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技术文章

外墙保温防火试验及建筑应用的研究(三)
点击次数:1417 发布时间:2010-06-15

影响外墙外保温系统防火安全性能的关键要素 
  外保温系统的防火安全性能是以可燃材料的存在为前提的,影响其防火安全性能的要素包括系统的构成材料及构造方式。系统中具有足够燃烧能力的材料主要是保温层材料,它是影响系统防火安全性能的基本条件,当保温层为可燃材料时系统的构造方式就成为决定防火安全性能的关键要素。影响其防火性能的构造包括:保护层或面层的厚度、粘结或固定方式(有无空腔)、防火隔断(分仓)的构造等。空腔构造可能为系统中保温材料的燃烧提供充足的氧气和通道,加速火势蔓延。系统的防火隔断构造可采用分仓或设置防火隔离带的形式,它能有效地阻止火势的蔓延。防护面层的厚度和质量稳定性决定着系统层面对内侧有机保温材料的保护能力。 
  外保温系统的防火安全性能试验与评价方法 
  
建筑物进行防火安全性能评价是以试验为基础的,试验方法所采用的试验模型应能够表征建筑物在实际火灾中的状态。因此,选择正确的试验方法,是客观、科学地评价建筑物防火安全性能的关键。传统的热分析方法不能提供火灾燃烧的真实条件,研究结果不能直接用于材料火灾特性的分析,只可作为材料燃烧与阻燃研究的一种辅助试验方法。随着对火灾课题的深入研究,人们对火灾实验方法和技术的发展方向已逐步形成共识,即的、zui有用的实验方法应该是同真实火灾有较好的相关性,而且其结果可以用于实际火灾模拟计算以及可用于火灾安全工程设计的方法,这就是性能化对火反应实验方法。 
  外保温系统的防火安全性能评价,可以依据小比例试验与大比例试验的结果,甚至可以通过实际火灾的结果分析或进行完整的火灾模拟试验结果。当小比例试验结果与大比例试验结果相矛盾时,应以大比例试验结果、完整的火灾模拟试验结果或实际火灾的分析结果为依据。
如下试验方法是依据现有技术条件和分析对比之后选择出作为本课题核心的外保温系统防火试验方法。 
  锥型量热计试验。材料的燃烧性能是指材料对火反应的能力,从本质上讲,是材料对火反应过程中所放出热量及放热速度,燃烧特征参数包括点火性、热释放、烟及毒性气体的产生等,这些特征参数在测试手段上所依托的是耗氧原理,即材料燃烧时消耗每一单位的氧气所释放的热量基本上是一样的,每消耗1公斤的氧所放出的热量约为13.1百万焦。现代火灾科学研究表明,在火灾燃烧过程中,可燃物燃烧放出的热是zui重要的火灾灾害因素。它不仅对火灾的发展起决定性的作用,而且还经常控制着其他许多火灾灾害因素的发生和发展。长期以来,火灾科学研究者一直在寻找一种能够比较准确且简便可行的测试方法来评估火灾中释放的热能,特别是热释放速率。小比例的锥型量热计试验就是根据量热学耗氧原理,模拟材料的实际火灾状态,同时测定材料的点火性能、热释放、烟及毒性气体等,且整个试验是一个连续过程。锥形量热仪以其锥形加热器而得名,是火灾实验技术史上依靠严密的科学基础设计、且使用简便的小型火灾燃烧性能实验仪器,是火灾科学与消防工程领域、研究领域一个非常重要的技术进步。试验过程中将材料燃烧的所有产物收集起来并经过一个排气管道,气体经过充分混合后,测出其质量流量和组分。测量时,至少要将O2的体积分数测出来,要得到更的结果则还要测出CO、CO2的体积分数。这样通过计算可得到燃烧过程中消耗的氧气质量,运用耗氧量原理,就可以得到材料燃烧过程中的热释放速率。 
  燃烧竖炉试验。燃烧竖炉试验属于中比例的模型火试验,适用于建筑材料的测试,是GB/T8625《建筑材料难燃性试验方法》标准中用于确定某种材料是否具有难燃性的仪器设备,试验装置包括燃烧竖炉和控制仪器等。在本课题中使用竖炉试验的目的在于检验外保温系统的保护层厚度对火焰传播性的影响程度,以及在受火条件下外保温系统中可燃的保温材料的状态变化。在燃烧竖炉试验中,试件尺寸为190毫米×1000毫米,沿试件高度中心线每隔200毫米设置一个接触保护层的保温层温度测点。大尺寸模型防火安全性能试验与评价方法 
  小型实验方法一般只能影响燃烧过程的某个特定的方面,不能全面反映燃烧过程。相对来说,大型实验方法更接近于真实火灾的条件,具有一定程度的相关性。不过,由于实际燃烧过程的因素难以在实验室条件下全面模拟和重现,所以任何实验都无法提供全面准确的火灾实验结果,只能作为火灾中材料行为特性的参考。本课题选用的大尺寸模型火实验是通过对国外现有与外保温系统相关实验的调研,针对目前我国防火技术条件,筛选出有代表性的墙角火试验和窗口火试验。 
  试验方法及评价 
  锥型量热计试验、燃烧竖炉试验、墙角火试验、窗口火试验的结果只反映包括施工质量在内的试验条件下的所检验系统的状态,但是可从试验中获得构造对外墙外保温系统防火性能的影响的基础数据。在实际火灾中,外保温系统的受火状态可能更加严酷,因为试验中只采用单一火源,火灾现场环境更复杂,危害性更大。相同的外保温系统,不同的施工质量,其试验结果可能存在差异,但不是关键因素。 
  关于试验方法选择与适用性  
    
小模型火试验是依据外保温系统在实际火灾中的受火状态设计的,与大比例的墙角火或窗口火试验有着一定的对应关系。锥型量热计试验结果科学、客观地表征了外保温系统的对火反应特性,实用性强,可用于外保温工程的常规检验,适合我国国情。外墙外保温系统的墙角火试验和窗口火试验,尤其是窗口火试验模拟实际火灾对建筑物的攻击,模型尺寸能够涵盖包括防火隔断在内的外保温系统构造,试验状态能够充分反映外保温系统在实际火灾中的整体防火能力,能够对外保温系统工程的整体防火性能进行检验。

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