夾層內保溫材料火災多相傳播機制與預測方法研究

《夾層內保溫材料火災多相傳播機制與預測方法研究》是依託南京理工大學，由徐強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：夾層內保溫材料火災多相傳播機制與預測方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐強
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

針對建築保溫材料引燃後在夾層結構中迅速傳播這一目前頻發的火災現象，由保溫材料屬性入手，研究材料熱物性、燃燒特性、受熱後的相變流態變化及其熱解特性。建立研究保溫材料受熱後發生相變時各相流態的實驗裝置，確定不同類型保溫材料相變流態特徵參數。建立夾層火傳播特性實驗裝置，探討夾層內局部壓力不均衡而驅動強化火災傳播的可能性。通過分析各相流態特徵、熱物性、燃燒特性等與夾層內火災傳播過程的相互關係，揭示夾層火多相傳播機制，獲得對夾層火傳播過程的科學描述，最終獲得夾層火傳播趨勢的預測模型。研究成果是對火災實驗方法學的重要補充，對特殊火災現象深層次的認識，可為建築火災調查、建築火災風險評估、建築保溫層防火結構設計提供參考。本項研究具有一定的迫切性。

結題摘要

本項目針對夾層中保溫材料火災傳播的特點規劃並實施了多尺度的研究方案，由以熱塑性材料為代表的保溫材料的熱物性、熱解特性、巨觀燃燒特性、熔融收縮特性等全方位地認識夾層內熱塑性材料火災特性。通過熱重-差式掃描量熱儀、傅立葉紅外分析儀、質譜分析儀、微熱量熱儀，在微尺度條件下對保溫材料熱解特性進行了分析，獲得了材料相變、熱解生成物潛在可燃性的重要數據，為分析夾層火的多相傳播提供了材料基礎數據。揭示了生成物可燃性與熱釋放速率之間的關聯性。在實驗台尺度研究中，採用錐形量熱儀對所選熱塑性材料進行了引燃和非引燃實驗，分析證明了現有材料可燃性分類模型對熱塑性材料的不適用性。驗證了有效燃燒面積和熔融收縮後的密度是對熱塑性材料的引燃和熱釋放速率最重要的影響參數。必須在套用模型預測時考慮有效燃燒面積的變化和熔融物的實際密度。在方法學上驗證了認識熱塑性材料火災夾層內傳播過程時除錐形量熱計實驗外，微尺度實驗對於建立基於熔融物理化學參數的引燃模型和辨識熔融收縮特徵參數是十分必要的。設計並利用夾層火實驗台對夾層內熱塑性材料的燃燒現象進行了大尺度實驗研究，結果顯示能否形成油池火是保溫材料在夾層內能否持續燃燒的重要條件。由此可以認為熱解產物氣相蔓延和熔融產物的液相傳播是夾層內火災傳播的主要方式。對建築保溫層結構中的熱塑性保溫材料與絲網附著形成“蠟燭效應”加速火災蔓延的現象進行了研究，引燃實驗證明了絲網存在對熱塑性保溫材料火災的強化作用。本項目目前所取得的成果為安全評價和建築設計機構在建築消防安全設計和性能化防火設計實踐中提供可靠的夾層火蔓延的科學描述，同時為安全管理和火災安全標準制訂部門提供科學的實驗指導和依據。