幕墙材料燃烧性能的实验研究与模拟分析

幕墙材料燃烧性能的实验研究与模拟分析

侯磊

山东和富工程检测有限公司，山东济南 250000

摘要：建筑材料在性能方面与施工的应用要求是否一致主要通过理化分析检验来实现，因此，施工的实际效果和检验结果之间有着直接的关系。要想保证建筑施工的效果与质检验收相一致，就必须深入分析研究相关化学检验工作和质量控制工作，以此提升检验工作的效率，使分析检验工作能够得到更好的发挥，降低施工过程中因材料问题而出现工程质量问题的可能性，提升施工水准。

关键词：幕墙材料；理化检测；耐火保温材料

前言：建筑工程质量检测技术目前已经被普遍应用于建筑行业，是对建筑工程质量进行检测与衡量的重要参考。由于建筑保温材料在遭受火灾等意外情况时容易燃烧，会给人们的生命财产造成极大的危害，因此，对其燃烧性能进行深入研究和探讨，具有重要的现实意义。

1. 常见建筑保温材料分类

目前市面上应用较为广泛的建筑保温材料的主要分为有机类保温材料和无机类保温材料。其中，有机类温材料主要包含挤塑聚苯乙烯泡沫（简称XPS）、膨胀聚苯乙烯泡沫（简称EPS）以及硬质聚氨酯泡沫保温板（简称硬PU）等。有机类保温材料主要来源于石油副产品，属于碳氢元素组成的高分子结构，具有导热系数低、密度小、压缩强度高等性能优点，但是其防火性能具有一定的局限性，按照《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB8624—2012）的分级标准部分能到达B1级的技术要求，所以此类产品引发火灾的风险较高。无机类保温材料主要包含岩棉板、发泡水泥保温板、玻化微珠无机保温板、无机保温砂浆等。无机类保温材料主要采用玄武岩无机纤维、硅酸盐水泥、玻化微珠轻集料等无机材料制成，此类材料具有耐酸碱、耐腐蚀、不开裂、不脱落、稳定性高等优点，燃烧性能等级为A1级，引发火灾的风险较低。

2.建筑用耐火保温材料理化分析主要性能指标

2.1导热系数

导热系数以传热环境稳定为前提，以单位温差为基本条件，具体是指单位面积材料在单位时间内完成的热量传递。同时其也是判断保温材料性能的主要指标，主要影响因素包含结构、种类以及吸水率等。

2.2抗压强度

抗压强度以保护材料完整性为前提，具体是指单位面积内能够承担的压力最大荷载。通常情况下主要包含高温和常温两种强度，其对材料的使用寿命与范围有着直接的影响。

2.3体积密度

体积密度即单位体积内的材料重量，是对材料致密度的一种反应，对轻质耐火材料具有评定作用。

2.4吸水率

材料吸附水分之后其本身质量与吸水量之间的比例就是吸水率，耐火保温材料在吸水率方面要求较低，甚至要求材料具备一定的憎水性，原因是水具有较强的导热性，对材料的保温性能具有重要影响。2.5抗热震性

抗热震性是指保温材料受外界温度急剧变化的影响，其状态能够保持不变。该性能直接决定了保温材料质量的优劣。

3.试验

3.1试验目的

在试验过程中，主要观察材料在进行单体燃烧试验、可燃试验、氧指数、不燃试验、热值试验的试验现象、燃烧温度、燃烧过程中产生的有害物质含量等指标，并对测试结果进行了详细的数据分析和解读，研究保温材料燃烧性能A1级和B1级的区别。

