建筑用铝合金防火窗防火等级测试中的耐火完整性判定

建筑用铝合金防火窗作为建筑外围护结构的防火分隔构件，其耐火性能直接关系到火灾时人员疏散与财产保护的有效性。耐火完整性作为防火窗核心性能指标之一，指构件在标准火灾试验中阻止火焰和热气穿透的能力，其判定结果直接影响防火窗的等级划分与工程应用。本文聚焦铝合金防火窗耐火完整性测试的判定逻辑、关键环节与常见问题，梳理专业判定要点，为行业检测与应用提供参考。

耐火完整性判定的标准依据

建筑用铝合金防火窗的耐火完整性判定需严格遵循GB 16809-2008《防火窗》国家标准，该标准是国内防火窗检测与认证的核心依据。标准中5.3.1条明确规定，防火窗的耐火完整性应符合对应等级要求：甲级防火窗耐火完整性不应低于1.5h，乙级不应低于1.0h，丙级不应低于0.5h。

标准同时引用GB/T 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》作为试验方法依据，明确了耐火试验的炉温曲线、压力控制与观测要求。例如，炉温需按照标准时间-温度曲线升温，即t分钟时的炉内温度T=345lg(8t+1)+20℃（t为试验时间，单位min），确保试验火灾环境的标准化。

此外，GB 16809-2008中5.3.2条规定，防火窗的耐火完整性试验应同时满足“无火焰穿透”和“无热气穿透导致的温度超标”两个条件，二者缺一不可。这意味着判定需从火焰与热气两个维度同时考量，避免单一指标遗漏风险。

需要注意的是，标准中针对铝合金防火窗的特殊构造（如金属窗框、防火玻璃）未单独制定条款，但要求其整体性能需符合通用防火窗的耐火完整性要求，因此铝合金构件的高温性能需通过整体试验验证。

测试样品的制备要求

耐火完整性测试的样品需具备工程代表性，即样品的材质、构造、尺寸与安装方式应与实际工程应用一致。对于铝合金防火窗，样品需包含完整的窗框、窗扇、防火玻璃、密封材料及五金配件（如合页、锁具），不得简化或替换部件。

样品的尺寸需符合标准规定：单扇防火窗的宽度不应小于1.0m、高度不应小于1.2m；双扇或多扇防火窗的总宽度不应小于1.5m、高度不应小于1.2m。尺寸过小可能导致试验结果无法反映实际构件的耐火性能，因此需确保样品尺寸满足最小要求。

安装方式需模拟实际工程情况：窗框应采用与工程一致的固定方式（如膨胀螺栓固定），窗扇的开启方向与锁闭状态需符合设计要求（如常闭防火窗需保持锁闭状态）。密封材料的安装需连续、完整，不得有缝隙或断点，例如窗框与窗扇之间的膨胀密封条需沿周长闭合，玻璃与框之间的防火密封胶需填满缝隙。

样品制备后需进行预检查：确认窗框与窗扇的搭接量符合要求（通常不应小于10mm），玻璃与框的配合间隙不应大于2mm，五金配件的安装牢固度满足使用要求。预检查不合格的样品需调整后重新制备，避免因安装缺陷影响判定结果。

试验装置与环境条件

耐火完整性试验需在符合GB/T 9978.1要求的垂直耐火试验炉中进行。试验炉的炉口尺寸需大于样品尺寸，确保样品完全覆盖炉口，避免炉内火焰从侧面泄漏。炉内需设置压力控制系统，保持炉内压力在试验过程中始终高于环境压力5Pa~10Pa，模拟火灾时建筑内部的正压环境。

炉温测量需采用不少于4支热电偶，均匀布置在炉内不同位置，取其平均值作为炉内温度。热电偶的精度需达到±1℃，量程需覆盖0℃~1200℃，确保准确反映炉温曲线。

环境条件对试验结果有显著影响：试验前样品需在(20±5)℃、相对湿度(50±10)%的环境中放置24h以上，消除样品因温度或湿度变化产生的内应力。试验过程中环境温度需保持在10℃~30℃，相对湿度不超过70%，避免环境因素影响火焰与热气的穿透判定。

此外，试验装置需配备火焰观测窗口与温度测量系统：火焰观测窗口需位于炉外对应样品的位置，便于观测火焰穿透情况；炉外温度测量需采用热电偶，布置在样品外侧距表面20mm处，共设置不少于6个测点，覆盖样品的不同区域（如四角与中心）。

火焰穿透的判定方法

火焰穿透是指试验过程中火焰从样品的一侧（炉内）穿透到另一侧（炉外）的现象，判定需满足“火焰出现”与“持续时间”两个条件。根据GB/T 9978.1，火焰穿透的定义为：炉外出现持续时间超过10s的火焰，或出现足以点燃放在炉外的棉纱的火焰（棉纱被点燃即算）。

