李晓鹏

湖北省当阳市淯溪镇建设环保所 湖北当阳 444100

防火玻璃是近年来在建筑施工中普遍使用的一种新型的建筑防火材料，其本身具有优良的耐火性和稳定性，通过防火玻璃材料建设而成的建筑内框架式防火玻璃隔断具有优良的安全性和耐火性，为火灾发生时人员的疏散以及建筑整体的稳定性都提供了强大的保障。防火玻璃的主要成分是单层防火玻璃和复合防火玻璃，二者虽然在性能的强度上有着细微的差别，但是对于建筑物的防火来说，都具有强大的耐火极限，并且能够将火灾发生时的热量进行强力的阻拦，这对火灾发生时的救援以及被困人员的逃生都提供了大量的机会，为救援人员也争取了宝贵的时间。因而，建设和研究框架式防火玻璃隔断的性能以及结构是十分重要的，具有宝贵的现实意义。

1 耐火玻璃的种类构成

耐火玻璃的结构十分坚固，对于高温具有抵抗性，一般建筑中所使用的耐火玻璃可以耐受五百摄氏度左右的高温，具有极高的安全性与稳定性，不会由于高温而炸裂，能够为火灾救援以及被困人员的安全撤离提供有效的疏散通道，进而为建筑的整体安全提供强有力的保障。耐火玻璃的种类构成大致可以分为：防火夹层玻璃、薄涂型防火玻璃、防火夹丝玻璃和单片防火玻璃。这些防火玻璃的类型和种类的不同主要是由于其工作的原理和结构上的设计有所不同，因而适合的应用场合和有所不同，例如：防火夹层玻璃的结构构成一般比较复杂，但是防火的效果非常好，固定起来以后结构具有十分强大的稳定性。因此能够性对恶性的大型突发火灾安全事故，进而对居民住户的人身安全起到较好的保护效果，这类防火玻璃一般会设置在安全系数要求比较高的建筑中，与之相对性的是投入也比较高。但是从具体层面上来看，不同的耐火玻璃种类之间最大的差别还是工作的原理方面。

2 耐火玻璃的工作的原理

2.1 防火夹层玻璃的工作原理

防火夹层玻璃的主要结构特征是两层防火玻璃的中间有着一层具有透光性的防火夹层，这层防火夹层能够在火灾逐步蔓延的过程中保障两层防火玻璃之间的温度稳定以及安全，进而达到更好的耐高温的效果。按生产工艺特点来划分的话，防火夹层玻璃又可分为复合型防火玻璃和灌注型防火玻璃。这两种防火夹层玻璃的主要区别是玻璃中间的防火夹层的构成不同，复合型防火玻璃是将两片或两片以上的单片平板玻璃用膨胀阻燃胶粘结剂复合在一起而制成的，具有良好的密封性。通过这种符合的粘性能够对玻璃本身的性能进行良好的加持，使之具有更强的耐高温性。与之相对应的灌注型防火玻璃是在两片或两片以上的单片平板玻璃的四周，用边框条密封好，然后由灌注口灌人防火液，经胶粘结封口而制成的。这种结构的好处是具有更强的防火隔热性能，能够对火灾的蔓延而产生的玻璃表面温度升高起到比较好的控制作用。

2.2 薄涂型防火玻璃的工作原理

薄涂型防火玻璃是日常建筑规划中使用比较广泛的一种耐火玻璃的类型，其主要的优点是整体的厚度比较小，不会影响建筑的美观性，同时还能起到比较好的防火作用，能够对建筑的安全起到有效的保障效果。薄涂型防火玻璃的工作原理主要是通过在单片或多层平板玻璃基材表面喷涂防火透明液，并使其干燥固化而发挥作用的。通过这层表面的防火涂层能够有效的增强防火玻璃本身的耐火性能，并且还能进一步的隔绝外界的热量，为耐火玻璃发挥其功能创造了有利条件，有利于耐火玻璃的长时间工作以及效果的维持。进而为救援和被困人员的脱困创造条件，延长时间，保护人们的生命财产安全。除此之外，薄涂型防火玻璃在遇到火灾时，其防火涂层还能在一定范围内进行膨胀，进而形成致密的防火保护层，保护玻璃基板，防止火灾的进一步蔓延[1]。