3.2试验设备

试验采用数字式氧指数测定仪、建筑材料可燃性试验机、单体燃烧设备、不燃性试验机、燃烧热值测试仪，分别对常用建筑保温材料进行燃烧性能试验。

3.3原材料及其制备

试验选取了常见外墙外保温材料进行试验，有机类保温材料分别选取了挤塑聚苯乙烯泡沫、膨胀聚苯乙烯泡沫、硬质聚氨酯泡沫保温板进行检测，无机类保温材料则选取了岩棉板、发泡水泥保温板、玻化微珠无机保温板进行检测。挤塑聚苯乙烯泡沫、膨胀聚苯乙烯泡沫、硬质聚氨酯泡沫保温板分别采用厚度30mm的板材，按照《建筑材料或制品的单体燃烧试验》（GB/T20284-2006）的规定制备1500mm×500mm、1500mm×1000mm的试件各3块进行单体燃烧试验。按照《建筑材料可燃性试验方法》（GB/T8626-2007）的规定制备250mm×90mm纵向和横向各3块，总计6块作为可燃性试验试件。EPS氧指数样品选用《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：室温试验》（GB/T2406.2-2009）中规定的Ⅰ类试样，试样规格150mm×10mm×4mm，样品数量为20根。XPS和PU选用GB/T2406.2-2009中规定的Ⅱ类试样,试样规格150mm×10mm×10mm，样品数量为20根。无机类保温材料所有样品均为匀质制品。按照《建筑材料及制品燃烧性能燃烧热值的测定》（GB/T14402-2007）将各组样品研磨成粉末状，作为燃烧热值试验试件；按照《建筑材料不燃性试验方法》（GB/T5464-2010）将各种试样加工5组Φ45mm×50mm的圆柱体作为不燃性试验试件。

4.数据分析和解读

建筑保温材料的燃烧性能与材料组成密切相关。不同种类的保温材料在燃烧过程中产生的现象和有害物质种类以及有害物质含量都有所不同。3种有机类保温材料中EPS氧指数最大，XPS和PU相差较小，氧指数越大表明维持材料燃烧的最小氧浓度高，材料不易被点燃。可燃性试验中三种有机保温材料均可被点燃并持续燃烧，试验过程中均出现熔融滴落物但没有出现滴落物引燃滤纸现象，60s内焰尖高度均≤150mm。单体燃烧试验中，试样遇火点燃后，EPS出现燃烧现象并伴随有熔融滴落现象，但火焰传播速度较慢，火焰蔓延速范围小，试验结束后试样无碳化现象；XPS遇火后迅速燃烧并产生熔融收缩和流淌现象，火焰传播速度较EPS快且蔓延范围更广，但横向蔓延未到达试样长翼边缘，试验结束后试样发生部分碳化；PU在单体燃烧试验过程中火焰迅速蔓延同时产生大量带有刺激性气味的浓烟，火焰横向蔓延未到达试样长翼边缘，试验后样品大面积碳化。有机类保温材料在燃烧过程中不但温度较高，而且产生了大量有毒有害气体。通过对3组有机类保温材料试验结果及现象的分析，3组样品均能达到《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB8624—2012）中平板状建筑材料及其制品燃烧性能等级B1(C)级的要求。

5.建筑用耐火保温材料的质量控制策略

5.1技术策略

给予资金和政策方面的支撑，在技术与工艺的推动下，新技术便会应运而生。例如，酚醛树脂作为全新的防水保温材料出现在南京绿色节能建筑材料展会上，该材料主要是通过生物质能源技术生产，对比市面上的污迹材料，其保温性能较好，并且在防火性能方面更具优势，符合国家对A级防火材料的要求。此外，依据新型材料的发展趋势积极与国外大型建筑龙头企业进行深度合作，积极引进新型材料检测技术。

5.2政策策略

随着国家公安部的公消[2011]65号令的颁布，保温材料的管理和使用进一步规范。调查建筑工程发现，许多工程管理人员认可65号令办法的想法，但是对于其对有机耐火保温材料的全面否定持怀疑态度。因为在国外，在有机保温材料的使用中仍然包含很多的易燃材料，其中在德国的EPS系统中，易燃材料的占比大于85%。通过实验可以发现，在防火性能方面，B1级别的材料也符合相关规定，并且还具有防渗和施工便捷的特点。对于特殊的施工项目而言，尤其是对于改造和高层等项目，保温材料在防火方面的等级必须提升。此外，标准等级的提升需要国家部门政策的引导、支持和监督。因此，政府部门对政策的解读和应用需要积极结合实际进行大量的宣传。

5.3材料的复检

在建筑行业内，材料供应单位负责对其所提供材料报送质检报告，但是缺乏复检材料的质检报告，因此，材料供应单位并不能完全保证其提供材料的合格性。现场复检对于整个行业的发展具有积极意义，对于复检结果，相关部门应积极、认真对待，对出现问题的材料供应单位进行监督，并加强报告等的合理认定。

6.结束语：

综上所述，对建筑工程进行质量检测对于质量的提升具有重要意义，能够极大地提升工程的安全性，因此必须从不同的角度对建筑工程的质量检测做出合理的控制，对相关检测方法和管理措施进行合理运用，以此提升建筑质量水平，使人民的生命财产安全得到保证。

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