修改时间：2018年09月05日9:39:28电脑XF-D排图文ly校对J.N消防理论研究粉煤灰基-聚苯颗粒保温板的燃烧性能左秋玲1，李文浩1，张志旭1，闫讯讯1，李景山2（1.河南工程学院安全工程学院，河南郑州451191；2.铁道警察学院河南郑州4500532）摘要：以粉煤灰为主要原料，以较低成本，利用恒温干结法验，比较其承压能力，优选出粉煤灰的掺加量和保温板的制备粉煤灰基-聚苯颗粒多孔保温板。通过改变粉煤灰基-聚苯最佳厚度。颗粒保温材料配比，研究了粉煤灰基-聚苯颗粒保温板的耐热性能2.1承压实验方法和抗压性能，筛选出保温板的最优配比。85%粉煤灰+12%黄泥+将粉煤灰基-聚苯颗粒保温板水平放置在地面上，把3%聚苯颗粒（质量分数）组成的实验板承重能力较强，其耐热性能准备好的承压材料依次放在粉煤灰基-聚苯颗粒保温板上最佳。面。在此过程中，仔细观察粉煤灰基-聚苯颗粒保温板是关键词：粉煤灰；聚苯颗粒；耐热性能；抗压性能否出现裂缝和坍塌现象，当粉煤灰基-聚苯颗粒保温板出中图分类号：X932，TU551文献标志码：A现裂缝或坍塌时记录下实验板此时所承受的压力。文章编号：1009-0029（2018）09-1170-032.2承压实验结果分析对于1-1，开始时粉煤灰基-聚苯颗粒保温板完整，无外墙外保温技术是建筑节能的主要手段,其关键是节缝隙，依次添加承压材料，承压材料累加到39.65kg时，实能效率高、安全可靠、耐久性能好的保温材料。我国是一验板开始坍塌碎裂，如图1所示。对于1-2，承压材料累个能源消耗大国，主要依靠火力发电，每年都会产生大量加到42.05kg时，实验板一角裂开，承压材料增加至的粉煤灰。粉煤灰的主要成分是SiO２和Ai２O３，两者质量49.00kg时，整块板破碎，如图2所示。对于1-3，承压材分数在70%以上。粉煤灰含有大量微孔和很高的比表面料累加到32.45kg时，承重材料倾斜，实验板一侧完全被积，很适合做多孔材料，可作为研发新型多孔保温材料的挤压开裂，如图3所示。对于2-1，当承压材料累加到原料。笔者以粉煤灰为骨料，聚苯颗粒（EPS）为添加剂,16.00kg时，实验板上出现一个细小裂缝，无明显坍塌现黄泥为胶凝材料,研制出一种建筑外墙用的新型保温材象，如图4所示。对于2-2，承压材料累加到16.00kg时，料，为保温材料在建筑节能中的应用开辟新的领域。实验板侧面有轻微坍塌痕迹，整体实验板完整无裂缝，如粉煤灰基-聚苯颗粒保温材料利用回收破碎的聚苯颗图5所示。对于2-3，承压材料累加到23.25kg时，承压粒、工业废弃物粉煤灰和黄泥配制而成,具有保温防火、优材料严重倾斜，整体实验板坍塌，如图6所示。良的抗压性、环保节能且施工简单等特点,改变了传统的保温材料防火性能差、施工复杂等缺点。该保温材料为均匀易涂抹的浆体,施工方便,克服了聚苯板等板状保温材料在房屋的边棱角处无法施工和粘结力差等问题。1粉煤灰基-聚苯颗粒保温板的配比实验前，先根据粉煤灰的添加量配置出6组粉煤灰基-聚苯颗粒保温板。粉煤灰基-聚苯颗粒保温板的厚度（a）1-1开始（b）1-1出现坍塌分别为3、4cm，每种厚度下粉煤灰的掺加量分别为80%、图1实验板1-1的实验结果85%、90%。6种粉煤灰基-聚苯颗粒保温板的编号为1-1、1-2、1-3、2-1、2-2、2-3，见表1所示。表1粉煤灰基-聚苯颗粒保温板参数类别1-11-21-32-12-22-3粉煤灰80%85%90%80%85%90%黄泥18%12%8%18%12%8%聚苯颗粒2%3%2%2%3%2%（a）1-2开始（b）1-2出现坍塌厚度/cm333444图2实验板1-2的实验结果2粉煤灰基-聚苯颗粒保温材料的承压实验2.3承压能力对比对6组粉煤灰基-聚苯颗粒保温板分别进行承压实根据承压结果可以比较出6种粉煤灰基-聚苯颗粒保基金项目：河南省科技攻关项目（182102210491）；河南省高等学校重点科研项目（18B620001）；河南省大学生创新训练项目（2017115170102）1170FireScienceandTechnology，September2018,Vol37,No.9温板的承压能力。厚度为3cm，编号为1-2的实验板承压能力最佳，见表2所示。（a）1-3开始（b）1-3出现坍塌图3实验板1-3的实验结果（a）2-1开始（b）2-1出现坍塌图4实验板2-1的实验结果（a）2-2开始（b）2-2出现坍塌图5实验板2-2的实验结果（a）2-3开始（b）2-3出现坍塌图6实验板2-3的实验结果表2承压能力判定编号1-11-21-32-12-22-3承压质量/kg39.6542.0532.45161623.5实验板状态坍塌一个角一侧完全几乎整体碎裂被挤压掉小裂缝完整坍塌相对承压能力判断中等强弱弱中等极弱3粉煤灰基-聚苯颗粒保温材料板的耐热实验将6组粉煤灰基-聚苯颗粒保温板进行热力学实验，模拟建筑外墙体保温材料在火灾情况下的燃烧实验，测试其耐热温度和破裂状态。