摘要：介绍了被动防火技术和相关国家标准。综述热膨胀防火材料的作用原理及相关防火产品的特性和在被动防火工程中的应用。
随着国家地产业的大力发展及改革开放的不断深入，我国建筑及建材业的技术发展更加迅猛，建筑管道材料由过去的陶瓷、金属制品向塑料制品发展。其中，U-PVC（硬聚氯乙烯）材料制作的管材，具有质轻美观不生锈、耐腐、阻力小、不结垢、寿命长、造价低和施工方便等优点。因此，国家产业政策规定要在建筑工程中大力推广使用塑料管道，并明文规定从2010年开始，室内给水管道将80%采用塑料管道，并且逐步淘汰铸铁和镀锌管。
U-PVC材质的管道虽然优点众多，但其应用却往往会给建筑带来火灾隐患。一旦某个房间或部位起火，U-PVC管道在达到着火温度前受热气作用软化而脱离楼板或被焚烧殆尽而露出管道孔，火焰和有毒烟雾会通过烟囱效应迅速蔓延扩散致整个建筑，扩大火灾的危害性，增加扑救火灾的难度。
综上所述，为阻止火灾发生时的灾情的蔓延扩散，有效的把火灾损失和人员伤亡减少至最低限度，就必须要构建被动防火工程。
有关于安装阻火产品的规定，详见国家建设部CJJ/T29-1998《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》，规定如下：①明敷立管管径大于或等于110mm时，在楼板贯穿部位应设置阻火圈或长度不小于500mm的防火套管；⑦明敷管径大于或等于110mm的横支管与暗设立管相连时，墙体穿越部位应设置阻火圈或长度不小于300mm的防火套管，且防火套管的明露部分不小于200mm③横管穿越防火分区隔墙时，管道穿越墙体的两侧应设置阻火圈或长度不小于500mm的防火套管；④排水通气管穿越以屋面或火灾时作为疏散人员的屋面，应在屋面楼板底部安装阻火圈。
（1）阻火产品的性能必须满足公安部制定的行业标准GAl61-1997《防火封堵材料的性能要求和试验方法》的要求或通过其他经国家有关机构认可的测试标准。阻火产品在具体的贯穿防火封堵施工中还应具有施工方便、易于拆卸、可重复使用、对环境和电器设备无污染和良好的耐久性能等特性。
（2）阻火产品必须由保险商试验室（UL）和工厂相互保险组织进行评级，试验要按照UL1479或ASTME814的相关要求。
关于阻火圈类产品，同时还必须符合GA304-2001《建筑硬聚氯乙烯排水管道阻火圈》的要求。该标准为1998年制定，参考收集了美国ASTME814-88“贯穿防火封堵标准试验方法”和澳大利亚AS4072.1-1992“耐火分隔构件洞口防护标准试验方法”以及国外阻火圈产品说明书等对于阻火圈产品的要求。该标准为强制性标准，其与实施，有效的促进了阻火圈产品质量的提高。
膨胀率的测定：把厚度为2mm的平板试样放在耐火陶瓷材料制成的坩埚内，在马福炉中加热到预定温度，保温5min后停止加热，取出冷却的试样，进行厚度变化的测量，用其膨胀后的高度，计算膨胀率。
耐火时间测定：按GAPG PG电子161-1997 G《防火封堵材料的性能要求和试验方法》测定。
膨胀起始时间的测定：用制备的共混物料，直接浇铸在铁皮上，厚度小于2mm，放在有石棉网保护的调压电炉上加热，观察并记录从开始加热到初始膨胀所经过的时间。
氧指数测定：按照GB/T2406-93《塑料燃烧性能测试试验氧指数法》测定。
拉伸强度和弯曲强度的测定：按照GB/T1040-92《塑料拉伸性能试验方法》测试拉伸强度，按照GB1042-79《塑料弯曲试验方法》测定试样破坏载荷下的弯曲强度。
良好的热膨胀阻燃材料要能达：①到耐火极限为一级（大于240min），从而使各个防火区间互不影响，使火灾损失降低；②具有在燃烧过程中发烟量少、无毒、无腐蚀性气体产生；③遇火会膨胀，且膨胀倍数超过原体积3～10倍，能有效膨胀封闭各种U-PVC管及电缆绝缘层等被烧毁所造成的孔洞及缝隙，在火场起到防火防烟阻止火灾蔓延的作用。
热膨胀防火材料主要成分有：基质、膨胀阻火体系、助剂及填料组成。起主要的膨胀防火作用的是其中的膨胀阻火体系，按其原理分为化学膨胀体系及物理膨胀体系。
