外墻保溫材料的燃燒性能研究

陳現(xiàn)景 李紅菊 劉建志 唐孔科 呂波 韓勇

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的節(jié)能意識也逐步提高，建筑節(jié)能措施也開始逐步推進，建筑外墻保溫技術(shù)逐漸被應(yīng)用。外墻保溫材料要注重防火，確保其具有較高的防火安全性。因此，關(guān)于外墻保溫材料的燃燒性能的研究也逐漸增多。本文主要測試分析了擠塑板、硬泡聚氨酯和硅質(zhì)聚苯板的燃燒性能，從燃燒速度、蔓延高度等進行了評定，期望能夠為外墻保溫材料的防火安全性的提升提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：外墻保溫材料;燃燒性能;防火

近年來，人們安全意識不斷提升，對建筑的安全性要求也越來越高。在威脅建筑安全的因素中，火災(zāi)十分常見也十分恐怖。因此，對建筑外墻保溫材料的選擇有明確規(guī)定，必須保證材料的燃燒性能。開展外墻保溫材料的燃燒性能的研究，能夠提高建筑安全性，保障人們的生命財產(chǎn)安全。

1 外墻保溫材料的燃燒性能概述

燃燒性能是指在遇火燃燒后建筑材料所產(chǎn)生的一系列物理和化學(xué)變化，其中衡量因素包括發(fā)熱、火焰?zhèn)鞑?、發(fā)煙等。我國對建筑外墻保溫材料的選擇有嚴格的規(guī)定，要求其燃燒性能必須在B2以上。為確保建筑工程的防火性，應(yīng)根據(jù)工程實際選擇外墻保溫材料，但我國建筑建材市場還不完善，市場混亂，保溫材料質(zhì)量低劣。因此，應(yīng)做好外墻保溫材料的燃燒性能的研究，以滿足工程建設(shè)的需要。

2 常見保溫材料性能分析

（1）擠塑板。擠塑板是一種由聚苯乙烯樹脂經(jīng)過擠壓制造出擁有連續(xù)表層及閉孔式蜂窩結(jié)構(gòu)的板材。它的表層的致密性高，內(nèi)層有閉孔結(jié)構(gòu)，使其具有較低的導(dǎo)熱性，抗壓強度也較高、保溫性能好。根據(jù)燃燒性能分類，擠塑板為B2級易燃性材料，阻燃防火性能低。

（2）硬泡聚氨酯。硬泡聚氨酯是一種低密度、微閉孔結(jié)構(gòu)的高分子材料，導(dǎo)熱系數(shù)極低，僅為0.0018～0.024w/（m·k），是當(dāng)前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的。通過在硬泡聚氨酯中添加入阻燃劑，會提高其阻燃性能，成為難燃的自熄性材料。

（3）硅質(zhì)聚苯板。硅質(zhì)聚苯板是一種有機聚苯板經(jīng)過硅化處理制成的。它的導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫效果好，而且阻燃效果也較好，是一種新型保溫隔熱材料，有廣闊的應(yīng)用前景。

3 外墻保溫材料的燃燒性能試驗

（1）材料制作。三種材料選取50mm厚度的樣品，三種材料制備3塊試樣作為一組，尺寸為200mmx150mm的尺寸，備試驗使用。

（2）燃燒試驗。2012年，我國國家標準化管理委員會發(fā)布了GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》，規(guī)定了外墻保溫材料的主要監(jiān)測項目為導(dǎo)熱系數(shù)、壓縮強度、抗壓強度和燃燒性能等;使用了GB/T20284《SBI單體燃燒實驗》、GB/T2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為實驗》、GB/T8626-2007《建筑材料可燃性實驗》所規(guī)定的方法對外墻保溫材料的燃燒性進行分析評價。分別對3組試樣點燃，使用熱電偶測量試樣內(nèi)部的溫度，并觀察和記錄火焰的傳播速度、高度、燃燒后碳化范圍，以備燃燒性能的分析。