观测火焰穿透时，需采用肉眼观察与辅助工具结合的方式：肉眼观测炉外是否有火焰冒出，同时在炉外样品附近放置干燥棉纱（每100mm×100mm面积放置1块），若棉纱被点燃，即可判定为火焰穿透。需要注意的是，偶尔的火星或瞬间火焰（持续时间小于10s）不计入火焰穿透，需区分火焰与热气的视觉差异（火焰为可见的明火，热气为不可见的高温气体）。

火焰穿透的常见位置为样品的薄弱环节：例如窗框与窗扇的搭接处，因高温下铝合金变形导致间隙增大，火焰从间隙穿出；或玻璃与框的密封处，密封材料高温熔化后出现缝隙，火焰从缝隙穿透。观测时需重点关注这些部位，记录火焰出现的时间与位置。

判定火焰穿透时需注意时间节点：若在试验时间未达到对应等级要求前（如甲级防火窗在1.5h内）出现火焰穿透，且持续时间超过10s，则判定样品丧失耐火完整性；若在达到规定时间后出现火焰穿透，则判定样品符合要求。

热气穿透的判定指标

热气穿透是指试验过程中高温气体从样品一侧穿透到另一侧，导致炉外温度超标或可燃气体泄漏的现象。根据GB/T 9978.1，热气穿透的判定指标包括三个方面：温度超标、可燃气体检测与烟雾检测。

温度超标是最常用的判定指标：炉外任意测点的温度超过初始温度140℃+△T（△T为炉内温度与初始温度的差值的10%），即算热气穿透。例如，初始环境温度为20℃，炉内温度在30min时达到500℃，则△T=500-20=480℃，10%△T=48℃，因此炉外温度超过20+140+48=208℃时，判定为热气穿透。

可燃气体检测需采用可燃气体探测器，布置在炉外样品附近，若检测到可燃气体浓度超过爆炸下限的10%，则判定为热气穿透。这主要针对样品内部可燃材料（如密封胶中的有机成分）燃烧产生的气体泄漏情况。

烟雾检测需采用烟雾探测器，若炉外检测到烟雾浓度超过0.01%/m（减光率），则判定为热气穿透。烟雾是热气携带的固体颗粒物，其出现说明样品已无法阻止颗粒物穿透，同样视为丧失完整性。

需要注意的是，热气穿透的判定需结合多个指标，若温度未超标但可燃气体或烟雾超标，仍需判定为丧失耐火完整性，因此需同时监测三个指标。

完整性丧失的关键观测点

铝合金防火窗的耐火完整性丧失通常发生在几个关键部位，需重点观测：

1、窗框与窗扇的搭接处：铝合金的热膨胀系数约为2.3×10^-5/℃，远大于钢材（1.2×10^-5/℃），高温下窗框与窗扇的膨胀量差异会导致搭接间隙增大。例如，在100℃时，1m长的铝合金型材膨胀量约为2.3mm，在600℃时膨胀量约为13.8mm，若初始搭接量为10mm，600℃时搭接量可能变为0，导致间隙出现，火焰与热气穿透。

2、玻璃与框的密封处：防火玻璃与铝合金框之间通常采用密封胶或密封条填充，若密封材料的耐火性能不足（如普通硅酮胶在200℃以上会熔化），高温下密封材料会失去粘性，导致玻璃与框之间出现缝隙，热气从缝隙穿透。

3、五金配件安装处：合页、锁具等五金配件与窗框、窗扇的连接部位，因螺栓或铆钉的高温松弛，可能导致窗扇变形或脱落，从而出现大的开口，火焰与热气直接穿透。

4、铝合金型材的变形：铝合金在高温下（超过300℃）会出现软化，导致窗框或窗扇的结构变形，例如窗框弯曲或窗扇下垂，从而破坏整体密封性能，引发完整性丧失。

观测时需使用高温摄像机或红外热像仪记录这些部位的变化，及时发现变形或缝隙的出现，为判定提供依据。

常见判定异议的处理

在检测过程中，常因对标准理解差异或试验条件波动产生判定异议，需按照标准逻辑逐一解决：

1、瞬间火焰的判定：若炉外出现持续时间小于10s的火焰，是否算丧失完整性？根据GB/T 9978.1，持续时间小于10s的火焰不计入，需记录火焰出现的时间与持续时间，若多次出现短时间火焰但未超过10s，仍判定为符合要求。

2、温度超标的边界值：若炉外温度仅超过判定阈值1℃~2℃，是否算超标？根据标准，温度测量的精度为±1℃，因此需确认温度测量的准确性：若热电偶校准合格，且多次测量均超过阈值，则判定为超标；若为偶发波动，需重新测量或更换热电偶。

3、样品安装缺陷导致的泄漏：若样品因安装时密封胶未填满缝隙，导致试验中出现火焰穿透，是否算样品本身性能不合格？需区分安装缺陷与产品缺陷：若安装不符合标准要求（如密封胶断点），则试验结果无效，需重新制备样品；若安装符合要求，仍出现泄漏，则判定为产品性能不合格。

