建筑构件的耐火性能

建筑构件的耐火性能，是指建筑构件在火焰燃烧中维持设计性能的时间。

我们一般测试两类建筑构件。一类是结构构件，例如，立柱、横梁、承重墙。另一类是分隔构件，例如，防火门、贯穿孔洞密封材料。所有建筑构件的耐火性能测定结果用耐火极限的时间（分钟）表示，测试参数取决于不同的应用。

钢结构件的耐火性能是指钢结构达到 500°C 时所需要的时间（EN 13381）。当达到此温度时，钢结构的刚度将不足以抵抗预期的承载力。

防火门的耐火性能是指防火门丧失耐火完整性的时间，当防火门丧失完整性时，烟雾和火焰将穿透防火门。

因此，在表示耐火性能的时间数字前面，需要加上首字母缩略语 FR（结构构件耐火性）或 FI（分隔构件耐火完整性），用以区分不同构件的耐火性能。

在评价耐火性能时，需要测定建筑构件在维设计性能的条件下抵抗火的作用的时间。

01 欧洲

过去的《建筑产品指令》和现在的《建筑产品法规》规定了建筑构件在按照参考的标准测试时的性能要求。另外，如果已经实施 CE 标志认证制度，《建筑产品法规》强制规定用户只能使用贴有 CE 标志的产品。单一构件（例如，防火门）容易通过耐火性能认证，这样的构件只需要自身达到规定的耐火性能即可，其认证如同电视机或电冰箱的认证一样简单。然而，如果预期的防火性能取决于多种不同材料，标签认证将变得更为复杂。例如，在认证钢结构的耐火性能时，如果被测试的构件是一根含反应型涂料防护涂层的立柱，那么，不仅涂料本身而且涂料施涂厚度也影响耐火性能。

因此，现在，在按照《欧洲技术认证指南》规定的认证程序认证之后，不但要提交测试报告和进行相关分级，还要获得 CE 标志，才能使建筑产品通过欧洲技术认可（ETA）认证。

01 承重构件涂层保护

• ENV 13381 第 1-7 部分：隔墙、混凝土构件。

• ENV 13381 第 8 部分：钢构件。

在测试立柱或横梁建筑构件时，试件放置在一个 4 米 ×4 米的测试炉内，在承载条件下，按照 ISO 标准时间-温度曲线进行升温。通过热电偶与钢构件直接接触，记录该构件的温度和挠度。

当平均温度达到 500°C 时，或者，当热电偶的温度达到 550°C 时，计时器停止计时，读取时间读数。当挠度超过构件长度或高度（以先超过的为准）的 1/20 时，计时器停止计时，读取时间读数。

在一个 1 米 ×1 米的更小的测试炉内，进行了一组补充测试，测试含不同厚度防火涂层和具有不同截面积的钢构件，然后，利用从 4 米 ×4 米炉内测试获得的一个因子对测定的时间进行校正。

ENV 13381 标准允许建筑师根据在建筑物中使用的不同截面积钢构件设计反应型涂料的干膜厚度（DFT）。

此测试方法适用于 ENV 13381 标准第 8 部分所述的反应型涂料（膨胀型）以及第 4 部分所述的喷涂蛭石、矿棉砂浆或螺栓连接硅酸盐板的耐火性能测试。

• EN 13.501 第 1 部分：基于耐火时间（30 分钟、60 分钟、90 分钟等）测定结果的燃烧性能分级标准。

• ETAG 018 第 2 部分：钢结构 CE 标志欧洲技术认可认证。

02 分隔构件（隔墙、防火门）

• EN 1364 第 1-4 部分：非承重构件标准。

• EN 1365 第 1-6 部分：承重构件标准。

• EN 1634 第 1-3 部分：门、百叶窗和可开窗标准。

测试方法使用上面所述的测试炉，按照明确规定的方式（在测试报告中予以说明）将测试构件安装并固定在一个耐火壁上。

低温侧的温度应低于 180°C，或者平均温度为 140°C。

03 服务设施-管道、挡板（dampers）、贯穿孔洞密封材料和其他。

• EN 1366 第 1-10 部分：建筑辅助设施分为 10 类。

贯穿孔洞密封材料的测试采用 EN 1366 第 3 部分所述的方法。在应用这种测试方法时，采用耐火墙封闭测试炉达 3 小时，墙壁上留有孔隙，模拟在建筑物墙壁上穿过通风管道和电缆桥架时留下的贯穿孔洞。将密封材料（膨胀型阻火包、塑料管道阻火圈、电缆桥架防火密封胶）放置在测试位置，然后开始测试。按照前面所述的 ISO 曲线，监测温度速率的变化。一旦密封材料完整性被破坏（发生烟雾、热量泄漏等），停止计时器。

