建筑保温层防火结构设计与实验分析(2)
图1.1北京央视附属楼火灾 图1.2南京中环国际广场大火 图1.3上海静安公寓大火
1.1 研究背景及意义
建筑外墙保温层保温材料首先考虑采用不可燃材料，由于无机材料板材强度低、吸水性强、面层容易开裂、导热系数高等缺点[6]，国内目前常用的保温材料，大部分采用有机材料，这些材料均具可燃易燃性，例如模塑聚苯板（EPS），挤塑聚苯板（XPS），发泡聚氨酯（PU），这些易燃材料如果不加阻燃剂，几乎没有防火能力，成为火灾隐患。有机材料大幅添加阻燃剂来提高耐燃性不是很理想，成本和技术要求高，并且保温材料抗火性能检测程序繁杂[7]。阻燃保温材料温度高时可以燃烧，因此并非添加阻燃剂就不会燃烧。聚苯板虽然经过阻燃处理但仍为可燃物,其着火点大致为400℃一450℃[8]。此外，阻燃剂自身燃烧会产生有毒烟尘和气体，对人危害非常严重。
1.1.1 EPS材料概述
聚苯乙烯泡沫（简称EPS）是一种热塑性材料，高温具有熔融滴落导致燃烧扩散的特点，有一定火灾危险性。EPS作为保温材料，是因为其具有良好的绝热性能，这种性能是由于它独特的结构决定的：完全封闭的多面体蜂窝构成，蜂窝壁厚仅仅0.001mm，直径在0.08～0.15mm之间[9]。EPS由2％聚苯乙烯和98％空气组成，空气为不良热导体，因此大量的空气决定了EPS也具有良好的绝热性能。
EPS泡沫塑料作保温材料时，环境温度越低，导热系数越小，绝热性能越好。EPS不同于其他泡沫材料，它由于蜂窝壁不透水，因此不具有吸水性。但是应该让EPS远离水，EPS每吸收少量的水，导热系数会明显上升，这将降低EPS保温绝热能力。
未添加阻燃剂的EPS材料为易燃材料，容易被火点燃，离开火焰也可以继续燃烧并伴有熔融滴落现象，熔融物滴落将扩大燃烧范围。作为建筑保温材料的EPS添加了有机卤化物等阻燃剂成为阻燃型EPS，这种材料燃烧缓慢，不会完全燃烧，具有一定防火能力。
1.1.2 外墙保温系统
外墙保温系统分为三类：外墙内保温系统，外墙外保温系统和外墙夹心保温系统[10]。外墙外保温系统是将保温层置于外墙外侧，保温层良好的绝热保温能力有利于保护墙体结构不受热胀冷缩效应，这使基层墙体寿命更长，并且保温效果好。
外墙外保温是目前最常用的保温系统，因此本文的保温层防火设计以此系统为基础展开。
1.4 外墙外保温墙体结构示意
1.1.3 有机材料火灾
近年来建筑有机保温材料引起火灾频繁发生，造成人民生命和财产损失重大。火灾的危险性可以分为以下几点：
1.有机保温材料属于易燃材料，一旦外界火焰接触保温材料温度达到燃点，极易引燃保温材料，并且在空气充足的条件下，燃烧蔓延速度快，容易形成大面积火灾。
2.有机热塑型材料燃烧成竖向和横向蔓延，燃烧蔓延过程中会熔融滴落，并形成池火，当池火上方保温材料聚积热量达到临界值，会被引燃出现轰燃，轰燃温度很高，释放热量高，会扩大燃烧范围。
3.有机热塑型材料燃烧会产生大量烟雾和CO、SO2、HCN等有毒气体，暴露在这种环境中过久会对人生命产生极大威胁。
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