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定义热固性赋予EPS保温材料新生命

时间:2015/9/21 9:09:20   作者:匿名编辑   来源:互联网   阅读:106   评论:0
内容摘要:一、保温材料的分类与建筑材料的分类一致,根据保温材料的化学组成可以将其分为有机材料、无机材料以及有机—无机复合材料三大类。无机保温材料主要包括各种保温砌块、保温砂浆、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、发泡水泥、发泡陶瓷、岩矿棉等。有机保温材料主要有模塑聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、硬泡聚氨酯(PU)和改性酚...
    一、保温材料的分类

    与建筑材料的分类一致,根据保温材料的化学组成可以将其分为有机材料、无机材料以及有机—无机复合材料三大类。无机保温材料主要包括各种保温砌块、保温砂浆、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、发泡水泥、发泡陶瓷、岩矿棉等。有机保温材料主要有模塑聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)、硬泡聚氨酯(PU)和改性酚醛泡沫(PF)。有机—无机复合材料以胶粉聚苯颗粒保温浆料为典型代表,此外还有EPS水泥夹芯砖、EPS钢丝网架水泥复合板等。近年来又逐渐有在有机泡沫中掺加无机保温材料的复合型产品问世,如硬泡聚氨酯—膨胀珍珠岩、硬泡聚氨酯—膨胀玻化微珠保温产品等。


    我国开展建筑节能初期采用的主要是保温砂浆等无机材料,通常认为它们的机械强度差、导热系数高、吸水性能高、体积密度大,随着节能标准的提高已逐步被高效有机保温材料所替代。其中,EPS保温板由于具有优异的综合性能、应用技术成熟,在我国大部分地区都得到了广泛应用。但2011年3月14日公安部消防局《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011]65号)文件的发布,对我国建筑外墙保温市场产生了重大影响,有机保温材料的应用受到了较大冲击。

    

    客观说,与采用无机保温材料相比,有机保温材料的燃烧性能需要重点关注。如果施工或使用不当,该类产品确实存在着一定的引发火灾的风险,特别是对于EPS等热塑性保温材料。在受火或受热以后,该类保温材料收缩、熔化,并逐渐积聚至外墙保温系统的底部,同时热解气体在系统内形成压力。当底部的保护面层不足以承载积聚的熔化物或压力时,保护面层将失去稳定性直至变形、开裂,热解气体逸出,熔化状态的保温材料被点燃。进而导致保温材料的熔化收缩向未直接受火区域的扩展,逐渐蔓延扩大形成外保温系统的火灾。而且,材料燃烧产生的熔融滴落物还可能将火焰带到燃烧区域以外的其他区域,从而引起其他区域的燃烧。这是热塑性保温材料主要的火灾风险。但热固性保温材料受火后并不收缩熔化,面层能够保持相对稳定,也不会存在滴落物产生二次火源的问题。


    这两类外墙外保温系统的受火状态,参见图1。

定义热固性赋予EPS保温材料新生命

    针对热塑性有机保温材料的燃烧特征,目前国内已有企业开展了对EPS保温材料的改性研究,在保留EPS保温板优异的导热系数及施工性能的同时,赋予其热固的特性,以解决材料燃烧滴落引起结构失稳及产生火灾的问题。

    本文通过试验研究对比分析了这类新材料的热固特性。

    二、燃烧特性试验研究

    1、试验方法

    热固性和热塑性在化学工业上作为专有名词,具有明确的定义。在保温材料的燃烧特性划分上,这种分类并没有得到一致认可。但实际上,在国家标准GB/T 8626-2007/ISO11925-2:2002《建筑材料可燃性试验方法》中明确指出:“对于未被火焰点燃就熔化或收缩的制品,附录A给出了附加试验程序。”[1]显然,熔化收缩的性能即为材料的热塑性。


    因此,根据GB/T8626-2007/ISO11925-2:2002的规定,对于未被火焰点燃就熔化或收缩的制品(热塑性材料),应按附录A规定的附加试验程序进行试验,如EPS和XPS;对于一般的制品(非热塑性材料和热固性材料),应按标准正文第7章规定的试验程序进行检验,如PUR/PIR(硬质聚氨酯泡沫板)、PF(酚醛泡沫板)、所改性的新产品等。


    2、试验条件

    标准可燃性试验的样品尺寸为高250mm,宽90mm。根据需要,可能采用表面点火方式或边缘点火方式,或同时采用这两种点火方式。点火时间为15s或30s。


    按照附录A进行熔化收缩制品的可燃性试验时,样品尺寸为高180mm,宽250mm。试验时,对试样点火5s,然后平稳地移开燃烧器。重新调整试样位置,使新的火焰接触点位于上次点火形成的任意试样燃烧孔洞的边缘,重新对试样点火。重复该操作,直至火焰接触点抵达试样的顶部边缘。


