武汉以成为中国最大的中高端阻火圈生产基地

我国建筑排水管道阻火圈的发展现状及展望



阻火圈行业通过近十年的发展，武汉以成为中国最大的中高端阻火圈生产基地　有知名品牌：莱克阻火圈、ANTON安顿阻火圈、KAIGE凯歌阻火圈等等，我国建筑排水管道阻火圈的发展现状及展望，硬聚氯乙烯(PVC—U)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、使用寿命
长和造价低等特点。但PVC-U排水管容易成为火
灾传播的通道，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，1989年建
设部就将“PVC．U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，下达给上海市
建筑科学研究所等单位。通过二年多的研究试验，
该课题组的研究结论是⋯ ：O)d 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；②d 1 lOmm主管可采
用管道井保护方式，也可采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；③d 75mm及以下的PVC-U管(包括主管和横
支管)可以不采取防火措施；④d 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；⑤d 1lOmm横支管进墙处可采用化学阻火圈或
无机防火套管(至少包覆200mm)。采取以上防火
措施后，在高层建筑上使用PVC-U排水管是可行
的。
建设部在制定cJJ／T 29—1998(建筑排水硬聚
氯乙烯管道工程技术规程》标准时，明确规定建筑
排水管道应在下列部位设置阻火圈或防火套管 J：
(1)明敷立管管径大于或等于1lOmm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；
(2)明敷管径大于或等于1 lOmm的横支管与
暗设立管相连时，墙体穿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
不宜小于200mm。
(3)横干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。
2 研究与开发
防火套管由上海市建筑科学研究所七五重点项
目课题组研制，但由于技术原因，防火性能差，产品
结构太长，安装困难，基本上未投入市场。在20世
纪80～90年代，我国高层建筑使用的阻火圈，全从
国外进口，如深圳帝王大厦，使用的是亚太Promat
公司的产品，当时仅d 1lOmm阻火圈的售价每只高
达200元左右，高于成本数倍，由于售价太高，阻碍
了阻火圈的应用。
为开发拥有自主知识产权阻火圈产品，公安部
四川消防科研所开展了“建筑PVC．U排水管阻火圈
的研究”，该项目列入了1998年四川省科委应用与

发展重点研究课题 J。课题组对阻火圈的结构、阻
燃膨胀芯材等方面做了深人细致的研究。该项目在
1998年通过了四川省科委组织的鉴定，鉴定意见认
为：课题组从理论上解决了技术参数设计问题，所提
出的设计方法，可指导阻火圈系列产品的结构设计；
研制的膨胀芯材具有优良的耐水、耐水泥浆和耐火
性能，起始膨胀温度低，膨胀倍数高，易于加工成型；
研制出的产品造型美观、结构紧凑、安装方便，填补
了我国阻火圈产品空白，其主要性能指标达到了国
外同类产品的先进水平，特别是封堵时间指标，远比
国外公司如美国的3M公司、Nelson公司、英国的
Reddiplex公司、比利时的PF．Teehnologis公司及
Promat公司的产品小。阻火圈的推广应用，产生了
较大的经济、社会效益，课题组也因此获得了2000
年度公安部科技进步三等奖。
公安部四川消防科研所阻火圈产品的研制成
功，推动了阻火圈产品的开发与应用。目前我国约
有20家阻火圈生产企业，中高端产品产地有广东、武汉、四川等地，中低端产品只要在浙江、江苏、河北等地年产量达６００万只，替代了进口，满足了市场需求，确保了cJJ／T 29．1998(建
筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》有关条文的
实施。为此，GBJ 15．2000(建筑给水排水设计规范》
也增加了设置阻火圈的有关条文 。
3 产品标准
为使建筑排水PVC．U管道阻火固有一个统一
的技术标准，1998年公安部给四川消防科研所下达
了《建筑硬聚氯乙烯排水管道阻火圈》行业标准编
制任务，编制组收集了美国ASTM E814—88“贯穿防
火封堵标准试验方法”和澳大利亚AS 4072．1-1992
“耐火分隔构件洞口防护标准试验方法”以及国外
有关公司的阻火圈产品说明书，结合国内阻火圈产
品开发生产实际情况，在对国内外阻火圈产品做了
大量对比试验和验证性试验的基础上，根据CJJ／T
29．1998(建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》
标准及GB 5o045(高层民用建筑设计防火规范》有
关规定，制定了阻火圈行业标准。目前该标准已被
公安部批准并发布，标准号为GA 304-2001 。该
标准提出了一个“封堵时间”指标，对推动阻火圈的
技术进步具有积极的引导意义。由于阻火圈属安全
产品，因而该标准是强制性标准，行业标准的发布与
实施，有效地促进了阻火圈产品质量的提高。
4 讨论及展望
4．1 d 1 10mm以下PVC-U管是否使用阻火圈
不同管径的管道的消防安全问题，上海市建筑
科学研究所等单位在1989～1991年曾做过研究。
参照美国ASTM E814-88“贯穿防火封堵标准试验方
法”进行小型耐火试验后认为：
(1)在没有采取防火保护措施的情况下，由于
PVC．U材料的自熄性和高温炭化，使穿越楼板及墙
体的d 75mm及d 75mm以下的PVC-U排水管至少
达到120min的耐火极限，因此可以不采取防火措
施；
(2)d 110mm及d 150mm排水管采用阻火圈
或无机套管，能较好地防止火势沿着PVC-U排水管
道蔓延。
因此，建设部在制定cJJ／T 29-1998《建筑排水
硬聚氯乙烯管道工程技术规程》标准时，没有要求
d 1 10mm以下的PVC-U排水管立管和横支管采用
阻火圈。
国外已有多年使用PVC．U阻火圈的历史 剖，
澳大利亚管径为40mm、50mm、65mm、80mm、
100mm、150mm的PVC．U排水管都有相应的阻火圈
产品；英国管径为50mm、56mm、63mm、75mm、
82mm、90mm、110mm、125mm、140mm、160mm 的
PVC—U排水管也有相应的阻火圈产品；比利时RF—
Technologis公司生产的阻火圈有40mm、50mm、
56mm 60mm 75mm180mm 100mm 110mm 125mm
140mm、160mm、200mm、250mm、315mm十四种规
格，保全(亚太)的阻火固有40mm、50mm、65mm、
80mm 100mm 125mm1 150mm1 200mm1 225mm
250mm、315mm十一种规格。
根据国外应用阻火圈的情况，引出这样一个问
题：d 110mm 以下PVC-U管在火灾条件下是否安
全，有无必要使用阻火圈?为了回答这个问题，公安
部四川消防科研所对50ram、75mm、83mm PVC—U排
水管按GB 9978—1988《建筑构件耐火试验方法》进
行耐火试验。结果表明：d 110mm以下PVC—U管在
火灾条件下，在20～30min内楼板洞口处由于PVC．
u管自熄及高温炭化，可以形成局部暂时封堵，但
48～51min时，楼板背火面PVC-U管完全被烧穿，形
成火焰喷射洞口，火焰喷射高度达120～200mm。
因此，d 1 10mm以下PVC．U管不安装阻火圈在火灾
条件下是不安全的。
上海市建筑科学研究所和公安部四川消防科研
所及国外公司得出的结论正好相反，之所以如此，是
因为上海市建筑科学研究所没有“大型标准构件试
验炉”。其试验是在“小型模拟试验炉”上进行的，
小型模拟试验与标准实体耐火试验在炉压、气流、蓄
热约束条件、结构的对应性上存在较大的差异。在