4、玻璃炸裂但未穿透的情况：若防火玻璃在试验中炸裂，但碎片仍保持在框内，未出现火焰或热气穿透，是否算丧失完整性？根据GB 16809-2008，玻璃炸裂本身不影响完整性判定，只需判断是否有火焰或热气穿透，若未穿透，仍判定为符合要求。

铝合金材料特性对判定的影响

铝合金的高温性能是影响耐火完整性的关键因素，需重点关注：

1、熔点与软化温度：铝合金的熔点约为660℃，但在300℃以上会出现明显软化（抗拉强度下降至室温的50%以下），600℃时抗拉强度仅为室温的10%左右。高温下铝合金型材的变形会导致窗框与窗扇的搭接间隙增大，破坏密封性能。

2、热膨胀系数：铝合金的热膨胀系数约为钢材的2倍，高温下窗框与窗扇的膨胀量差异会导致窗扇无法正常关闭，甚至脱落。例如，双扇防火窗的两个窗扇膨胀量不同，可能导致中间缝隙增大，火焰穿透。

3、防腐处理的影响：铝合金窗框通常采用阳极氧化或粉末喷涂防腐处理，这些涂层在高温下（超过200℃）会分解或脱落，可能释放可燃气体，增加热气穿透的风险。因此，防腐涂层的耐火性能需通过试验验证，避免因涂层燃烧导致的完整性丧失。

为缓解铝合金高温性能缺陷，行业通常采用“断桥铝合金”构造：在铝合金型材中间填充隔热材料（如聚酰胺PA66），减少热量传递，延缓型材软化；或在型材内部填充防火岩棉，增强结构稳定性。这些构造的效果需通过整体试验验证，确保在规定时间内不丧失完整性。

玻璃组件的完整性判定要点

防火玻璃是铝合金防火窗的核心部件，其完整性直接影响整体性能，判定需关注以下要点：

1、玻璃的类型：复合防火玻璃（如灌浆玻璃、夹胶玻璃）与单片防火玻璃（如铯钾玻璃）的耐火性能不同。复合玻璃依赖中间层的防火材料（如无机灌浆料）阻止火焰穿透，若中间层在高温下熔化或流失，会导致玻璃分离，丧失完整性；单片玻璃依赖自身的耐高温性能，炸裂后需保持碎片整体性，避免出现大的开口。

2、玻璃与框的连接：玻璃与铝合金框的连接需采用防火密封材料，如防火密封胶或膨胀密封条。若密封材料的耐火性能不足，高温下会熔化或收缩，导致玻璃与框之间出现缝隙，热气穿透。例如，普通硅酮密封胶在250℃时会完全熔化，而防火密封胶可在600℃以上保持性能。

3、玻璃的尺寸与厚度：防火玻璃的尺寸需与窗框匹配，边缘与框的间隙不应大于2mm，否则密封材料无法有效填充。玻璃的厚度需符合对应耐火等级要求，例如甲级防火窗的复合玻璃厚度不应小于25mm，单片玻璃厚度不应小于12mm。

4、玻璃的炸裂形态：试验中需观测玻璃的炸裂情况：若复合玻璃的中间层未熔化，仅外层玻璃炸裂，仍保持完整性；若中间层熔化，玻璃出现分离，导致火焰穿透，则判定为丧失完整性。单片玻璃若炸裂后碎片仍粘连在框内，未出现开口，仍判定为符合要求。

密封材料的性能对判定的影响

密封材料是铝合金防火窗阻止火焰与热气穿透的关键屏障，其性能直接影响耐火完整性判定结果，需关注以下方面：

1、密封材料的类型：防火膨胀密封条是常用的密封材料，其原理是在高温下膨胀（膨胀倍数通常为3倍~10倍），填充窗框与窗扇之间的间隙。膨胀密封条需满足：膨胀开始温度（通常为150℃~200℃）与持续膨胀时间（需覆盖整个耐火时间），若膨胀开始温度过高，无法在火灾初期填充间隙；若膨胀时间不足，后期会收缩导致间隙重现。

2、密封材料的安装：密封条需沿窗框与窗扇的周长连续安装，不得有断点或重叠，否则膨胀后仍会出现缝隙。例如，密封条在合页处断开，会导致该部位无法膨胀填充，火焰从断点穿透。

3、密封材料的耐火性能：密封材料需通过GB 16809-2008附录A的耐火试验，验证其在对应耐火时间内的密封性能。例如，甲级防火窗的密封材料需在1.5h内保持膨胀状态，不熔化、不流失。

4、密封材料与铝合金的兼容性：密封材料需与铝合金型材表面兼容，不发生化学反应或粘连失效。例如，某些橡胶密封条在高温下会与铝合金表面粘连，导致窗扇无法正常关闭，破坏密封性能。