2021年阻火圈规范

建筑排水硬PVC管阻火圈的研究

欧阳光明（2021.03.07）

袁凤林方汝清陈晓梅

提要对建筑排水硬PVC管道阻火圈的技术要求、阻燃膨胀芯材配方和研究试验等方面作了较详细的阐述。阻火圈由金属外壳和阻燃膨胀芯材组成，火灾发生时芯材受热膨胀40倍以上，能在12min 内完全封堵硬PVC管道，耐火极限可达2h以上。

关键词硬聚氯乙烯阻火圈建筑排水

引言

硬PVC(以下简称PVCu)排水管具有质轻、美观、不生锈、耐腐蚀、水阻小、不结垢、施工方便、寿命长和造价低等特点，国家经委、建设部已将PVCu排水管确定为重点推广新材料。但在火灾中，PVCu管道是否会成为火灾传播通道?使火灾从一层沿管道蔓延至另一层，或从一个房间蔓延到另一个房间?为此建设部1989年把“PVCu管道在高层建筑中防火措施的研究”列为建设部“七五”重点科技项目，由上海市建筑科学研究所等单位承担。通过两年多的研究试验，该课题组的研究结论是：(a)150mm或以上主管必须设置在管道井内，如确因诸多原因无法实施时，必须用无机防火套管全包覆；(b)110mm主管可采用管道井保护方式，也可以用化学阻火圈或将其近楼板的外露部分(至少200mm长)用无机防火套管包覆；

(c)75mm及以下的PVCu管(包括主管和横支管)可以不采取防火措施；(d)150mm及以上的横支管进墙处可用化学阻火圈或无机防火套管全包覆；(e)110mm横支管进墙处可用化学阻火圈或无机防火套管(至少包覆200mm)。通过以上防火措施后，在高层建筑中使用PVCu排水管道是可行的。因此，建设部在制定“建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程”时，规定高层建筑室内排水管道的立管明设且其管径大于或等于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；横干管不宜穿越防火分区隔墙和防火墙，当不可避免确需穿越时，应在管道穿越墙体处的两侧设置阻火圈或长度不小于500mm的防火套管。

防火套管已由该“七五”重点科技项目课题组研制成功，并投放市场。化学阻火圈因关键技术没有突破至今没有投产，目前我国采用的主要是进口产品。

PVCu排水管阻火圈，在火灾发生时，芯材受热迅速膨胀，挤压软化或炭化的管材，能在较短时间封堵管道洞口，阻止火势沿洞口蔓延。与防火套管相比，具有小巧美观、安装方便等优点，是比较理想的阻火装置，国外已普遍采用。

为了贯彻实施CJJ/T29-1998《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》，火灾发生时阻止火灾沿PVCu排水管道蔓延，减少火灾损失，公安部四川消防科学研究所和四川省建筑设计院与东泰(成都)塑胶建材工业有限公司共同开展了建筑PVCu排水管用阻火圈的研究，并列为1998年四川省应用和发展研究重点项目，同年9月通过省级鉴定。

1主要技术指标

建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程规定：阻火圈的耐火极限不宜小于管道贯穿部位构件的耐火极限。《高层民用建筑设计防火规范》对墙和楼板的耐火极限作了明确规定，即：承重墙和住宅单元之间的墙耐火极限为2h；非承重外墙、疏散走道两侧的隔墙耐火极限为1h；楼板耐火极限1h～1.5h。考虑到耐火极限为1h的阻火圈外径只比耐火极限为2h的阻火圈外径小5%左右，在阻火圈制造成本模具费和加工费用占有较大比重的情况下，为了降低成本，减少规格，便于管理和避免安装时可能出现的混级，采用国外通用作法，各种规格管道用阻火圈耐火极限统一定为2h，以满足高层建筑对各种等级的楼板和墙耐火极限的需要。在墙体两侧安装耐火极限为2h的阻火圈，也能满足排水管穿越防火墙时的耐火要求。

阻火圈的主要作用是在火灾发生时，阻燃膨胀芯材受热迅速膨胀，挤压PVCu管，在较短时间封堵管道贯穿的洞口，阻止火势沿洞口蔓延。因此，阻燃膨胀芯材起始膨胀温度、高温下膨胀体积和管道从火灾发生至被完全封堵的时间是相当重要的，有必要作出具体规定。另外，在施工安装阻火圈时，阻火圈有可能被水和水泥浆浸泡，阻燃膨胀芯材应具有较好的耐水性、耐水泥浆等性能。阻火圈主要技术指标见表1。

表1阻火圈技术指标

阻燃膨胀芯材耐水泥浆性(20%水泥浆)浸72h，，外观及膨胀性能无明

显变化

耐水性

起始膨胀温度t/℃150≤t≤260

膨胀体积/cm3/g≥25

2阻火圈研究2.1阻火圈结构及尺寸

在搜集国内外有关资料的基础上，考虑到阻火圈主要功能是在火灾发生时能在较短时间内封堵管道，我们确定了阻火圈由金属外壳和阻燃膨胀芯材组成，套在PVCu管道上，用螺栓等固定件固定在楼板下或墙体两侧。根据上述设想，确定了阻火圈的基础结构图，见图1。安装方式，阻火圈分为A型和B型。A型是可打开的，由两个半圆环组成，中间用铰链连接。A型设计主要考虑是施工安装方便，可在管道施工安装完毕后再安装阻火圈，或原设计方案没有考虑安装阻火圈，但根据有关规范又必须安装的情况使用。B型阻火圈是一个整环，安装时必须先穿在管道上，然后再固定在楼板或墙体上；或者先埋入楼板(墙体)内，然后再穿排水管。两种阻火圈结构主要针对不同施工和安装方式而设计。通过研究试验，确定了阻火圈主要结构尺寸，见表2。

图1阻火圈结构示意图

表2阻火圈结构尺寸

阻火圈规格1/mm2/mm H/mm

ZHQ-11011113640

ZHQ-16016120670

2.2阻燃膨胀芯材

我们先后设计了18个配方，拟定成型工艺，制作试件，测定其理化性能和高温下(950℃)膨胀性能，并通过小型耐火试验检验阻火圈阻火性能。试验确定的芯材配方组成如下：复合基料33%；炭化剂6%；催化剂10%；发泡剂5%；填料38%；化学助剂8%。2.3阻火圈研究试验和中试生产

为了研究阻火圈在标准构件耐火试验条件下的阻火耐火性能，我们进行了多次小型模拟耐火阻火试验。试验时将阻火圈固定在厚30mm的耐火板下，受火面PVCu管长100mm，背火面PVCu管长200mm。受火面管口用玻璃纤维布和矿棉毡封堵，下方布置一只热电偶测量火焰温度。试验炉按标准温度曲线升温，观察PVCu管封堵时间和失去封堵时间，测定耐火极限。试验结果表明，所研究的两种规格四种型号(每种规格分A型和B型两种)耐火极限均大于

2h，完全封堵管道，无火焰和烟气沿管道蔓延。

根据试验确定的阻火圈结构尺寸和芯材配方及芯材厚度，1997年9月正式设计加工了阻火圈壳体及芯材的模具，购买了必要的生产设备，同年12月和1998年5月先后试制生产ZHQ-110阻火圈和ZHQ-160阻火圈各50个。中试生产，无废液、废渣、废气排放。3性能试验3.1阻燃膨胀芯材耐液体介质性能

沿竖向锯切3块阻燃膨胀芯材，每块试样长度约50mm，放在