基于火反應(yīng)談建筑材料應(yīng)用特征及其級別

廖兆斌

摘要：建筑材料的保護(hù)是當(dāng)前建筑行業(yè)安全穩(wěn)定發(fā)展的重要前提，材料的燃燒性能主要是指材料對火反應(yīng)的能力，本文主要基于建筑材料的應(yīng)用特征以及其分級基本參數(shù)，分析在火反應(yīng)條件下建筑材料的應(yīng)用特征及其級別。

關(guān)鍵詞：火反應(yīng)建筑材料應(yīng)用特征級別

中圖分類號：TU767 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0055-01

燃燒性能是建筑材料本身對火反應(yīng)的能力，燃燒性能的分級則是根據(jù)其對火反應(yīng)能力的特增參數(shù)的大小進(jìn)行排列，并且劃分等級。材料燃燒性能分級體系是材料火反應(yīng)能力的體系。建筑材料的燃燒性能在一定意義上，直接影響著建筑材料的正常使用。就目前發(fā)展來看，各個國家都有自己的燃燒性能分級體系，將建筑材料的火反應(yīng)燃燒等級進(jìn)行分級，由于缺乏統(tǒng)一的指標(biāo)，各個國家的分級程度不同。火災(zāi)理論在我國的發(fā)展起步較晚，因此在理論建設(shè)上還存在明顯不足。

1建筑材料概述

建筑材料是材料構(gòu)造和形式的高度統(tǒng)一，在建筑物中使用的材料稱之為建筑材料，隨著建筑業(yè)的發(fā)展和建筑工藝的提高，各種新型的建筑材料得到了非常廣泛的應(yīng)用，包括了保溫材料、隔熱材料、高強度材料等新型材料，這些材料在當(dāng)前的建筑中得到了很好的應(yīng)用。建筑材料可以分為結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料以及其他專用材料。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)保理念日漸深入人心，建筑材料的選擇上也開始去選擇綠色環(huán)保的材料。生態(tài)建筑材料主要來自于生態(tài)環(huán)境材料，生態(tài)環(huán)境材料的首要特征是節(jié)約資源和能源，其次是能夠減少建筑材料的環(huán)境污染，避免對環(huán)境造成破壞，最后是生態(tài)建筑材料能夠方便回收和循環(huán)利用。

建筑材料的火反應(yīng)是和建筑材料的特征和建材性質(zhì)直接相關(guān)的，隨著建筑物的建設(shè)發(fā)展，各種新型材料日漸出現(xiàn)，對建筑材料的燃燒值的研究也顯得愈發(fā)重要，只有對建筑物的燃燒值做了具體的檢測之后，才能清楚建筑物的熱力反應(yīng)，為更好地利用建筑材料，防止建筑火災(zāi)提供可能，加強建筑物和建筑材料使用過程中的安全性和穩(wěn)定性。不同額建筑材料在火反應(yīng)基礎(chǔ)上具有不同的燃燒特性，筆者將在下文中針對不同的建筑特征和火反應(yīng)的基本概念分析基于火反應(yīng)談建筑材料應(yīng)用特征及其級別。

2火反應(yīng)概述

2.1 火反應(yīng)試驗

各個國家的火反應(yīng)試驗方法不同，以試驗對象分類可以分為材料的燃燒性能和建筑制品的燃燒性能。以材料為對象的火反應(yīng)試驗，主要是以測定材料的物理和化學(xué)燃燒性能為主。比如材料的溫度、自燃點、燃燒時間等。對建筑品的燃燒性能主要是指使用安全上為目標(biāo)，檢測訂制品德燃燒特性。建筑材料一般分為非燃燒性材料和燃燒性材料。針對非燃燒性材料的測試標(biāo)準(zhǔn)各個國家不盡相同，因此，對非燃燒性材料的劃分和等級確認(rèn)都是不相同的。從檢測的研究上來看，對建筑材料的分級和劃分，是采用以量熱學(xué)耗氧原理為基礎(chǔ)的測驗方法。

