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)來實現(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、價格便宜等優(yōu)點，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)中的有機保溫材料極易燃燒，并缺乏對外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)進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關(guān)鍵階段，對于研究系統(tǒng)的火災(zāi)危險性具有重要意義。因此，本文選取擠塑聚苯乙烯(XPS)-ETICS展開相關(guān)研究，針對其在豎直條件下的輻射引燃過程進行實驗研究及理論分析。
　　當前，國內(nèi)外學(xué)者對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，實驗研究了XPS保溫板的輻射引燃過程，并進一步研究了XPS-ETICS的輻射引燃過程，分析了保護層結(jié)構(gòu)對外墻外保溫系統(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的XPS保溫板在不同輻射熱流強度及有無外加點火源等因素影響下的輻射引燃過程，分析了材料的引燃時間、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個階段;引燃方式不同導(dǎo)致引燃時間的差值隨輻射強度的增加而減小，并且該差值在較高熱流強度下近似可以忽略，對于B1級材料為50kW/m2，B2級材料為35kW/m2;試樣的滴落速率、熱解失重速率均隨輻射強度的增加而增加，但其增加的幅度不斷減小;分析了不同燃燒等級材料在不同輻射強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間預(yù)測模型。預(yù)測模型根據(jù)實驗中質(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、熱解點燃兩個階段。通過對不同燃燒等級、不同輻射熱流強度下的實驗數(shù)據(jù)進行驗證，結(jié)果表明提出的模型能夠較好的預(yù)測熱塑性泡沫材料的引燃時間。
　　論文最后進一步研究了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)中保護層的作用，對比分析了有無保護層條件，保護層脫落和不脫落條件下的引燃過程

6、。實驗結(jié)果表明:在有保護層條件下，系統(tǒng)的引燃時間比純XPS板輻射引燃過程的時間長，但保護層脫落后的引燃時間比純XPS板輻射引燃過程的時間短;系統(tǒng)的引燃時間在不同燃燒等級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度的增加而增加，保護層的存在導(dǎo)致其在保護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，