建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响.pdf
《建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 51 卷,第 7 期2023 年 7 月工程塑料应用Vol.51,No.7Jul.2023ENGINEERING PLASTICS APPLICATION建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响潘娟,石必明,程静(安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232001)摘要:为了探究建筑外墙防裂网与挤塑聚苯乙烯保温泡沫板(XPS)复合层的火灾危险性,揭示防裂网对XPS火灾性能影响规律,采用热重分析仪和锥型量热仪对XPS热解特性及三种典型防裂网复合层燃烧特性参数进行了系统测定,并分析计算各复合层火灾危险综合指数。研究表明,不同升温速率下,环境温度超350 时XPS均处于不稳定状态,升温
2、速率越小,热解越完全;抹灰钢丝和玄武岩纤维这两种材料的双层防裂网复合结构均促进了XPS的燃烧,而单层防裂网复合结构则降低了XPS的火灾危险性;玻璃纤维单层防裂网复合结构的火灾危险性高于双层防裂网复合结构,且玻璃纤维网复合结构增大了XPS的火灾危险性。因此,在复合保温板制作或外墙保温设计时可优先考虑单层玄武岩纤维网格布或单层抹灰钢丝网与XPS进行复合;尽可能避免使用玻璃纤维网格布与XPS进行复合,若无法避免,则可以考虑使用双层玻璃纤维网复合进而降低火灾危险性。研究结论填补了不同材料防裂网对XPS火灾危险性影响方面的不足,为建筑外墙保温面层及新型保温板复合材料的选择提供参考依据。关键词:挤塑聚苯乙
3、烯保温泡沫板;防裂网;复合层;燃烧特性;火灾危险性中图分类号:TU551 文献标识码:A 文章编号:1001-3539(2023)07-0116-07Effect of Anti-Cracking Mesh on Combustion Behaviour and Fire Risk of XPSPan Juan,Shi Biming,Cheng Jing(College of Safety Science and Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China)Abstract:To inv
4、estigate the fire hazards of the composite layer of anti-cracking mesh and extruded polystyrene insulation foam board(XPS),and to reveal the influence of anti-cracking mesh on the fire performance of XPS,the thermogravimetric analyser and cone calorimeter were used to systematically determine the py
5、rolysis characteristics of XPS and the combustion characteristics of three typical anti-cracking mesh composite layers,and to analyse and calculate the comprehensive fire hazard index of each composite layer.The experimentals shows that,XPS is in an unstable state at ambient temperatures above 350 a
6、t different heating rates,and the smaller the heating rate,the more complete the pyrolysis.The double-layer anti-fracture mesh composite structure of plastered steel wire and basalt fibre both promote the combustion of XPS,while the single-layer anti-fracture mesh composite structure reduces the fir
7、e hazard of XPS.The fire hazard of the single-layer anti-fracture mesh composite structure of glass fibre is higher than that of the double-layer anti-fracture mesh composite structure.The fire hazard of the single-layer glass fibre composite structure is higher than that of the double-layer anti-cr
8、acking mesh composite structure,and the glass fibre mesh composite structure increases the fire hazard of XPS.Therefore,the use of single-layer basalt fibre mesh or single-layer plastered steel wire mesh with XPS can be considered a priority when making composite insulation panels or designing exter
