聚苯乙烯外墻外保溫系統(tǒng)在豎直條件下的輻射引燃過程研究.pdf

1、建筑節(jié)能是國(guó)家“節(jié)能減排”政策的關(guān)鍵措施之一，主要通過建筑保溫節(jié)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。聚苯乙烯(PS)外墻外保溫系統(tǒng)(ETICS)具有保溫隔熱性能好、施工方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，是外墻外保溫系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)。然而，建筑外立面完全處于開敞環(huán)境中，外墻外保溫系統(tǒng)中的有機(jī)保溫材料極易燃燒，并缺乏對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)進(jìn)行有效控制和撲救的手段，導(dǎo)致一旦發(fā)生火災(zāi)，容易形成豎向立體火蔓延，火災(zāi)發(fā)展速度快且難以撲救，存在較高的危險(xiǎn)性。在外墻外保溫系統(tǒng)的火災(zāi)

2、發(fā)展過程中，可燃物的輻射引燃過程是其中的一個(gè)關(guān)鍵階段，對(duì)于研究系統(tǒng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性具有重要意義。因此，本文選取擠塑聚苯乙烯(XPS)-ETICS展開相關(guān)研究，針對(duì)其在豎直條件下的輻射引燃過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究及理論分析。
　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)XPS材料的研究大多是關(guān)于XPS材料的制備、熱解、燃燒行為的研究，尚缺乏對(duì)XPS保溫板在豎直條件下輻射引燃過程及XPS-ETICS的火災(zāi)特性的研究。因而本文利用自主設(shè)計(jì)搭建的垂直輻射源作用下熱塑性材料

3、熔融滴落引燃平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)研究了XPS保溫板的輻射引燃過程，并進(jìn)一步研究了XPS-ETICS的輻射引燃過程，分析了保護(hù)層結(jié)構(gòu)對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)特性的影響。
　　論文首先分析了XPS保溫板的輻射引燃過程，研究了不同燃燒等級(jí)的XPS保溫板在不同輻射熱流強(qiáng)度及有無(wú)外加點(diǎn)火源等因素影響下的輻射引燃過程，分析了材料的引燃時(shí)間、質(zhì)量變化及溫度分布等參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果顯示，在豎直方向下XPS保溫板的輻射引燃過程分為初始、收縮、熔融滴落、熱解

4、及引燃5個(gè)階段;引燃方式不同導(dǎo)致引燃時(shí)間的差值隨輻射強(qiáng)度的增加而減小，并且該差值在較高熱流強(qiáng)度下近似可以忽略，對(duì)于B1級(jí)材料為50kW/m2，B2級(jí)材料為35kW/m2;試樣的滴落速率、熱解失重速率均隨輻射強(qiáng)度的增加而增加，但其增加的幅度不斷減小;分析了不同燃燒等級(jí)材料在不同輻射強(qiáng)度下的材料引燃前最高溫度變化的情況，結(jié)果顯示隨熱流強(qiáng)度的增加自然輻射引燃過程中的溫度變化較為明顯。
　　其次，基于XPS保溫材料在豎直條件下輻射引燃過程

5、研究，建立了熱塑性發(fā)泡材料在豎直條件下的引燃時(shí)間預(yù)測(cè)模型。預(yù)測(cè)模型根據(jù)實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量是否發(fā)生變化將XPS材料的輻射引燃過程分為升溫熔融、熱解點(diǎn)燃兩個(gè)階段。通過對(duì)不同燃燒等級(jí)、不同輻射熱流強(qiáng)度下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明提出的模型能夠較好的預(yù)測(cè)熱塑性泡沫材料的引燃時(shí)間。
　　論文最后進(jìn)一步研究了XPS外墻外保溫系統(tǒng)的引燃行為和火災(zāi)特性，著重討論了外墻外保溫系統(tǒng)中保護(hù)層的作用，對(duì)比分析了有無(wú)保護(hù)層條件，保護(hù)層脫落和不脫落條件下的引燃過程

6、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在有保護(hù)層條件下，系統(tǒng)的引燃時(shí)間比純XPS板輻射引燃過程的時(shí)間長(zhǎng)，但保護(hù)層脫落后的引燃時(shí)間比純XPS板輻射引燃過程的時(shí)間短;系統(tǒng)的引燃時(shí)間在不同燃燒等級(jí)材料之間的差距較小，且在較高熱流條件下可近似忽略。試樣的滴落速率隨輻射強(qiáng)度的增加而增加，保護(hù)層的存在導(dǎo)致其在保護(hù)層脫落前失重速率較小，脫落后材料的失重速率大約增加2倍，引燃后材料的失重速率大約增加2倍。分析溫度變化可以看出，脫落前最高溫度同引燃前最高溫度之間存在較大差距，