• EN 13501 第 2-5 部分：对上述任何测试结果进行分级。

采用膨胀型阻火包对贯穿孔洞进行防火保护（资料来源：Hilti）

04 耐火试验结果的延伸应用

建筑构件或材料的应用可能性非常多，例如，采用不同的组合形式，或者，不同的固定和安全方式。因此，某些欧洲标准允许对燃烧性能测试结果进行延伸应用。在这些应用中，利用主要测试获得的基础数据，然后，针对每一种特定的情形，仅指定一项补充测试或进行一项评估。

表 1：延伸应用

02 美国

表 2：耐火性能测试方法

UL 1709 是一项非常严格的测试标准，在测试期间涉及快速升温。炉温在 5 分钟内达到 2000℉/1103°C，然后，维持在这一温度直至试件失效。当温度达到 1000℉/538°C 时，钢结构失效。钢结构在 1、2、3 或 4 小时内达到并超过此失效温度，具体取决于涂层厚度和钢结构安装要求。涂层厚度可能介于 0.8-13 毫米。在某些情况下，要求建筑构件能耐受软管内的流体，这时适用 ASTM E2226 标准。

ASTM E2226 标准主要用于石油化学工业、海洋设施等。

UL 263/ASTM E-119 提出了一种分阶段升高温度的测试方法，在 5 分钟内，将温度从 1000℉/538°C 升高至 1700℉/927°C，然后，在此温度维持 1 小时。根据建筑构件辅助设施耐火性能分级准则的要求，可以使用更高的温度和更长的测试时间。在大多数情况下，钢结构失效温度的测定值为 1000℉/538°C，但也因钢结构的形状和材质不同而不同。

此测试方法适用于住宅建筑以及低风险的工业建筑物和构筑物。

膨胀型涂料也可以通过加速热老化测试，例如，80°C、135 天老化测试或 70°C、270 天老化测试。在测试期之后涂层的性能必须维持原始性能的 80%。

03 日本

• JIS A 1304 建筑构件耐火性能测试方法：含保护涂层的钢构件试件的最高允许温度为 400°C，允许的平均温度为 350°C。要求使用相同的型钢进行测试，立柱的最大截面积为 120 厘米 2，横梁的最大截面积为 100 厘米 2。承重测试的试件长度尺寸为 240 厘米，非承重测试的试件长度尺寸为 150 厘米。

此标准也包括耐水性测试和耐冲击性测试。这两项测试在加热 30 分钟之后进行，测试的目的是证明防护涂层不会脱落。

例如，如果一个加载的构件耐受了 2 小时的加热，并且通过了耐水性和耐冲击性测试，则该构件上的反应型涂层被分级为 2h LWS 等级。

04 韩国

• KS F 2257 第 1-7 部分

第 1 部分阐述一般要求。第 6 部分和第 7 部分分别阐述横梁和立柱的测试方法。

测试采用单一试件，仅规定试件长度：柱长 3 米，梁长 4 米。测试需要在加载条件下进行，当试件上的热电偶的平均温度达到 538°C 或最高温度达到 649°C 时，终止测试。基于设计的最终用途，计算承重荷载。

05 中国

• GB 14907-2018

根据要求的防火等级，耐火等级分为：0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h，无 3.0h 以上的规定：

· 按火灾防护对象分为：普通钢结构防火涂料、特种钢结构防火涂料。

· 按使用场所分为：室内钢结构防火涂料、室外钢结构防火涂料。

· 按分散介质分为：水基性钢结构防火涂料、溶剂性钢结构防火涂料。

· 按防火机理分为：膨胀型钢结构防火涂料、非膨胀型钢结构防火涂料。

涂层厚度有最低要求：膨胀型钢结构防火涂料的涂层厚度不应小于 1.5mm，非膨胀型钢结构防火涂料的涂层厚度不应小于 15mm。

试件是一根承载的梁，长 4 米。当挠度超过梁总长的 1/20 时，终止测试。

利用更短的试件（长 1 米）进行老化、腐蚀和其他测试，然后，将测试结果与空白试件的结果进行比较。空白试件是一根含涂层的 1 米梁，在耐火试验中当平均温度达到时 538°C 时，将其取出，并作为一个参比试件。与空白试件相比，其他试件的结果允许偏差 35%。

分级结果分为通过测试或不通过测试。