9、nal wall insulation.The use of glass fibre mesh with XPS can be avoided as far as possible,and if this cannot be avoided,then double-layer glass fibre mesh can be considered to reduce the fire hazard.The findings of the study fill the gap in the impact of different materials of anti-cracking mesh on
10、 the fire risk of XPS and provide a reference basis for the selection of new insulation panels and composite materials for building facades.Keywords:extruded polystyrene insulation foam board;anti-cracking mesh;composite layer;combustion characteristics;fire hazarddoi:10.3969/j.issn.1001-3539.2023.0
11、7.019基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFC0808101)通信作者:石必明,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为安全科学与灾害防治收稿日期:2023-06-08引用格式:潘娟,石必明,程静.建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响J.工程塑料应用,2023,51(7):116122.Pan Juan,Shi Biming,Cheng Jing.Effect of anti-cracking mesh on combustion behaviour and fire risk of XPSJ.Engineering Plastics Application,2023,51(
12、7):116122.116潘娟,等:建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响随着我国绿色建材的推广应用及新型保温复合板的不断研发,不同类型的网格布常作为内外墙保温面层的加强材料与岩棉板、聚氨酯保温板、聚苯乙烯保温板等保温板组合使用1-4。然而,部分新型保温复合板研发者在选择复合材料时主要关注其保温性能及耐久性能,很少注重复合层材料之间的火灾性能参数的影响。挤塑聚苯乙烯保温泡沫板(XPS)常用作外墙保温材料与防裂网进行复合,但XPS具有一定的可燃性。故而,研究保温防裂网的存在对XPS火灾性能参数的影响,选择火灾危险性较小的防裂网与XPS的组合,为选择内外墙保温面层及新型保温板材料组合提供相
13、关参考依据。不同材料的防裂网可以增强保温板的保温性、耐候性以及力学性能。郑杨梅等5将EPS板与玄武岩纤维中空织物复合,测试其热导率并进行传热分析和热工计算,比较分析了新型复合板保温隔热效果。张永光等6将玄武岩纤维网格布与岩棉板复合制成新型网织增强板,并研究了其耐候性、耐冻融性和抗冲击性,提供了外墙保温复合层可行性探索研究。玻璃纤维防裂网会影响保温板的燃烧行为及火焰蔓延过程,使得保温板的火灾特性存在差异。沈紫晨7运用锥型量热(CONE)仪及小尺寸立体燃烧实验研究得出玻璃纤维的存在会加剧模塑聚苯乙烯保温板(EPS)的燃烧。程静等8使用锥型量热研究了XPS与不同孔径玻璃纤维网复合层的燃烧特征,发现其
14、火灾危险性与网格孔径呈负相关。前人研究了防裂网对保温板的力学及保温性能影响,针对不同类型防裂网对保温板火灾性能影响的相关研究较少。笔者基于热重及锥形量热仪实验结果,对比分析玻璃纤维网、玄武岩纤维网、抹灰钢丝网覆盖下XPS保温板在25 kW/m2辐射条件下所产生的各项特性参数,对复合层的火灾性能及危险性进行对比分析。1 实验参数测定1.1原材料实验板材选取宇霸龙实业(上海)有限公司生产的B1级XPS,保温防裂网选取通用孔径为5 mm5 mm的玄武岩纤维网格布、玻璃纤维网格布、抹灰钢丝网格布代号分别为BF,GF,SW,材料具体参数性能见表1。根据锥型量热仪测试样品要求,将XPS裁剪成尺寸为100
15、mm100 mm10 mm的块状,将网格布尺寸裁剪成100 mm100 mm,并采用压入式平铺法将网格布覆盖在XPS上,进行复合。单层防裂网与 XPS 复合的复合层分别记为XPS-BF1,XPS-GF1,XPS-SW1,双层防裂网与XPS复合得到复合层分别为XPS-BF2,XPS-GF2,XPS-SW2,双层复合结构为XPS上下各覆盖一层防裂网。1.2实验设备及工况设计热重(TG)分析仪:TGA2 型,瑞士 METTLER TOLEDO公司。TG测试工况:称取质量约2.5 mg的XPS颗粒状样品,在空气气氛下,升温速率为10,15,20/min,气 体 流 量 为 50 mL/min,升 温
16、范 围 为 30650。锥型量热仪:Icone Classic FTT 0484 型,英国FTT公司。锥型量热测试工况:室温22.7,相对湿度为35.7%,设置热辐射强度为25 kW/m2,实验材料及其燃烧阶段如图1所示。2 结果分析及讨论2.1不同升温速率下的XPS热解特性分析实验得到空气气氛中XPS在不同升温速率下的TG和DTG曲线如图2所示。由图2可知,在10,15,20/min升温速率下的XPS质量损失率,均达到86.36%以上;热分解均存表1材料具体参数材料玄武岩纤维网玻璃纤维网抹灰钢丝网面密度/(g m-2)187166363热导率/W (m K)-10.0430.03245.47
