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摘要:高层建筑外保温导致火势迅速蔓延,灭火难度大,对人民生命财产安全健康构成极大致命威胁。两种有机和无机材料外墙装饰保温材料分别通过不燃性强度试验、阻燃性强度试验、烟气高密度含量试验、氧指数浓度试验和可燃性强度试验,提出灭火措施用于建筑物的外墙保温,并支持消防部门在处理高层建筑外墙的过程中做出决策。
关键词:高层建筑;外保温材料;燃烧特性;扑救措施
一、研究内容和方法
外部绝缘系统的发展采取了多种形式。本文主要采用两种无机建筑外墙隔热保温材料泡沫岩棉和高强泡沫岩棉板,以及两种有机建筑外墙隔热保温材料一种模塑挤压聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)和一种挤塑挤压聚苯乙烯塑料泡沫(XPS)。进行了塑料岩棉等无机化学材料的不燃性浓度试验、模塑料和聚苯乙烯以及泡沫等有机化学材料的不燃性浓度试验、烟雾的密度含量试验、氧指数浓度试验、可燃性浓度试验。研究了绝缘子的燃烧性能,总结分析了外绝缘子的火灾特性,提出了相应的对策。
二、燃烧性能测试试验
燃烧性能主要含义是指建筑材料在遇到明火时可能发生的一种关于物理和自然界的化学变化,这种燃烧化学性能主要指的是通过火来测量一种建筑材料对于墙体和水表面的可燃性和检测建筑材料火焰气体可以快速传播、发热、发光的性能烟和燃烧等特性来衡量的。
1.无机材料
常见的无机保温材料主要类型有岩棉、泡沫防水钢化玻璃、膨胀压缩泡沫防水珍珠岩、中空膨胀泡沫防水玻化岩和膨胀泡沫微珠、闭孔字的膨胀泡沫珍珠岩等。无机其他各种保温材料因其防火导热和隔热效率高,保温层与防火隔热性能
防火防水隔热保温性能好,与有机建筑结构墙体外保温基层和建筑水泥砂浆抹面保温层防火隔热性能结合使用性能较好。
2.有机材料
常用的有机隔热保温材料主要有弹性聚苯乙烯塑料泡沫板、聚氨酯泡沫硬质塑料泡沫。有机隔热保温材料板体质轻,保温性和隔热防火效果好,但不耐高温老化,稳定性差,安全性差,易着火燃烧,生态性和环保性能也很差,施工管理难度大,工程管理成本相对较高。
三、试验结果分析
1.燃烧性能分析
通过实验可以看出,无机和有机保温材料均在0.5分钟内完全燃烧,之后温度没有明显上升,在稳定状态下在小范围内上下波动。之外防水层的燃烧归为几个阶段:吸热阶段、热解阶段、发烟阶段、火焰漫延阶段、全燃烧阶段以及消火阶段。其中,前3步为发展步骤,从有机绝缘材料的烟密度测试结果可以看出,有机绝缘材料的前25秒为发展步骤;分子运动加强,旧原子键断裂,演变成新键,产生大量烟雾。第4、5阶段为完全燃烧阶段,第6阶段为淡化衰减阶段。
2.氧指数分析
氧指数测验结果显示,挤塑板的氧指数为29%,即挤塑板维持燃烧所需的最小液体密度比为29%,因此很容易烧毁外墙保温材料。另外,从结构上讲,高层建筑的外保温系统包括饰面层和薄抹灰的外墙内保温材料,由粘合层、隔热层和贴在保温板上的抹灰层组成。最常用的电气绝缘材料。遇到可以点燃这种绝缘材料的指定火源后,火势在绝缘层内随着燃烧而逐渐蔓延和扩大,从外面只能看到浓烟,但看不到火焰,形成隐性燃烧,它对于及时火灾探测和早期火灾探测很有用。
3.烟密度分析
阻燃性测试的结果是,在最初的25秒烟雾量最大的情况下,模塑聚苯乙烯泡沫的最高燃烧温度为30°C,挤出的聚苯乙烯泡沫的最高燃烧温度为60°C。模压板的耐热范围为-180~85℃,燃烧前25秒产生的温度达不到有机绝缘材料的高温极限。按照烟体积测验结果,原材料燃烧产生的烟量在第一次燃烧前的30秒钟内达到最大,材料的燃烧从30秒逐渐减少到4分钟。因此,无论有机绝缘的类型如何,烟雾量在最初的 25 秒内达到最大值,但有机材料的表面温度低于 80°C。因此,在高层建筑外墙外保温材料发生火灾时要注意排烟,充分利用建筑内部固定的防排烟设施,主张刚性与运动的结合,有效消除烟雾造成的损害。