（3）試驗現(xiàn)象分析。每組保溫材料燃燒4秒，觀察記錄試驗現(xiàn)象如下：①在遇到火后，擠塑板燃燒迅速，火焰蔓延范圍廣，并產(chǎn)生熔融收縮，并有流淌，燃燒結(jié)束后會產(chǎn)生部分碳化現(xiàn)象;硬泡聚氨酯在燃燒過程中產(chǎn)生濃煙、并釋放刺激性氣味，火焰蔓延迅速，燃燒結(jié)束后會產(chǎn)生大面積碳化現(xiàn)象。硅質(zhì)聚苯板遇火后基本不會燃燒，火焰蔓延速度極慢，燃燒結(jié)束后表面不會產(chǎn)生碳化現(xiàn)象。②三種材料火焰?zhèn)鞑ニ俣扔煽斓铰来螢閿D塑板、硬泡聚氨酯、硅質(zhì)聚苯板。③試驗結(jié)束后用熱電偶測試三組保溫材料的內(nèi)部溫度，擠塑板的最高溫度為385℃，硬泡聚氨酯的最高溫度為362℃，硅質(zhì)聚苯板的最高溫度為127℃。對比可見，硅質(zhì)聚苯板在燃燒時的內(nèi)部溫度要比擠塑板和硬泡聚氨酯的內(nèi)部溫度要低很多。

（4）監(jiān)測時的注意事項。一方面，要注重設(shè)備問題。外墻保溫材料燃燒性能的監(jiān)測對監(jiān)測設(shè)備的準確性要求較高，因此，應(yīng)使用合格的監(jiān)測儀器。另一方面，要注重標準的使用。外墻保溫材料各項燃燒性能檢測結(jié)果有很大的不同，并且受到檢測時間和工作人員精力的限制。因此，要依據(jù)國家有關(guān)標準開展，以提高檢測水平。第三，檢測方法的使用。外墻保溫材料的燃燒性能檢測方法多樣，應(yīng)使用標準的檢測方法，避免檢測結(jié)果的不準確。

（5）試驗結(jié)論。在傳統(tǒng)的外墻保溫材料中多使用的是有機材料，然后將其作為主要保溫材料進行薄抹灰結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它們能夠達到B1級的燃燒性能，使用年限也能達到25年。隨著保溫材料的發(fā)展，擠塑板、硬泡聚氨酯和硅質(zhì)聚苯板成為當(dāng)前常見的保溫材料，本實驗就是對這三種保溫材料的燃燒性進行了研究。

通過對三種保溫材料燃燒性能試驗對比可知，三種保溫材料的防火性能的大小依次為硅質(zhì)聚苯板，硬泡聚氨酯，擠塑板。具體表現(xiàn)如下：①火焰的傳播速度和蔓延高度反應(yīng)了火災(zāi)的傳播性。試驗表明，硅質(zhì)聚苯板的火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，火焰?zhèn)鞑プ罡叩臑閿D塑板，硬泡聚氨酯次之。②燃燒試驗結(jié)束后對三種保溫材料表面的碳化范圍做了對比，硅質(zhì)聚苯板的表面碳化范圍很小，略微出現(xiàn)了收縮;硬泡聚氨酯表面的碳化面積大，但其內(nèi)部保存完好;擠塑板在燃燒結(jié)束后表面和內(nèi)部都發(fā)生了碳化，而且碳化面積大。③保溫材料燃燒過程中的內(nèi)部溫度對材料的燃燒性能有直接的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，在燃燒過程中，硅質(zhì)聚苯板的內(nèi)部溫度最低，這與硅質(zhì)聚苯板的生產(chǎn)工藝有關(guān)，其使用的是高分子顆粒防火隔離倉發(fā)泡工藝，在遇到火后會在表面形成閉孔的阻隔結(jié)構(gòu)，能夠有效阻隔氧氣、阻擋熱量的傳導(dǎo)，從而有效防止火焰穿透，阻止燃燒。

這也提示在建筑外墻保溫材料的使用過程中，要盡量提高外墻保溫材料燃燒性能的等級。在外墻保溫系統(tǒng)中要重點關(guān)注材料的點火性，根據(jù)燃燒性能確定其點燃性能，確保保溫系統(tǒng)的抗火性，從材料的燃燒性能入手，提升系統(tǒng)的防火性能。另外，對于高層建筑而言，除了使用防火隔離帶之外，還應(yīng)多使用A級材料，以提升保溫系統(tǒng)的安全性。

4 結(jié)語

保障人民群眾的財產(chǎn)安全是建筑設(shè)計和施工的基本要求，要努力避免一切傷害事故的發(fā)生。外墻保溫材料的燃燒性能的優(yōu)劣是保障建筑保溫、防火系統(tǒng)功能發(fā)揮的重要因素。傳統(tǒng)的保溫材料易燃燒、易碳化，在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的有毒性煙霧，防火性能較差。人們迫切需求一種新型的保溫防火材料，因此，在選擇保溫材料時，應(yīng)重點關(guān)注材料的燃燒性能、導(dǎo)熱系數(shù)等指標，并且還要從這些指標入手進一步完善保溫材料引發(fā)火災(zāi)的應(yīng)對措施，減少火災(zāi)的發(fā)生，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

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