化学膨胀体系的构成，一般包括：①炭化剂，质量含量一般为5～15%。炭化剂。炭化剂是形成三维空间结构且不易燃烧的发泡炭化物的物质基础，对发泡炭化物起着骨架作用，典型的炭化剂如聚戊四醇。②脱水催化剂，质量含量一般为15～30%。脱水催化剂在高温时可生成无机酸，催化多羟基的炭化剂脱水形成不易燃的三维炭化物结构，减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮等的量，促进发泡剂产生不燃性气体。典型的脱水催化剂如聚磷酸铵，高温下能吸热并放出不燃性气体NH3和H20，同时产生聚磷酸以催化脱水。③发泡剂，质量含量一般为6～20%。发泡剂受热可分解出不燃性气体，使涂层膨胀，形成疏松多孔的发泡层，从而抑制燃烧的进行，典型的发泡剂如三聚氰氨。
物理膨胀体系主要是由石墨构成，质量含量一般为1～15%。石墨的结构特征是两向大分子层状结构，每一个平面中的碳原子连接成正六角形，无数的正六角形又连接成一个平面层。利用石墨能形成层间化合物的特性，将天然石墨经过特殊的化学处理，使其形成某种特殊层问化合物，其内部具有微孔和空腔，在受热的情况下，空腔内的空气和微量的水分子会热膨胀并逸出，从而形成一种轻质的疏松物质，膨胀倍数超过100倍。
石墨膨胀倍数大，隔热效果好，但其膨胀物强度不大，在火焰吹拂下会逐渐散落，难以达到较高的耐火极限。化学膨胀阻燃体系膨胀物致密，强度大，但其膨胀倍数不高。主流的膨胀阻火材料皆同时含有物理膨胀体系和化学膨胀体系，能有效协同两种作用的优势，提高防火密封胶膨胀倍率及机械强度，使之均匀致密从而提高防火密封胶的综合耐火性能。
膨胀型阻火密封带是由高度膨胀型阻火材料制成的既柔软又有弹性的带，可应用于过墙管道的阻火处理。安装方法简便，一般就是直接在管道外缠绕一定的层数阻火密封带。缠绕层数取决于系统特性，如管材的材质及管道的直径。如4in的U-PVC管需要缠两层阻火带，而3in的只需要一层。更易在高温下软化的聚偏氟乙烯管道比聚氯乙烯管道要缠更多层。
膨胀阻火密封带被认可为A级建材。选择密封带产品时，厂家触发温度数据最具有参考意义。在触发温度下，密封条开始膨胀，体积最终扩大10倍以上。
阻火圈是由金属材料制作外壳，内填充阻燃膨胀芯材，套在硬聚氯乙烯管道外壁，固定在楼板或墙体部位的阻火产品。火灾发生时，其芯材受热迅速膨胀，挤压U-PVC管道，在较短时间内封堵管道贯穿口，阻止火势及毒烟沿洞口蔓延。
我国的该类阻火产品应用，曾完全依靠进口。1988年，四川省科委重点研发项目“建筑硬U-PVC排水管阻火圈的研究”开发成功，研制出具有自主知识产权的阻火圈产品。该产品的膨胀芯材具有优良的耐水及耐火性，触发温度低，膨胀倍数高等优点，填补了我国阻火圈类产品的空白。
阻火圈可以很好地应用于塑料管道的阻火，但是对于因电缆以及其他管道、线路等造成的开孔则不太适用。而且，阻火圈除了可膨胀阻火材料外，还必须有金属外套，极大地增加了成本。
公安部上海消防研究所研制出WFC水基无卤膨胀防火密封胶，由化学合成的弹性体制成，组分单一，既开既用。这是一种可直接用于封堵各种贯穿孔以及建筑夹缝的封堵材料，尤其适用于灵敏度高、填充密度大的信号电缆的过墙防火封堵。
该产品在火焰的作用下其体积膨胀倍率大于3，耐火极限为一级（大于240min），表干时间小于30min。与阻火圈膨胀芯材类似，在火灾发生时该阻火密封胶受热膨胀、炭化，达到阻火作用。另外，该阻火密封胶省去了金属外套的使用，节约了成本。而且，该阻火密封胶还起到防水、密封和封堵的作用，省去了其他密封和封堵胶的使用，具有多功能的特性。
公安部上海消防研究所研制出一种新型复合化学膨胀防火板。该板第一层为牛皮纸装饰层；第二层为化学防火弹性体层，为关键防火层，关键防火层里面包埋着二层纤维织物加强层；第三层为薄钢板加强层。
该产品可适用于多种大开孔的防火封堵，包括空开口、多根电缆贯穿孔、总线槽及电缆桥架的贯穿防火封堵。相比于传统封堵材料，具有安装方便、重量轻、固定容易、方便检修、可重复使用等优点，可实现干法施工等优点。将其与无卤膨胀有机防火堵料配合使用，可达到良好的封堵效果，并且缩短施工周期，降低施工成本。
一般高层建筑的重特大火灾，各种过墙管道都是火势及毒烟扩散蔓延带来重大损害的关键通道。应用被动防火技术，开发膨胀型环保无卤阻火材料，对建筑进行防火封堵处理，是把初起火灾控制在一定的范围内，最大限度降低火灾危害的关键。
我国膨胀型阻火材料的研发还仍处于起步阶断，主要的国内市场仍为进口产品所占据。目前，我国科研单位己开发一系列具有自主知识产权的膨胀型阻火产品，填补了多项国内技术空白，其防火性能己然达到国际先进水平。随着国家对防火安全的重视，该类产品将具有极大的市场空间及应用前景。
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