纤维增强硅酸钙防火板与普通板的区别

每当面对客户的时候,经常遇到一种情况:把纤维增强硅酸钙板与防火板等同起来;把板材的燃烧性能、完整性与耐火极限等同起来;把室内用普通板、室外用板与防火板在性能和价格上等同起来。

其实,硅酸钙板材可根据不同的配方、不同的配比、不同的工艺生产出在性能上完全不同的产品,而且不但产品性能不同,连适合其应用的场合、适用范围都完全不同。

这里所举的例子分两个大类:室内用防火板和室内用普通板。

● 第一大类:室内用防火板

 第一种:低密度防火板。其设计目的用于室内干燥区域的高耐火极限的建筑结构防火保护和防火隔断。其必须满足的性能要求见表1。u

u 第二种:中密度防火板。其设计目的用于室内相对潮湿区域的高耐火极限的建筑结构防火保护和防火隔断。其必须满足的性能要求见表1。

● 第二大类:室内用普通板

 第一种:低密度普通板。其设计目的用于室内干燥区域的、对保温隔热有要求的吊顶和隔断。其必须满足的性能要求见表2。u

u 第二种:中密度普通板。其设计目的用于室内相对潮湿区域的、人流密度较大的建筑隔断和涂装用基板。其必须满足的性能要求见表2。
从以上的四种产品设计目标中,我们可以发现有一个共同点:密度总是可以牺牲的。为什么呢?

从建筑物的抗震、结构设计中我们其实都可以发现:当材料的强度和弹性模量不变时,载荷越大则材料用量也越大,材料用量越大就意味着建筑物的质量越大,如果所选用材料的密度大也就意味着质量进一步增大……,这样导致的最终结果是建筑物结构笨重、抗震性能下降……

所以,人类无论是汽车、航空器、建筑物等等在设计选材中无一不追求:尽可能高的比强度和弹性模量。其目的不单是降低质量,更重要的是降低资源消耗和更加环保,同时也因为所采用的材料质轻高强而对使用者更加有安全方面的保证,另外,质轻高强也意味着材料制造商的制成成本更低。

在这四种产品的设计目标中,还有一些可牺牲项目的出现频率也颇高,比如:强度、吸水率。为什么呢?

这是从它们被设计的适用场所而决定的。在上述的四种产品中,只有中密度普通板对强度和吸水率是有要求的,因为它的设计适用场所是人流密度大的或者潮湿的环境。比如,商场、学校、影剧院等公共场所,厨房、卫生间、淋浴间等等。而其它三种产品都是适用于室内相对干燥的环境中,本来对这些方面的要求就低,如果我们也不愿意牺牲这些项目指标的话,无论从技术上还是在实际生产上都会变得非常困难,有时候甚至是矛盾的。

在这四种产品中,正如我前面所说的那样,它们确实属于两个不同的适用属性,分别是:防火用途和普通用途。在这里,两种防火板分别属于低密度和中密度,两种普通板也分别属于低密度和中密度。这样有利于我们作平行比较和垂直比较。

另外要说明的是:本文中所涉及的所有表格中的数据均为新元素公司公开声称的指标值,满足国家相关标准的规定。在实际管理中,新元素执行的是企业标准并定义为内控标准,该标准所规定的相关指标值均优于公开声称指标值3~10%。而新元素任何第三方检测报告的结果均优于或者等于公开声称指标值。因此,可以认为本文中所涉及的所有表格中的数据均为最低值。

● 两种防火板在物理性能方面的平行比较:见表3

从上表的常温状态下的物理性能指标中我们可以发现,两种防火板不仅仅是密度的不同,其它物理性能项目上的指标也不同。这些常温状态下的物理性能指标的不同不仅导致了它们在高温状态下、力学性能指标上和燃烧性能指标上的不同,也导致了这两种防火板在耐火极限中的表现有所不同。

● 两种防火板在力学性能方面的平行比较:见表4

上表中,我们可以发现防火板材对饱和水的抗折强度是不作要求的。当然,我们也不得不面对事实:有些标准中对这个项目还是有要求的,而且要求还不低。

虽然我们不明白标准制定者的具体理由,但我们也很清楚一个自然现象:水火不相容。如果我们不得不按照有关标准,对防火板材也提出饱和水抗折强度要求的话,我们还是把首要目标放在防火上而不是饱和水强度上,否则就会颠倒主次了。不过,当我们不得不对防火板采取某些措施以满足对防火板的饱和水强度要求时,我们的生产成本会一下子提高了很多,而且也会或多或少地影响了防火板的其它性能。

烘干强度虽然很重要,也能表明板材的最大强度,但毕竟板材是用在大气层内,大气层里的空气尤其是接近地面的空气或多或少含有水蒸气,而且其水蒸气含量是经常变化的。所以,晾干状态(即平衡状态)的强度会更有实际使用意义。在这方面,我们一般引入材料的吸湿率来表达,它的含义是:材料在环境空气温度为50℃、相对湿度RH为98%以上的状态中,24小时所吸收的水蒸汽,以百分比表达。

由于板材吸收了水蒸汽,其体积通常会出现变化,强度等各项物理力学性能也会有所变化。如果我们在这种条件下再对产品的物理力学性能做相同的测试,所得到的指标就更加接近现实了。

在上表中,两种防火板材的指标有着明显的不同,这些不同也意味着它们的耐火性能同样有着明显的差异:低密度防火板,其耐火耐高温性能表现会相对较高,而中密度防火板则相对较差。

● 两种防火板的高温性能:见表5

(注:上表中,关于密度的定义被删除。其定义内容与前面两个表格完全一致,删除仅仅是节省空间而已。)

从上面的表格中我们可以发现,在900℃持续燃烧3小时的状态中,无论是低密度还是中密度产品的开裂和形变要求是一样的。它的含义是板材在火灾中的完整性,一切开裂、翘曲和分层都会导致火焰穿透,造成防火系统失效。同样,如果板材在中高温和高温状态下其幅面及体积形变量过大也会造成防火系统的完整性被破坏。

另外,我们一般只关注产品的室温导热系数,甚少人关注产品的低温和高温导热系数。这对于普通产品来说的确已经足够应付一般意义上的保温隔热设计要求。但对于防火板材来说,这是不够的。此时对高温状态下的板材导热系数就显得相当重要了,缺乏这个数据,防火系统设计基本上就没有办法进行。

这两种防火板在高温性能方面的指标告诉我们:低密度防火板的指标比中密度防火板的指标明显要好,因此,它们两者之间在耐火和耐高温表现方面也有明显的不同。

● 两种防火板的燃烧性能:见表6

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