摘 要

随着建筑节能减排的需要，建筑保温材料得到了广泛应用，普通保温材料的火灾危险性较大，因此对金属夹心保温板这种特殊结构建筑保温材料的研究对于建筑安全具有指导意义。

本研究通过自行设计搭建的实验平台，利用视频采集系统、称重系统和温度采集系统对金属夹芯板保温材料进行火灾实验研究。实验结果表明，金属夹芯板的质量损失率随着竖向拼接缝和横向拼接缝的增加而增加；火焰高度峰值受竖向拼接缝和横向拼接缝的影响；温升主要受竖向拼接缝的影响，距离竖向拼接缝越近，温升越大；熔滴滴落大致分为持续滴落和间歇性滴落两个阶段；在水平长度一定的情况下，水平方向上固定点越多越密集，熔滴开始滴落所需时间越长，熔滴滴落越少，引燃金属夹芯板所需要时间越长。

关键词：拼接缝 火焰高度峰值 温升 熔滴滴落

Experimental study on the fire of a shrinkage building exterior insulation sandwich panel

Abstract

With the need of building energy conservation and emission reduction, building insulation materials have been widely used, and the fire risk of ordinary insulation materials is relatively high. Therefore, the research on the special structural building insulation materials of metal sandwich insulation boards is of guiding significance for building safety.

In this study, through the self-designed experimental platform, the video sandwiching system, the weighing system and the temperature acquisition system were used to conduct fire experiments on the metal sandwich panel insulation materials.The experimental results show that the mass loss rate of the metal sandwich panel increases with the increase of the vertical joint seam and the horizontal joint seam.The peak height of the flame is affected by the vertical joint seam and the horizontal joint seam.The temperature rise is mainly affected by the vertical joint seam, and the closer the vertical joint is, the larger the temperature rise is.Droplet dripping is roughly divided into two stages: continuous dripping and intermittent dripping.In the case where the horizontal length is constant, the more the fixed points in the horizontal direction are denser, the longer the time required for the droplets to start to drip, the less the droplets drip, and the longer the time required to ignite the metal sandwich panel.

Key words:Stitching seam;Flame height peak;Temperature rise;Drop dripping

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 热塑性保温材料的火灾危险性 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 研究内容及思路 4

1.5 论文章节安排 5

第二章 实验平台及系统 6

2.1 实验平台 6

2.2 实验系统 7

2.2.1 称重系统 7

2.2.2 视频采集系统 8

2.2.3 热电偶 8

2.2.4 温度采集系统 8

2.2.5 点火源 9

第三章 实验结果及分析 11

3.1 实验工况 11

3.2 燃烧现象 11

3.3 火蔓延规律 15

3.3.1 夹芯板质量损失率及火焰高度 15

3.3.2 温度场变化 19

3.4 熔滴滴落规律 23

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 28

第一章 绪论

1.1 研究背景

伴随着全球能源日益紧张的危机，世界各国对于节能减排技术的发展给予了高度支持和厚望。几十年来，各国在建筑节能设计，建筑节能产品管理等方面做了许多的工作，对于新型保温材料的研发与应用更是给予了大力支持。建筑节能工作的开展不但能够节省大量的能源，取得十分可观的经济效益，同时能够减少对于环境的危害。事实证明，使用建筑保温材料是实现建筑节能最为有效的方式，因而，在国内外建筑保温材料已经得到了广泛的应用^[1]。

1.2 热塑性保温材料的火灾危险性

当前建筑外保温系统应用的保温材料主要包括三大类：无机类保温材料、有机无机复合保温材料、有机高分子保温材料^[1]。其中热塑性保温材料在实际生产生活中具有广泛的应用，伴随着我国建筑室内外装修业的发展，现代建筑火灾基本都伴随着热塑性保温材料的燃烧。据相关研究可知，热塑性保温材料的燃烧过程一般可以划分成五个阶段：加热熔融阶段、热分解阶段、着火阶段、燃烧和火焰传播阶段^[2]。

伴随着我国建筑保温材料的广泛应用，近年来由于建筑外保温材料引起的火灾时有发生。相关火灾事故包括2009年的央视大楼火灾；2010年的上海静安教师公寓火灾等等，火灾事故造成了相当恶劣的社会影响^[3]。经过后来的事故调查发现，2009年央视大楼的火灾因为外墙热塑性保温材料在着火的过程中有明显的流淌滴落燃烧发生，加速了火灾的蔓延发展^[2]；相似的，上海静安教师公寓火灾也因为保温材料在受火后迅速燃烧而大大加快了火灾蔓延速度^[3]。对这类火灾进行深入分析，发现这类火灾通常伴随着以下三个特点：（1）火势蔓延迅速。现代建筑火灾，发生火灾后保温材料等可燃物被迅速点燃，火在保温夹层内极易形成烟囱效应，进而加速火势的发展蔓延。（2）扑救难度较大。保温材料发生火灾时，其在夹层中发生燃烧，无疑加大了火灾扑救的难度。（3）火灾危害严重^[4]。现代建筑多采用钢结构承重，而屋面保温系统的火灾很可能对下部的钢承重结构造成严重破坏，甚至会造成建筑坍塌^[4]。

1.3 国内外研究现状

目前国内外学者针对保温材料做了不少研究，相关研究既有对于保温材料本身燃烧特性规律的探究，也有对于保温材料熔融滴落流动燃烧及形成油池火方面的研究。

徐亮等借助ISO9705实验装置对目前市场上应用较为广泛的热塑性材料进行火灾特性研究，研究发现热塑性材料存在两种燃烧形式：固体表面燃烧和流动燃烧，固体表面燃烧受到壁面火蔓延控制而流动燃烧的过程受制于油池火的发展。探讨研究发现材料燃烧形式主要受到热解机理的控制；通过实验数据比较发现，流动燃烧较大程度受到流动能力的影响，油池火的形成和发展受材料流动能力的影响，流动能力越好，则油池火越不易形成和发展，相应的火灾规模也就越小^[5]。

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