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摘要：建筑物火灾过程中的火焰蔓延性是影响其发展进程的重要因素之一，直接决定着火灾中人员伤亡和财产损失的风险，为此，如何有效遏制火灾中的火焰蔓延是防火设计的基本要求和关键。北方地区建筑铺设外墙保温材料已经成为了不可缺少的一部分，也正是因为这个，在火灾发生时，外墙保温材料助长了火焰的垂直蔓延，传统设计中，多使用防火隔离带、防火挑檐和窗槛墙，在规范中也加入了要求，但是缺少深入的研究，在实际中，依然存在一些按照规范增设了防护措施的建筑发生了火灾事故，说明规范给出的参数还是存在问题的。本文通过实验的方式，对保温材料数量、防火“挑檐”的竖直宽度和挑出长度进行研究，通过分析得出防火“挑檐”对外墙保温材料垂直燃烧特性。
关键词：保温材料；火焰蔓延；垂直燃烧；防火“挑檐”
引言
随着全国国民经济和城市化建设的快速发展，大型复杂的现代建筑越来越多的涌现，建筑的防火面临着很多新问题，现有的处方式建筑防火规范具有严重的滞后性，远不及当代建筑发展要求。现代建筑越来越趋向多样性、复杂性，因此带来的建筑防火问题也具有多样性、复杂性。
由于现代建筑发生火灾时，火灾蔓延是造成火灾重大损失的因素之一，火灾蔓延分为水平蔓延和竖向蔓延，在水平方向上主要在同层进行蔓延，但一般防火规范中规定需要划分防火分区，使用防火墙、防火门等进行分隔，能够有效防止火灾的水平蔓延。而在竖向方向，火灾主要通过竖井、中庭、管道、窗口羽流等方式蔓延，而现在规范中对中庭、竖井等有相关的防火规范，包括防火封堵等，能够阻止火灾的竖向蔓延，但是由于现在建筑的多样性，造成防火挑檐达不到规范要求，所以建筑外墙保温材料的燃烧可能造成火灾的竖向蔓延[1]。本文主要研究在外墙保温材料燃烧火灾竖向蔓延的控制措施，首先研究保温材料的燃烧特性，再研究火焰竖向蔓延的方式，最后给出火焰竖向蔓延的控制措施。
1.研究背景
随着社会的发展，经济越来越发达，建筑物越来越高，高层建筑甚至是超高层建筑越来越多。但是随着高层建筑的增加，相对应的消防配套设施却发展的较慢。由于高层建筑发生火灾扑救难，消防队员更多进行自救。当高层建筑发生火灾时，如果火源位置在较高处，消防员和消防设施都无法到达火灾位置，消防队进行扑救比较困难或无法扑救，所以高层建筑在建设初期就应考虑自救，使火灾不会产生蔓延或减缓火灾的蔓延[2]。
众多已发生的火灾主要是通过外墙保温材料的燃烧从而使得火灾发生竖向蔓延，本实验需要找出方法使得外墙燃烧的竖向蔓延能够得到控制。
2.本文思路
本文主要是针对防火“挑檐”对外墙保温材料火焰垂直传播特性研究。首先针对外墙保温材料燃烧进行研究，现在北方地区外墙保温材料已经成为了建筑中必不可少的一部分了，分析火焰的垂直燃烧，实验中得出防火“挑檐”对其影响的因素。同时通过分析外墙燃烧的温度变化曲线，得出外墙燃烧竖向蔓延的过程。
3.实验准备
3.1实验环境
本次实验所使用的实验环境由点火源（油盘）、温度采集设备（热电偶）、视频采集设备（摄像机）和排烟设备（排烟风机）。将热电偶分布在保温材料中，并且在正面和侧面分别放置摄像，综合热电偶装置测得的温度变化和录像得到的实验现象，对该实验进行进一步的分析和研究。
1.点火源：本次实验所选用的点火源为油盘。在实际火灾发生时，窗口喷火将会在外墙形成一个持续的点火源，试验中使用的油盘就是为了模拟窗口喷火形成的火源。
2.排烟设备：排烟风机。
3.温度采集设备：温度的测量采用的是热电偶测量系统测量垂直传播的火焰附近的火场温度，在石膏板上预先设计好了8个热电偶，分别在防火“挑檐”的上下两侧各放置4个热电偶，并将其进行编号。通过观察热电偶的温度变化可以了解到火焰传播的大致位置，可以清楚的知道火焰是否越过了防火“挑檐”，直接点燃了其上方的材料。