四、扑救措施
1.固移结合,内外夹攻,有效控制有毒烟气
在火灾事故初期,建筑物内的管理人员或是最先抵达的消防员必须立刻启动室内烟雾控制系统,避免烟雾漫延,为疏散创造良好条件,控制事故的发生以及蔓延。此外,在施工过程中发生室内烟控系统不能正常工作的高层建筑火灾,或无烟控系统的高层住宅火灾时,第一批消防队将配备即时排烟车、移动排烟器、手控设备,用于后排排烟工作,集结精英消防员,在喷水枪掩护下进入大楼,一方面稀释烟雾和有毒气体的浓度另一方面寻找被困人员。
2.破拆隔离,剥除表层,消灭隐匿燃烧
由于高层建筑屋面内部结构的特点,隐燃现已变成其它高层建筑屋面保温火灾事故的最大特点。外墙保温燃烧速度快,这类火灾不仅难以发现,而且即使发现,也因饰面和抹布层的阻碍而难以扑灭。因此,如果火灾还没有达到完全发展阶段,可以从防火地板的上层拆除外墙保温材料,以保护被拆除地板上方的保温材料,控制火势的发展。 另外,在火灾现场保温的情况下,使用高压水枪破坏表层,然后将水直接打在保温层上,克服了灭火剂不能直接灭火的困难。
3.堵截突破,分割包围,控制火势蔓延
氧指数实验结果表明,空气中氧的体积分数达到29%,可以稳定燃烧挤塑板。所以,外保温中的事故较易蔓延以及蔓延。为了控制此类事故的蔓延,首先应避免火势蔓延到建筑物。一个消防栓放置在一个火蔓延通道中,水枪挡火;还需要控制火焰向相邻建筑物的蔓延,并使用水幕隔离和冷却燃烧建筑物的火面,以避免相邻建筑物因飞火和辐射热引起的火灾。在控制火势蔓延的同时,要及时调动必要的人力、设备和灭火剂,建立有效的灭火战术,全力及时扑救。
结束语
我国内现有的保温材料,无论是有机的还是无机的,至少都可以达到B1级,即阻燃,但火灾仍然频繁发生,所以消防员一定不能提高警惕,监督检查人员也必须加大防护力。
参考文献
[1]王志杰.外墙无机复合保温材料研究[D].辽宁:大连海事大学,2011.
[2]段恺,费慧慧,张丽,等.影响保温材料燃烧性能因素试验与分析[J].建筑技术,2011(10): 880 - 881.
[3]杨杰.建筑外墻外保温节能管理研究[D].天津:天津大学管理学院,2010.
关键词:高层建筑;外保温材料;燃烧特性;扑救措施
一、研究内容和方法
外部绝缘系统的发展采取了多种形式。本文主要采用两种无机建筑外墙隔热保温材料泡沫岩棉和高强泡沫岩棉板,以及两种有机建筑外墙隔热保温材料一种模塑挤压聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)和一种挤塑挤压聚苯乙烯塑料泡沫(XPS)。进行了塑料岩棉等无机化学材料的不燃性浓度试验、模塑料和聚苯乙烯以及泡沫等有机化学材料的不燃性浓度试验、烟雾的密度含量试验、氧指数浓度试验、可燃性浓度试验。研究了绝缘子的燃烧性能,总结分析了外绝缘子的火灾特性,提出了相应的对策。
二、燃烧性能测试试验
燃烧性能主要含义是指建筑材料在遇到明火时可能发生的一种关于物理和自然界的化学变化,这种燃烧化学性能主要指的是通过火来测量一种建筑材料对于墙体和水表面的可燃性和检测建筑材料火焰气体可以快速传播、发热、发光的性能烟和燃烧等特性来衡量的。
1.无机材料
常见的无机保温材料主要类型有岩棉、泡沫防水钢化玻璃、膨胀压缩泡沫防水珍珠岩、中空膨胀泡沫防水玻化岩和膨胀泡沫微珠、闭孔字的膨胀泡沫珍珠岩等。无机其他各种保温材料因其防火导热和隔热效率高,保温层与防火隔热性能
防火防水隔热保温性能好,与有机建筑结构墙体外保温基层和建筑水泥砂浆抹面保温层防火隔热性能结合使用性能较好。
2.有机材料
常用的有机隔热保温材料主要有弹性聚苯乙烯塑料泡沫板、聚氨酯泡沫硬质塑料泡沫。有机隔热保温材料板体质轻,保温性和隔热防火效果好,但不耐高温老化,稳定性差,安全性差,易着火燃烧,生态性和环保性能也很差,施工管理难度大,工程管理成本相对较高。
三、试验结果分析