燃燒熱也稱為熱值，是指單位質(zhì)量的材料完全燃燒后釋放出來的總熱量，嚴(yán)格的說也是標(biāo)準(zhǔn)條件下，燃燒材料的熱反應(yīng)是對建筑材料的氧化反應(yīng)。首先從熱力學(xué)第一定律來看，物質(zhì)在燃燒過程中的能量變化是功和熱兩種形式。熱效應(yīng)是發(fā)生火災(zāi)的重要來源，研究燃燒的熱學(xué)性質(zhì)是對建筑材料的熱反應(yīng)研究的重要內(nèi)容。采用熱化學(xué)反應(yīng)方程計算燃燒熱的方法只是對單質(zhì)或者純化合物，而從建筑材料的使用來看，純物質(zhì)的應(yīng)用范圍是很小的。建筑材料的各種成分是非常復(fù)雜的，因此不可能寫出非常明確的化學(xué)分子。因此，在實際應(yīng)用中，大多數(shù)建筑材料和實際應(yīng)用中的多數(shù)材料的燃燒值都需要試驗確定，就當(dāng)前的檢測技術(shù)來看，最佳的測定方法是氧彈量熱計方法。

2.2 火反應(yīng)荷載密度

火反應(yīng)荷載密度是指在火災(zāi)環(huán)境下，火災(zāi)空間內(nèi)的可燃物燃燒時產(chǎn)生的總熱量。火災(zāi)的荷載密度是指火災(zāi)空間內(nèi)的所有可燃建筑材料完全燃燒之后產(chǎn)生的總熱量，即單位面積上的可燃材料的總發(fā)熱量。火反應(yīng)的荷載可以分為固定火災(zāi)負(fù)荷，活動火災(zāi)負(fù)荷、臨時火災(zāi)負(fù)荷。固定火災(zāi)負(fù)荷即是指在房間內(nèi)裝修用、基本固定不變位置的可燃材料，比如房間內(nèi)的墻面、地面等；活動火災(zāi)負(fù)荷是指房間內(nèi)正常使用的另外的布置，比如衣物、家具等；臨時火災(zāi)負(fù)荷是指由建筑的使用者臨時帶來并且在此停留的極短時間的燃燒狀態(tài)。

3建筑材料燃燒的毒氣效應(yīng)

對火反應(yīng)的燃燒毒性的研究，是對有機建材在燃燒或者熱分解情況下產(chǎn)生的煙塵和氣體的成分進(jìn)行定量和定性的了解，對建筑材料研究的主要目標(biāo)是確定毒性，還有一個目標(biāo)是設(shè)計分級。建筑材料氣體的產(chǎn)生，在燃燒過程中主要分為熱分解階段和燃燒階段。釋放的氣體所含的成分主要是為C、H、O、N、S等，這些化學(xué)原色通過組合產(chǎn)生了CO、CO2、SO2、NH3等氣體，在燃燒的過程中還有可能會有乙醛等高分子單體物質(zhì)，隨著這些氣體成分的出現(xiàn)還會出現(xiàn)產(chǎn)生大量煙塵以及水蒸氣等。然而空氣中的O2的變化會直接導(dǎo)致CO、CO2的生成。火反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的毒氣會對人體產(chǎn)生危害，其危害主要表現(xiàn)在毒氣的吸入，這種效應(yīng)是隨著建筑材料本身的特性、人體在火災(zāi)中暴露的時間，火災(zāi)產(chǎn)生的毒氣濃度，毒氣效應(yīng)會讓人的嗅覺和呼吸系統(tǒng)受到刺激，喪失行動能力，模糊視線，損傷肺組織和抑制呼吸而死亡。因此火災(zāi)情況下，會容易使人的意識模糊，行為錯亂，實際建筑材料在燃燒過程中產(chǎn)生的毒氣效應(yīng)是綜合性的，體現(xiàn)出對人體的不同作用強度。

4建筑材料的防火評級

通常情況下，材料的凈燃燒熱和燃燒所需要的氧氣是成比例的，換言之，每消耗1kg的氧約釋放13.1×103kJ的熱量。對于大多數(shù)的建筑可燃物來說，這個數(shù)量的變化時在5%左右的范圍內(nèi)。平均來講，不同材料所釋放的熱量速大致在900s的試驗周期以內(nèi)，并且釋放熱量的速率逐漸朝平穩(wěn)靠近。熱釋放速率最大值和總放熱量可以作為表示建筑材料在規(guī)定時間內(nèi)對火反應(yīng)特征的基本參數(shù)。不同類型的建筑材料在燃燒過程中所釋放出來的熱量是存在較大差異的，在相同的外部條件下，熱量釋放的速率和時間之間關(guān)系主要體現(xiàn)在峰值的大小的差異上。

綜上所述，基于火反應(yīng)談建筑材料應(yīng)用特征及其級別，針對不同的建筑材料是具有不同的的燃燒性能的，提高對建筑材料火反應(yīng)的研究，有利于增強建筑材料的穩(wěn)定性和安全性。

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