2.3 夹丝型防火玻璃的工作原理

夹丝型防火玻璃主要的设计和工作原理是通过压延法来对玻璃液进行成型处理，并将经过预热的金属丝或金属网压人玻璃板中，制成夹丝玻璃。夹丝玻璃是一种具有高度安全性的耐火玻璃，本身的结构十分致密，具有优良的稳定性，在应对火灾的温度升高和压力增加时都表现出了良好的性能。夹丝玻璃的优越性能主要还是与其制作的工艺有关，压延法的使用使得夹丝型防火玻璃的性质具有更强的稳定性。夹丝型防火玻璃在生产的过程中，其中间的夹层是由金属网构成的，这种特殊的结构会使得夹丝型防火玻璃在受到火灾中的外界压力的时候将即将破碎的玻璃碎片固定在金属丝上，进而大大降低的由于玻璃破裂而导致的二次伤害发生的可能性。除此之外，还能够阻止火焰穿透整面玻璃，进而起到阻止火焰蔓延的作用。

2.4 单片防火玻璃的工作原理

单片防火玻璃是采用物理与化学方法对普通玻璃进行处理，使其表层性能改变，从而改善防火玻璃耐火能力的抗热应力性能，这里玻璃的处理流程相对比价简单，因而其价格相较于其他的几种耐火玻璃来说就便宜一些，但是也具有相当强的防火能力。单片防火玻璃能够在火焰的冲击之下保障其整体的完整性不收到破坏，并且能够耐受较为强烈的高温环境，从而达到在火灾中阻止火焰穿破玻璃的效果。除此之外，单片防火玻璃本身的自重也比较轻，并且外观与普通玻璃相比差别不大，因而也具有一定程度上的装饰作用，十分适合在日常的建筑装修中进行大量的推广与使用。也正是因为以上原因，单片防火玻璃在建筑行业的使用越来越广泛，也非常容易为人们所接受。

3 框架式防火玻璃隔断受火过程

3.1 初始应力场的受火升温

框架式防火玻璃在应对火灾的冲击时，首先要面对的是火焰的发散而带来的初始应力场。火焰在框架式防火玻璃的周围出现时，会导致钢化玻璃的表面升温，并且在升温的过程中，会使得普通玻璃的升温带动防火玻璃的升温，并在框架式防火玻璃隔断的周围产生一个温度场，这是一个对防火玻璃的性能进行考验的过程，并且温度是逐步进行升高的。框架式防火玻璃隔断中的防火玻璃的应力场以及热传递的过程实际上是与普通玻璃相类似的，但是与之不同的是防火玻璃对于温度的升高的承受能力更强，进而起到更强的防火效果。而初始的应力场受火升温只是框架式防火玻璃隔断的受火流程中的第一个流程。

3.2 多重应力场叠加受火过程

随着外部的火焰的不断扩散，会在框架式防火玻璃隔断的周围产生多重应力场叠加的情况，有时候甚至能够达到三重应力场之多。在这样的情形之下，应力场的叠加与变动过程为框架式防火玻璃隔断的性能提出了第二层的考验。应力场的多重叠加会使得防火玻璃内部的主要应力发生变动，进而对防火玻璃的性能产生影响。当内部的应力达到105Mpa左右的时候，温度尚未达到转折点，但是防火玻璃的内部应力已经几乎达到抗拉的极限。在多重应力场的共同作用之下，防火玻璃会对火灾中的应力场以及温度的升高产生明显的抵抗，并且玻璃钢化残余的压应力对火灾中产生的热拉应力有明显的抵消作用，使玻璃开裂时间有明显的推迟，有效的减少了火灾中多重应力场冲击带来的安全威胁[2]。

3.3 火灾结束后的退火阶段

在框架式防火玻璃隔断经受住多重的受火过程考验之后，将会面临火灾逐步结束之后的退火过程。在这一过程中，温度的变化是十分明显的，防火玻璃的温度场云图的变化过程是与普通玻璃的温度场变化过程想类似的，当温度降至一定的范围之后，防火玻璃的温度超过其温度的转变点，并开始接近退火点。在马上要达到退火点的时候，防火玻璃表面的弹性模量逐步退化，此时的防火玻璃应力状态接近于普通的玻璃，并逐步开始进行性能的恢复。当火灾完全结束且空气中的温度降低到正常水平之后，框架式防火玻璃隔断中的防火玻璃温度以及应力也基本恢复到日常水平，性能仍然保持在可以应对下一次事故的状态。

