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三元乙丙橡胶防水卷材火灾特性实验研究

作　者: 许春明
导　师: 张和平
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 三元乙丙橡胶防水卷材 燃烧行为 热解 试样宽度 放置角度 火焰高度
分类号: X932
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在各类建筑工程中,防水面积平均占总建筑面积的32%,随着我国建筑业的蓬勃发展,新建住宅的使用以及原有住宅的维修,使建筑防水材料的需求量逐年大幅度增长,新型防水材料也随之从无到有,应用比例逐年上升。三元乙丙橡胶防水卷材被认为是目前耐老化性能最好的硫化橡胶型防水卷材,它是欧美重点发展的防水材料,同时也是我国重点推广的防水材料。该材料提高了建筑的防水性,但是也增加了建筑外立面的火灾风险,一旦发生火灾,很有可能造成火势由室外向室内蔓延的现象,引燃整栋建筑。本文首先采用热重-差热联用分析仪对三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材进行了热解特性研究,求得了样品的组分,并分析了升温速率以及加热气氛对热解行为的影响。采用Flynn-Wall-Ozawa多升温速率法对氮气气氛下,550℃恒重前的样品热解动力学进行研究,得到不同转化率下的直线方程以及活化能。通过Coats-Redfern法求得了空气气氛下,样品550℃恒重前三个解热阶段的机理函数分别为D4、F1和D1。以2.0mm厚三元乙丙橡胶(EPDM)防水卷材为研究对象,借助于ISO 9705全尺寸热释放速率试验台进行全尺寸的火蔓延实验,测量了不同试样宽度、不同放置角度条件下热释放速率、热通量、火焰高度等等参数。通过对实验数据的分析,得出热释放速率峰值随放置角度的减小而减小,随试样宽度的增加呈非线性变化。对比不同宽度下的火蔓延速度,得出了25cm可以看作该厚度下的试样临界宽度,同时确定了不同宽度试样的火焰高度分别与热释放速率以及热通量的关系。通过对不同放置角度下的燃烧特性的分析,总结出40°和50°的试样火蔓延经历着快速燃烧、稳定燃烧以及熄灭三个阶段;放置角度α=60°的试样较其他角度下试样的燃烧更不完全;分析了火蔓延平均速度V随着角度α的变化情况,确定了倾斜面上的火蔓延速度与倾角的关系。火焰与倾斜表面的夹角β随倾角α的减小稳定增长,二者近似线性关系。通过对三元乙丙橡胶防水卷材进行热重-差热分析,以及不同试样宽度、不同放置角度下火蔓延情况的实验研究,有助于更好的了解材料的热解特性以及燃烧特性,以此作为基础数据开发室外屋面防灭火系统,使得建筑依靠本身设置的消防设施来进行自救,对减少人员伤亡和经济损失具有重要意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 三元乙丙橡胶防水卷材  9-12
    1.1.2 防水卷材的火灾危害  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 EPDM 橡胶特性研究  13-14
    1.2.3 相关标准  14-16
  1.3 研究目标及思路  16-17
  1.4 本文章节安排  17-18
第2章 实验装置及实验方案  18-24
  2.1 实验相关理论基础  18-20
    2.1.1 热重-差热分析  18-19
    2.1.2 全尺寸实验分析  19-20
  2.2 热重-差热分析实验  20-21
    2.2.1 实验材料  20-21
    2.2.2 实验方法  21
  2.3 全尺寸实验  21-24
    2.3.1 实验装置及方法  22-23
    2.3.2 实验材料  23-24
第3章 三元乙丙橡胶防水卷材热解特性研究  24-35
  3.1 引言  24
  3.2 实验结果及分析  24-30
    3.2.1 热解过程分析  24-27
    3.2.2 升温速率对热解特性的影响  27-28
    3.2.3 气氛对热解特性的影响  28-30
  3.3 热解动力学分析  30-34
    3.3.1 多升温速率法  30-32
    3.3.2 单升温速率法  32-34
  3.4 小结  34-35
第4章 三元乙丙橡胶防水卷材竖向火蔓延实验研究  35-57
  4.1 引言  35
  4.2 材料宽度对燃烧行为的影响研究  35-45
    4.2.1 热释放速率  36-39
    4.2.2 烟气生成速率及CO/CO_2 分析  39-41
    4.2.3 火蔓延过程分析  41-43
    4.2.4 热释放速率与火焰高度关系  43-44
    4.2.5 热通量与火焰高度关系  44-45
  4.3 放置角度对燃烧行为的影响研究  45-54
    4.3.1 热释放速率  46-48
    4.3.2 烟气生成速率及CO/CO_2 分析  48-50
    4.3.3 火焰高度  50-53
    4.3.4 热通量与温度  53-54
  4.4 小结  54-57
第5章 总结与展望  57-61
  5.1 本文主要结论  57-59
    5.1.1 热解特性研究  57
    5.1.2 试样宽度对材料燃烧行为的研究  57-58
    5.1.3 放置角度对材料燃烧行为的研究  58-59
  5.2 主要成果和创新点  59-60
  5.3 工作展望  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的论文  66

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 安全科学 > 安全工程 > 爆炸安全与防火、防爆
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