17、生产厂家上海骁雀实业有限公司河北致远玻璃纤维制品有限公司中恩丝网制品有限公司(a)(b)a实验材料;b燃烧阶段图1实验材料及其燃烧阶段117工程塑料应用2023 年,第 51 卷,第 7 期在一个主要失重阶段,反应温度均在250500 范围内,且TG,DTG曲线的走向相似。升温速率对XPS热解规律存在影响,初始热分解温度和终止温度随着升温速率的增大而增大,反应两边均存在微小波动,因为材料的闭孔结构中存在气体,且B1级XPS经过特殊阻燃处理,故而存在微小变化。当火灾现场温度高于350 时,材料均会迅速失重,使之处于不稳定状态;且现场升温速度越慢,达到同一热分解温度时XPS材料越不稳定。2.2XP
18、S与防裂网复合层燃烧特性分析火灾发展过程中,火灾带来的危险性可分为两类:热危害性和非热危害性9。复合层的保温材料在燃烧时不断释放热量与黑烟,对人员财产安全及疏散产生影响。通过锥型量热实验对复合保温层的火灾危险性进行分析,研究防裂网对XPS的燃烧危险性影响。(1)引燃性分析。复合层的引燃性可以用引燃时间(TTI)来衡量,即复合层被点燃的难易程度及复合层表面因高温挥发出的可燃气体被点燃的能力10,TTI值越小则材料更容易被点燃,潜在危险性更高。相同辐射条件下,XPS 复合层的 TTI 及热释放速率峰值时间(TpHRR)列于表2。由表2可知,玻璃纤维网格布、抹灰钢丝网及双层玄武岩纤维网均会在一定程度
19、上缩短XPS保温板的TTI和TpHRR,单层玄武岩纤维网则大大延长了XPS保温板的TTI和TpHRR。因此,单层玄武岩纤维网格布的存在增大了XPS的引燃难度,起到了部分阻燃作用,而玻璃纤维网格布、抹灰钢丝网及双层玄武岩纤维网加快了XPS的引燃。(2)热释放性能分析。复合保温层燃烧过程中释放的热量通过对流和辐射对现场人员生命安全产生威胁,材料的热释放性能可以用热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)来表征。XPS与防裂网复合层在相同辐射条件下的THR及HRR随时间变化曲线如图3所示。根据图3a的THR曲线可知,所有的双层防裂网复合层的THR均高于单防裂网复合层,但单层的抹灰钢丝网和单层玄武岩纤
20、维网格布均减小了XPS保温板燃烧的THR,表明单层的抹灰钢丝网及玄武岩纤维在一定程度上可以具有阻燃的效果,而过量的防裂网则会提高复合层的热危害性。100 200 300 400 500 600 700020406080100BF(/%#10 C/min 15 C/min 20 C/min0100 200 300 400 500 600 7002.52.01.51.00.50.0#10/min 15/min 20/minBFE(/(mges1)(a)(b)aTG;bDTG图2XPS在不同升温速率下的的TG,DTG曲线表2XPS复合层的时间参数材料XPSXPS-SW1XPS-BF1XPS-GF1X
21、PS-SW2XPS-BF2XPS-GF2TTI/s141752826587127105TpHRR/s1559529575105135130(a)(b)/(kWem2)HRR010020030040050060002468THR /(MJem2)XPS XPS-SW1 XPS-BF1 XPS-GF1 XPS-SW2 XPS-BF2 XPS-GF2050 100 150 200 250 300 350 400 450 500Ks XPS KsXPS-SW1XPS-BF1XPS-GF1XPS-SW2XPS-BF2XPS-GF2050100150200250300aTHR;bHRR图3XPS复合层的T
22、HR,HRR曲线118潘娟,等:建筑外墙防裂网对XPS燃烧行为及火灾危险性影响不同材料的防裂网可以增强保温板的吸水性、耐候性以及力学性能11,同样也有可能对保温板的火灾性能产生影响。由图3b的HRR曲线显示,热辐射强度为25 kW/m2情况下,XPS单板燃烧时热释放速率曲线与XPS复合层曲线趋势相似,但存在微小差异。具体表现为:复合层与XPS单板上升趋势几乎一致,均在点燃后30 s内急剧上升至热释放速率峰值(pHRR),在200 s内几乎完成了整个燃烧过程的热释放;与复合层相比,XPS单板HRR下降趋势更平缓,整个热释放过程明显比复合层耗时更久。这主要是因为材料会不断地积聚热量,XPS保温板在
23、达到一定温度时熔融并热分解产生可燃性气体,材料被引燃后剧烈燃烧并充分释放热量,使得HRR在短时间内急剧升高;随着燃烧反应的继续,热分解速度降低,燃烧速度大于热分解速度,热解气体减少,HRR开始降低。具有单层防裂网覆盖的XPS复合层在燃烧过程中易积聚更多的热量,加快燃烧进程;故而XPS单板燃烧时间更久,且下降趋势更趋于平缓。图4为同种材料XPS复合层HRR曲线。通过图4 对比可知,防裂网复合层数对XPS的热危害性也存在影响。玻璃纤维的存在使总热释放量及pHRR均有所增大,使得XPS的燃烧更加充分,增大了XPS的热危害性;将双层的玻璃纤维与单层的玻璃纤维进行对比,发现随着玻璃纤维复合层数的增加,X
24、PS的燃烧受阻程度增大,因为玻璃纤维为不燃材料,抑制了单复合层的燃烧。单层的抹灰钢丝网降低了XPS的pHRR,双层的抹灰钢丝网大大提高了pHRR,这是因为抹灰钢丝网虽不燃,蓄热能力较差,但足量的钢丝网却能增大其在燃烧过程中积蓄的热量,反而促进了XPS的燃烧。玄武岩纤维均提高了XPS的pHRR,单玄武岩复合层降低了XPS的 pHRR,而双玄武岩复合层却提高了 XPS 的pHRR;这是由玄武岩纤维蓄热和阻燃能力之间的关系而决定的,双层的玄武岩纤维网能够快速积聚热量,其对XPS的阻燃能力在绝对高的热值面前发挥不了太大的作用,反而提高了XPS的热危害性。有效燃烧热(EHC)是指在燃烧过程中某时刻测得的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 建筑 外墙 防裂网 XPS 燃烧 行为 火灾 危险性 影响
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。