影响耐火型门窗实验通过率的因素分析

影响耐火型门窗实验通过率的因素分析（一）在《GB 50016-2014 建筑设计防火规范》颁布实施以来，已经走过了6个年头，从最开始的铝合金防火窗到现在的耐火型门窗，行业内陆续对耐火型门窗的实验方法标准、产品标准、应用技术规程等标准进行了完善，也从最开始的灌注防火液成长为更加成熟的方案。
但每家门窗企业的选材、方案都不尽相同，导致耐火型门窗的耐火完整性实验通过率各不相同。
源吉本着对客户和耐火方案负责任的态度，多次制作耐火型门窗进行烧检实验并总结经验，寻找门窗构造、防火材料方案以及选材对于实验结果的影响。
今天我们就来分享一下我们在工作的过程当中，发现的一些影响耐火型门窗实验通过率的因素，也希望可以和广大的圈内朋友一起探讨，共同进步。
一、主受力杆材质温度的传递分为传导、对流和辐射三种形式，所以在耐火型门窗的设计中，必须减弱这三种途径带来的热传递，充分膨胀的防火材料形成保护层（下左图红圈位置），从等温线将室内外型材隔开，减少门窗传导与和热对流传递的高温，玻璃处使用防火棉条可保证透光玻璃辐射产生的热量不直接与型材接触，稳定控制背火面型材温度小于软化点。
实验通过的耐火型门窗背火面型材的变形较少并相对完整市面常见的门窗主受力杆件材质为铝合金和塑钢，铝合金熔点为660℃左右，现行标准《GB/T 38252-2019 建筑门窗耐火完整性实验方法》规定，室外侧作为向火面时实验采用I型标准升温曲线，即室外开放空间受火曲线，最高温度无线趋近于680℃。
目前铝合金型材的膨胀条+插条的方案已经比较成熟，在防火材料性能良好，用量合理的情况下，背火面型材最高温度控制可在400℃以内，铝合金型材不出现弯曲变形，耐火完整性实验通过率较高。
I型升温曲线塑钢门窗耐火完整性检测当中，多数在15~20分钟，室内侧压线受热瘫软掉落。
实验失败分为两种情况，一种是40分钟左右产品或阻燃胶条自燃，最终导致连接五金的型材软化，整扇掉落（下中图）。
另一种为玻璃卡件设计不当，或未采用U型玻璃卡件，当室内侧压线软化后，玻璃变形脱离卡件限位坠落导致实验失败的情况（下右图）。
左图为塑钢受热燃烧掉落的状态目前以我们的经验来看，一小时的耐火型门窗应用中，因为材质自身对于高温的承受能力不同，断桥铝合金材质的耐火型门窗的通过率要高于塑钢材质的耐火型门窗；在半小时的耐火型门窗应用中，两种材质均可以通过，但我司目前的方案当中，断桥铝合金门窗要更为简单，好实现。
以上是我们对影响耐火型门窗实验通过率的因素分析，下期我们将从防火材料的性能进行分析，敬请期待！！！影响耐火型门窗实验通过率的因素分析（二）上一期我们对影响耐火型门窗实验通过率的因素之一主受力杆件材质进行了分析，这一期我们将从防火材料性能的角度进行分析。
二、防火材料性能以开放空间火升温曲线为例，温度大体可参考下表，可知在3分钟时，实验炉内的温度已经达到427.28℃，铝合金在这个温度下会出现不可逆转的变形。
此时炉内处于供氧燃烧的状态，有一定的空气循环，因高温燃烧导致的炉内外压力都可能造成型材弯曲、变形，30min时向火面门窗中心位置的型材基本全部融化，无论是变形还是融化都会导致防火材料裸露有炉内的有氧高温环境下。
开放空间火升温曲线时间温度关系表上图为实验开始6分钟左右向火面的铝合金型材变化在如此严苛的条件下，我们认为，为了更好的通过实验以及日常使用，耐火型门窗采用的防火膨胀条必须拥有更加优异的性能。
因此我们特别设计了我司产品与未通过整窗耐火完整性测验采用的膨胀条产品（以下通称为某品牌）的性能对比，得出防火膨胀条必须具有以下几点必要性能：1、膨胀体持久性我们经过长时间的研究得知，防火膨胀条中的膨胀在有氧环境下持续加热，首先防火膨胀密封条会膨胀至最大值，然后随着加热时间的延长，膨胀体逐渐缩小，防火性能衰减。
实验时间越长，膨胀体的体积越小，密封性能越差，无法控制背火面型材以及阻燃胶条的温度，最后造成阻燃胶或阻燃胶条自燃，门窗背火面出现明火实验失败。
采用上图膨胀体持久性差的防火材料导致阻燃胶引燃失败照片综上，我们认为耐火型门窗所有组件都必须保证在30min或60min在实验温度下保持其该有的性能，保证背火面门窗构造完整性，才可能通过检测。
因此在耐火型门窗起关键保护作用的时间段内，防火膨胀密封条膨胀体必须尽可能保持稳定的膨胀倍率，否则损失过大，无法形成稳定保护。