4 影响框架式防火玻璃隔断耐火性能的主要因素

4.1 防火玻璃的厚度

框架式防火玻璃隔断主要是由防火玻璃以及金属框架构成的，而在这其中为防火功能的发挥起到决定性作用的就是防火玻璃的性能以及防火玻璃本身的结构等参数，实际上防火玻璃的厚度是影响框架式防火玻璃隔断性能因素中的重中之重。防火玻璃在火灾中进行温度防护的过程中，经常会受到不同方向上的火焰的冲击，而一旦出现防火玻璃的厚度不均匀的情况，就非常容易导致在不同的厚度方向上的火焰散热不均匀，进而影响防火玻璃的防火性能。而归根结底，影响防火玻璃表面不均匀的主要因素还是防火玻璃的厚度不够的问题，防火玻璃的厚度对于防火玻璃的表面均匀性具有决定性的作用，只有受热均匀的防火玻璃才能够进一步应对多重应力场的干扰，进而保障防火玻璃的耐火性能[3]。而玻璃钢化残余压应力与厚度关系基本呈线性，残余压应力大小随玻璃厚度增大而增大。

4.2 防火玻璃的平面尺寸

防火玻璃的平面尺寸是影响框架式防火玻璃隔断的又一重要影响因素，防火玻璃在经过表面的钢化处理之后，玻璃面板的压力会逐步增强，在火势逐步蔓延的过程中，防火玻璃的表面所承受的应力首先会逐渐增强，在初始阶段的玻璃面板所承受的应力是比较均匀的，但是随着应力场的重合以及温度的逐步升高，导致距离防火玻璃边缘两倍厚度左右的位置会出现类似于中心区域压力降低的现象，这种现象会使得防火玻璃由边缘开始进行开裂，进而对防火玻璃的进一步使用造成严重的影响，甚至会对框架式防火玻璃隔断中的被困者的人身安全造成巨大的威胁。因此，防火玻璃的平面尺寸实际上对于防火玻璃的防火效果来说是十分重要的，防火玻璃的平面尺寸决定了防火玻璃的残余应力分布与大小，并且通过改变平面与防火玻璃厚度的比例还能为防火玻璃的耐火性产生重要的影响[4]。

5 提升框架式防火玻璃隔断耐火性能的主要手段

5.1 在合理的范围内加宽防火玻璃的厚度

防火玻璃的厚度是与防火玻璃的表面均匀性以及防火玻璃的耐火性能息息相关的指标之一，对于防火性能的展现以及应力的承受能力都起到了关键性的作用。因此，防火玻璃的厚度该如何进行规定与建设是进行框架式防火玻璃隔断建设的主要讨论目标。由于防火玻璃在建设初期的工艺处理中，需要在升温阶段进行整体温度的控制，让防火玻璃的表面适应温度的升高，并对升温而产生的应力进行合理的对抗，这使得防火玻璃必须要具备一定的厚度，使之能够更好的应对应力的变化以及温度的变化。在初期的温度变化中，防火玻璃的内部表现为拉应力，随着温度的逐步上升，防火玻璃的拉应力会逐步消失，进而形成内部的压应力，并抵抗住温度的上升为防火玻璃内部带来的压应力。而在建筑的过程中，为了考虑到建设的场地要求以及建筑空间的合理规划性，要在合理的范围内选择厚度较大的防火玻璃[5]。

5.2 根据应力的变化来调节防火玻璃的表面宽厚比

在温度不断升高的过程中，整个框架式防火玻璃隔断的周围都会产生不同的应力场，这些应力场会对防火玻璃的表面产生巨大的冲击，并且伴随着应力的变化还会使得防火玻璃的内部发生一定的改变，进而影响其耐火功能。而内部结构的主要问题就是内部结构中出现的裂缝以及结构上的凹陷等问题，这些问题出现的主要原因是由于防火玻璃的表面宽厚比没有依据应力的变化来及时的进行调节。火灾在刚刚发生的时候，如果防火玻璃没有及时的调整好应力状态，则十分容易在最为脆弱的边部表面开始开裂，进而影响其防火效果。而如果提升初始阶段的防火玻璃相对表面强度，则玻璃开裂时间将会延后，从而实现延长玻璃隔断耐火时间、提高耐火性能的作用，这也证明了防火玻璃隔断的有效性[6]。

6 结语

综上所述，在框架式防火玻璃的安装与设计的过程中，要充分的考虑到建筑现场的实际环境以及防火等级的要求，根据不同厚度、平面尺寸的防火玻璃所产生残余应力场的类型以及强度去选择防火玻璃隔断的玻璃厚度、平面尺寸等参数，并使之能够达到最好的防火效果的同时减少不必要的支出与资源浪费。通过隔断式防火玻璃隔断的设置，能够有效地减少火灾中丧生和受伤的人数，为进一步的救援争取宝贵的空间，进而保障人们的生活安全。