标准实体耐火试验的条件下进行的试验，其结果更
接近真值。
4．2 阻火圈的安装
阻火圈可以明装或暗装，暗装须将阻火圈预埋
在楼板或墙体内，但暗装存在着以下两个问题：
(1)安装麻烦，如果尺寸较高，而安装部位的楼
板厚度较薄，安装阻火圈的部位就容易成为漏水隐
患；
(2)阻火圈的芯材含有有机材料，而有机物的
通性是化学性质不太稳定，暗装阻火圈，芯材不能更
换，多年以后，芯材失效，将成为火灾隐患。
为便于阻火圈的安装及芯材更换，建议采用明
装方式。
从耐火的角度来讲，对同一规格同一批次的阻
火圈，在相同的时间内，由于明装阻火圈可以从火灾
中获得比暗装阻火圈更多的热量，因而明装时“封
堵时间”比暗装要少1～3min，这种情况对实际火灾
具有重要意义。
4．3 检测标准中耐火极限的判定及热电偶的安装
4．3．1 耐火极限的判定
对耐火极限，GA 304-2001规定了三个判定条
件：
(1)背火面试验管垮塌；
(2)阻火圈封堵管道以后背火面试验管表面平
均温度超过初始温140℃或中心温度超过初始温度
180℃ ：
(3)背火面试验管出现火焰，根据规定棉垫被
点燃。
在实际检测中，第一个判定条件可能造成错判
或误判，因为标准规定的封堵时间是20min，即在最
初20min内管道未封堵前，管道可以穿火，而穿火
20分钟的结果是PVC—U管软化移位或垮塌，所以
PVC—U试验管垮塌是正常现象。d 110mm 以下未
安装阻火圈的P~C—U管耐火试验表明：固定好了的
PVC—U试验管在试验进行到15min不仅会移位或垮
塌，而且垮塌的试验管有助于对洞口的封堵。
4．3．2 热电偶的安装
耐火试验时PVC—U试验管正常移位或垮塌后，
其中心热电偶可能随之下移。这就存在着一个问
题：即使阻火圈完全封堵，但由于热电偶下移，其温
度会不降反升，永远不能达到封堵时间的判定要求，
其中心温度会很快超过初始温度180℃且不断升
高。因此，安装热电偶时，一定要把热电偶固定好，
以防试验管垮塌时热电偶下移造成检测结果误判。
4．4 阻火圈技术发展方向
4．4．1 阻火圈结构
阻火圈是由金属壳体和膨胀芯材组成，为防止
在潮湿环境中壳体锈蚀，建议壳体采用不锈钢制作。
膨胀芯材的初始膨胀温度应控制在100～150℃，膨
胀倍数应大于200倍，以便火灾时能迅速封堵洞口。
为缩短阻火圈的耐火封堵时间，建议将壳体受火面
做成锯齿型，或凿有均匀分布的受火孔。由于PVC—
U管只有正误差，因此阻火圈的内径要比相应PVC—
U管的外径大1～3mm。明装阻火圈芯材更换容
易，但如果PVC—U横支管离楼板距离太小，则会安
装困难，因此阻火圈的高度应尽可能小。为安装固
定方便，阻火圈的固定螺丝孔应为椭圆形。
4．4．2 耐火极限
《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》规
定：阻火圈的耐火极限要与安装部位构件的耐火极
限相同。《高层民用建筑设计防火规范》对楼板及
墙体的耐火极限做了明确规定：承重墙和住宅单元
之间的墙耐火极限为2h；非承重外墙、疏散走廊两
侧的隔墙耐火极限为1h；楼板的耐火极限为1～1．
5h；防火墙耐火极限为3h。因此，阻火圈的耐火极
限以2h为宜，最高3h，一味追求耐火极限高，势必
增大阻火圈的直径和高度，将会造成安装困难及材
料的浪费。