在设计方案选用防火膨胀材料时，应参考标准GB 16807-2009 《防火膨胀密封件》中 7.3.2膨胀性能测试方法，试验时间必须与建筑门窗耐火完整性试验时间一致，因此将750℃加热15min的实验条件标准提高至750℃加热30min或60min，并且加热后需稳定不粉化，以确保防火膨胀条膨胀体的积碳持久性。
测试结果如下所示：由上图可看出，某品牌产品的膨胀体随着加热时间增加而发生明显降低。
其中最明显的某品牌15倍率样品在加热60min后几乎没有产物剩余。
故不能用作一小时耐火完整性门窗产品。
按照膨胀倍率的计算方式换算后，得到的数据如下表所示：2、积碳性能防火膨胀密封条的积碳性能是指产品高温膨胀后膨胀体的结实程度，积碳性能越好，在火灾发生时越能够形成更好的防火隔烟屏障。
上图为采用源吉防火材料方案通过90分钟耐火完整性截面照片锯切震动下仍能保证完整密封间隙，而劣质类产品松散无法夹起，任何外力都有可能造成膨胀体流失，失去密封能力。
具体测试方法为：将样品裁剪成10mm*50mm大小，置于不锈钢盘上，放入750℃马弗炉中充分加热2min后取出，通过是否可以夹起膨胀体的方式判断其积碳性能。
测试结果如下：由图表可知，某品牌30倍率样品的膨胀体松散，强度较低，无法整块夹起；15倍率膨胀体结实，强度较高，可整块夹起，但膨胀体体积较小。
源吉YJ-FP系列产品，膨胀体体积较大，较为结实，强度较高，能整块夹起，可提供一定的附着力，有效地附着于型材之上，有利于封堵门窗间隙，不会在烧检状态下因风压及门窗型材变形带来的力而松散掉落。
3、双面胶90°剥离强度双面胶是自粘式防火膨胀密封条必需品，具备较高剥离强度的双面胶能使产品在门窗上应用更持久，不易出现脱胶等现象。
参考标准GB/T 2792-2014 《胶粘带剥离强度的试验方法》对样品进行测试。
首先，将待测试双面胶带转移至膨胀条上，裁取长度约300mm，然后剥去产品双面胶上的离型纸，将其贴于剥离力专用测试钢板上，通过压辊来回滚压3次；将其置于标准环境中放置2h；通过拉力机进行90°剥离强度测试，取剥离区间（25mm-75mm）平均值作为测试结果，单位：N/cm。
每个样品分别测试。
测试结果如下所示：4、产品硬度为了更好地应用于型材腔体内，方便穿插工艺，源吉YJ-FP系列特地将无胶产品硬度提高，同时以弯曲模量高低表示其性能优劣，产品测试结果如下：结果显示，YJ-FPE不带胶系列产品弯曲模量数倍于某品牌产品，硬度更大，更方便进行穿插工艺，提高加工效率。
5、 脱胶现象由于目前专有的耐火型门窗的铝合金型材、塑钢型材应用较少，更多的厂家仍然选择了市面上现有的型材产品。
但是在制作耐火型门窗时，不可避免地会使用到自粘式膨胀条产品，因此在日常使用中，自粘式膨胀条产品是否会掉胶，也是此类产品需要关注的重点。
下图为某品牌膨胀条产品在工厂状态下脱胶现象，全部返工拖慢加工进度，造成成本浪费。
耐火型门窗建筑应用技术规程也明确指出，防火膨胀密封件不宜含有增加产品脱落风险的塑化剂。
在此类塑化剂严重析出后，缺少必要塑化剂的产品会收缩、变硬，甚至表面破裂，物理性能降低，轻微触碰造成破损导致功能缺失，无法真正有效的提供保护与帮助。
析出后，缺少必要塑化剂的劣质产品会收缩、变硬，甚至表面破裂，物理性能降低，轻微触碰造成破损导致功能缺失，无法真正有效的提供保护与帮助。
源吉防火膨胀条产品更加稳定，采用正确的粘贴方式可确保产品日常使用不掉胶，有效延长膨胀条产品及耐火型门窗的使用寿命，杜绝因掉胶返修造成的经济损失及烦恼。
源吉作为中国第一批从事门窗防火材料领域的品牌，源吉致力于门窗系统功能性防火、密封材料的研发和生产，研发团队拥有二十多年生产和实战经验，为不断优化提升产品品质提供技术保障，也为客户提供更精准的产品定制服务。
下图为源吉实验室：综上，源吉防火膨胀条产品性能均远优于其它产品。
在防火实验或真实火灾情况下，以更高的膨胀倍率，优秀的积碳持久性、积碳稳定性确保门窗之间的密封，保护背火面型材，防止火焰蹿入背火面。
优秀的胶面粘接能力在日常使用过程中也可杜绝绝大部分掉胶带来的困扰。
我们也考虑到生产加工当中的细节问题，从客户角度出发，实际解决客户问题，提供优质的产品与服务！以上是我们对防火材料性能因素的分析，下期我们将从不同窗型构造进行分析，敬请期待。
本文由浙江博士龙密封科技有限公司提供