3.2实验材料
本次实验的主要材料为纸面石膏板、发泡水泥砖、挤塑聚苯板（XPS板），纸面石膏板主要是为了模拟一堵防火墙，发泡水泥砖为的是制作本实验的“挑檐”，挤塑聚苯板主要是为了制作成为保温材料。
3.3防火“挑檐”的防火机理
防火“挑檐”的作用机理通常认为：防火“挑檐”的最大作用是能够提高外保温系统阻止火焰蔓延的能力。防止火灾发生后，火焰沿着外保温传播引起更大范围的火灾，从而提高外保温系统的整体防火性能。防火“挑檐”的主要功能是保证外墙保温系统出现火灾后，外保温发生的燃烧和破坏被限制在一定区域内，从而控制火灾蔓延的范围和降低火灾蔓延的速度，为建筑内部人员的安全疏散和消防救援争取时间。
对于防火“挑檐”的研究就是研究外墙保温材料燃烧时，“挑檐”对火焰竖向蔓延的影响，通过这种影响以达到对外墙保温材料蔓延的控制。
在保温材料和防火“挑檐”的一些相关参数发生变化时，对火焰传播的影响也是不同的。本次实验主要针对的是保温材料的厚度，防火“挑檐”的垂直宽度和挑出长度这三个变量进行研究。
4.实验设计
4.1实验方法
在研究防火“挑檐”对外墙保温材料的垂直燃烧特性研究实验中，使用了归纳法和对比实验法，实验时，固定一个防火挑檐的数值宽度后，研究外墙保温材料的厚度对火焰垂直燃烧的影响。实验过程中，每次增加的挑檐挑出长度约为10mm，使实验数据尽可能的精准。
综合考虑，本实验可采用归纳法和对比法，既通过实验的数据对比得出防火“挑檐”对外墙保温材料火焰垂直特性实验研究的结果。
4.2实验流程
1.将挤塑聚苯板（XPS板）裁成相应尺寸的方形板；
2.选定一个防火“挑檐”的长度，在两块保温材料中间设置；
3.准备结束后，打开热电偶测量系统，在油盘中倒入一定量的煤油点燃推放在石膏板和实验材料正下方，点燃保温材料，当油盘上方的保温材料燃烧稳定后移开油盘；
4.通过录像系统观察火焰是否可以顺利越过设置好的防火“挑檐”，并且通过热电偶测量系统记录温度数据；
5.火焰熄灭后，启动风机，使空间内环境温度湿度等回复到初始状态；
6.分析数据。
5.防火“挑檐”对外墙保温材料垂直燃烧特性的实验
5.1实验方法
为了确定防火“挑檐”对火焰竖直传播的影响，保温材料方面本实验取用了两个保温材料厚度分别为60mm和90mm，每组保温材料厚度下取用两个不同的竖直宽度，通过每组实验测得的挑出长度的极限值，通过分析对比得出对火焰垂直燃烧的影响。实验分为四组，分别是：
1.保温材料厚度为60mm，防火“挑檐”竖直宽度为60mm；
2.保温材料厚度为60mm，防火“挑檐”垂直宽度为100mm；
3.保温材料厚度为90mm，防火“挑檐”垂直宽度为100mm；
4.保温材料厚度为90mm，防火“挑檐”垂直宽度为150mm
5.2.实验数据1
表5.2.实验1中防火“挑檐“参数
6.数据综合对比分析
保温材料厚度增加防火“挑檐”对火焰垂直传播的影响：将实验1和实验2进行对比分析，实验2和实验3的防火“挑檐”的竖直宽度相同均为100mm，而保温材料厚度和防火“挑檐”的竖直宽度不同，在实验3中，固定了防火“挑檐”的竖直宽度为100mm，保温材料厚度为90mm，再找出其挑出长度，当挑出长度为30mm和40mm的两组实验时，火焰均能轻松地越过防火“挑檐”点燃上方的保温材料，其临界状态下的各个参数为保温材料厚度为60mm，防火“挑檐”竖直宽度为100mm和挑出长度的临界值介于30mm-40mm之间，将两组实验数据进行对比可知当防火“挑檐”的参数相同时，外墙保温材料的厚度越大效果越差，并且在观察热电偶时可以明显发现知道保温材料的数量越多，温度越高。
参考文献：
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