1.燃烧性能分析
通过实验可以看出,无机和有机保温材料均在0.5分钟内完全燃烧,之后温度没有明显上升,在稳定状态下在小范围内上下波动。之外防水层的燃烧归为几个阶段:吸热阶段、热解阶段、发烟阶段、火焰漫延阶段、全燃烧阶段以及消火阶段。其中,前3步为发展步骤,从有机绝缘材料的烟密度测试结果可以看出,有机绝缘材料的前25秒为发展步骤;分子运动加强,旧原子键断裂,演变成新键,产生大量烟雾。第4、5阶段为完全燃烧阶段,第6阶段为淡化衰减阶段。
2.氧指数分析
氧指数测验结果显示,挤塑板的氧指数为29%,即挤塑板维持燃烧所需的最小液体密度比为29%,因此很容易烧毁外墙保温材料。另外,从结构上讲,高层建筑的外保温系统包括饰面层和薄抹灰的外墙内保温材料,由粘合层、隔热层和贴在保温板上的抹灰层组成。最常用的电气绝缘材料。遇到可以点燃这种绝缘材料的指定火源后,火势在绝缘层内随着燃烧而逐渐蔓延和扩大,从外面只能看到浓烟,但看不到火焰,形成隐性燃烧,它对于及时火灾探测和早期火灾探测很有用。
3.烟密度分析
阻燃性测试的结果是,在最初的25秒烟雾量最大的情况下,模塑聚苯乙烯泡沫的最高燃烧温度为30°C,挤出的聚苯乙烯泡沫的最高燃烧温度为60°C。模压板的耐热范围为-180~85℃,燃烧前25秒产生的温度达不到有机绝缘材料的高温极限。按照烟体积测验结果,原材料燃烧产生的烟量在第一次燃烧前的30秒钟内达到最大,材料的燃烧从30秒逐渐减少到4分钟。因此,无论有机绝缘的类型如何,烟雾量在最初的 25 秒内达到最大值,但有机材料的表面温度低于 80°C。因此,在高层建筑外墙外保温材料发生火灾时要注意排烟,充分利用建筑内部固定的防排烟设施,主张刚性与运动的结合,有效消除烟雾造成的损害。
四、扑救措施
1.固移结合,内外夹攻,有效控制有毒烟气
在火灾事故初期,建筑物内的管理人员或是最先抵达的消防员必须立刻启动室内烟雾控制系统,避免烟雾漫延,为疏散创造良好条件,控制事故的发生以及蔓延。此外,在施工过程中发生室内烟控系统不能正常工作的高层建筑火灾,或无烟控系统的高层住宅火灾时,第一批消防队将配备即时排烟车、移动排烟器、手控设备,用于后排排烟工作,集结精英消防员,在喷水枪掩护下进入大楼,一方面稀释烟雾和有毒气体的浓度另一方面寻找被困人员。
2.破拆隔离,剥除表层,消灭隐匿燃烧
由于高层建筑屋面内部结构的特点,隐燃现已变成其它高层建筑屋面保温火灾事故的最大特点。外墙保温燃烧速度快,这类火灾不仅难以发现,而且即使发现,也因饰面和抹布层的阻碍而难以扑灭。因此,如果火灾还没有达到完全发展阶段,可以从防火地板的上层拆除外墙保温材料,以保护被拆除地板上方的保温材料,控制火势的发展。 另外,在火灾现场保温的情况下,使用高压水枪破坏表层,然后将水直接打在保温层上,克服了灭火剂不能直接灭火的困难。
3.堵截突破,分割包围,控制火势蔓延
氧指数实验结果表明,空气中氧的体积分数达到29%,可以稳定燃烧挤塑板。所以,外保温中的事故较易蔓延以及蔓延。为了控制此类事故的蔓延,首先应避免火势蔓延到建筑物。一个消防栓放置在一个火蔓延通道中,水枪挡火;还需要控制火焰向相邻建筑物的蔓延,并使用水幕隔离和冷却燃烧建筑物的火面,以避免相邻建筑物因飞火和辐射热引起的火灾。在控制火势蔓延的同时,要及时调动必要的人力、设备和灭火剂,建立有效的灭火战术,全力及时扑救。
结束语
我国内现有的保温材料,无论是有机的还是无机的,至少都可以达到B1级,即阻燃,但火灾仍然频繁发生,所以消防员一定不能提高警惕,监督检查人员也必须加大防护力。
参考文献
[1]王志杰.外墙无机复合保温材料研究[D].辽宁:大连海事大学,2011.
[2]段恺,费慧慧,张丽,等.影响保温材料燃烧性能因素试验与分析[J].建筑技术,2011(10): 880 - 881.
[3]杨杰.建筑外墻外保温节能管理研究[D].天津:天津大学管理学院,2010.