    本试验研究过程中,为了进行试验数据的比对分析,分别按照标准正文的第7章和附录A进行了检验。对于每个样品,分别进行了四次试验。第一次试验,按照标准正文一般规定进行试验;采用 250mm*90mm的试件;在边缘点火,1次性施加火焰30s。第二次试验,按照标准正文一般规定进行试验;采用 250mm*180mm的试件;在表面点火,1次性施加火焰30s。第三次试验,按照标准附录A的附加程序进行试验;采用180mm*250mm的试件;在边缘点火,施加火焰6次,每次5s,共30s。第四次试验,按照标准附录A的附加程序进行试验;采用180mm*250mm的试件;在表面点火,施加火焰6次,每次5s,共30s。


    3、试验结果

    四次试验的结果分别列于表1~4。

定义热固性赋予EPS保温材料新生命
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定义热固性赋予EPS保温材料新生命
定义热固性赋予EPS保温材料新生命

    4、结果分析

    (1)试验方法的说明

    

    根据GB/T8626-2007/ISO11925-2:2002的规定,对于未被火焰点燃就熔化或收缩的制品(热塑性材料),应按附录A规定的附加试验程序进行检验。本文中指EPS(模塑聚苯乙烯泡沫板)、XPS(挤塑聚苯乙烯泡沫板)试件。对于非热塑性材料的一般制品(热固性材料),应按标准正文第7章规定的试验程序进行检验。本文中指PUR/PIR(硬质聚氨酯泡沫板)、PF(酚醛泡沫板)、改性EPS板、纸面石膏板试件。但出于试验数据比对分析的目的,本研究过程中对所有试件均按GB/T 8626-2007/ISO11925-2:2002的标准正文第7章和附录A分别进行了试验。


    (2)试验数据分析


    从表1和表2可以看出:在外部火焰的作用下,EPS、XPS试件呈熔化收缩状态,其本体燃烧时间明显少于外部施加火焰的时间,烧损深度与收缩深度相同;其它试件均呈炭化状态,本体燃烧时间与外部施加火焰的时间基本相同,烧损深度明显大于收缩深度,即有炭化层存在;只有纸面石膏板无明显收缩。


    从表3和表4可以看出:由于采用了GB/T8626-2007/ISO11925-2:2002附录A规定的分次点火方式,在外部火焰的作用下,虽然EPS、XPS试件本体的燃烧时间与外部施加火焰时间的差异明显减少或基本相同,但仍呈熔化收缩状态,烧损深度与收缩深度相同;其它试件仍呈炭化状态,本体燃烧时间与外部施加火焰的时间也基本相同,烧损深度仍然明显大于收缩深度,即有炭化层存在;只有纸面石膏板无明显收缩。


    (3)改性EPS板的特性


    根据GB/T8626-2007/ISO11925-2:2002进行试验,改性EPS板A、B和C的燃烧特性及受火状态均与PUR/PIR(硬质聚氨酯泡沫板)、PF(酚醛泡沫板)等热固性保温材料相同,试验时呈现炭化状态,无明显的受热收缩现象。因此,可将其视为热固性保温材料。


    三个产品由于由不同的生产企业提供,在燃烧时间及烧损范围上存在着差异。但试验结果同时表明:国内对EPS保温板的热固改性研究已成为一种新的研究方向,不再局限于某一个企业的技术和产品。


    三、改性材料的燃烧性能研究

    热固的特性能使产品在火灾中不产生熔融滴落物,减少了形成二次火源的危害。但为了研究材料的防火安全性能,我们还对材料进行了燃烧性能等级的试验。为了对比研究,分别按照GB 8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》[2]和GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》[3]对50mm厚的改性EPS板A进行了燃烧性能试验。试验结果列于表5。


    由表5所列试验数据可知,所测改性EPS板A样品的燃烧性能等级分别达到GB 8624-1997的B1级和GB 8624-2006的A2级。

 
    四、结论

    根据《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发 [2011]46号)的要求:“应加快研发和推广具有良好防火性能的新型建筑保温材料,采取严格的管理措施和有效的技术措施,提高建筑外保温材料系统的防火性能,减少火灾隐患。”热固改性的EPS保温板在保留EPS保温材料良好的导热系数及施工性能的同时,而且不仅具有热固的特性,降低了熔融滴落物引发火灾的风险,还具有较高的燃烧性能等级,代表了我国外墙保温材料研究的一个新方向。如能进一步深化研究并在外保温工程中推广应用,将有效降低外墙外保温的火灾风险。
 
    参考文献:

    [1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会GB/T  8626-2007/ISO 11925-2:2002建筑材料可燃性试验方法[S]。北京:中国标准出版社,2008.

 

    [2] 国家技术监督局,GB 8624-1997建筑材料燃烧性能分级方法[S]。北京:中国标准出版社,1997.


    [3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会GB 8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级[S]。北京:中国标准出版社,2006.


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