通过对比，筛选出耐热性能最优的一组比例。3.1实验方法首先准备木柴、保温板、测温计等材料。搭建实验平消防科学与技术2018年9月第37卷第9期修改时间：2018年09月05日9:39:28台，燃烧台由木材构成，尺寸为20cm×20cm×20cm，燃烧台上部支有支架，实验前使着火温度达到200℃。然后，依次将各组实验板放在支架上，记录粉煤灰基-聚苯颗粒保温板受火面和背火面的温度变化和破裂状态。最后对比各项数据，筛选出耐火性能最优的实验板。3.2实验结果分析6组粉煤灰基-聚苯颗粒保温板在不同时间内，背火面和受火面的温度变化，如图7～图12所示。500450400350℃300/度250温20015010050背火面温度受火面温度01020304050607080时间/s图7实验板1-1的温度变化图300250℃200/度150温10050背火面温度受火面温度010203040时间/s图8实验板1-2的温度变化图350300背火面温度受火面温度250℃/度200温15010050010203040506070时间/s图9实验板1-3的温度变化图400350300℃250/度200温15010050背火面温度受火面温度01020304050607080时间/s图10实验板2-1的温度变化图可以看出，实验板1-1在燃烧后其受火面的最高温度为450℃，温度变化幅度在220℃左右，背火面的最高温度为200℃，且背火面的温度随着时间的延续，温度变化1171修改时间：2018年09月05日9:39:28幅度仅在50℃左右。实验板1-2受火面的最高温度为270℃，温度变化幅度仅在60℃左右，背火面的最高温度为210℃，而且背火面的温度随着时间的延续，温度变化幅度在80℃左右。实验板1-3受火面的最高温度为300℃，温度变化幅度在120℃左右，背火面的最高温度为150℃，且背火面的温度随着时间的延续，温度变化幅度在70℃左右。因此，3组实验板中耐热性能最优的为1-2。300250℃200/度150温10050背火面温度受火面温度010203040时间/s图11实验板2-2的温度变化图350300250℃/度200温15010050背火面温度受火面温度0102030405060时间/s图12实验板2-3的温度变化图实验板2-1受火面的最高温度为350℃，温度变化幅度在110℃左右，背火面的最高温度为250℃，且背火面的温度随着时间的延续，温度变化幅度在160℃左右。实验板2-2受火面的最高温度为280℃，温度变化幅度在100℃左右，背火面的最高温度为250℃，且背火面的温度随着时间的延续，温度变化幅度在150℃左右。实验板2-3受火面的最高温度为320℃，温度变化幅度在70℃左右，背火面的最高温度为270℃，且背火面的温度随着时间的延续，温度变化幅度在130℃左右。因此，3组实验板中耐热性能最优的为2-2。3.3实验板破裂状态对比根据耐火实验分析，可以比较出6组粉煤灰基-聚苯颗粒保温板试验后的破裂状态，筛选出厚度为3cm，编号为1-2的实验板耐火性能最佳，见表3所示。表3耐火性能判定编号1-11-21-32-12-22-3燃烧时间/s204382874766实验板开始一侧完全整体破裂状态坍塌一个角底层碎裂被烧掉小裂缝破裂破裂耐火程度中等强弱中等弱极弱4小结（1）编号为1-2和2-2的粉煤灰基-聚苯颗粒保温板承重能力较强，说明比例为85%粉煤灰+12%黄泥+3%聚1172苯颗粒组成的实验板承重能力较强。厚度为3cm时的承重能力最好。（2）编号为1-2和2-2的粉煤灰基-聚苯颗粒保温板耐火能力最强，说明粉煤灰的掺加量为85%，黄泥占12%和聚苯颗粒占3%组成的实验板耐火性能最强。（3）对比6组实验板实验后的破裂状态，确定编号为1-2的实验板耐火性能最佳。参考文献：[1]薛黎明.有机无机复合保温板及其应用技术研究[J].新型建筑材料，2016，（1）：68-71．[2]王利秋.外墙保温材料的火灾传播及预防[J].消防科学与技术，2016，35（9）：60-62．[3]梁金奎，刘晓荣，罗林根，等.粉煤灰中有价元素的强化浸出研究[J].矿冶工程，2008，28(6)：76-79．[4]朱盈豹.无机保温材料的应用和发展前景[J].辽宁建材，2010，(2):10-13．[5]冯诗涵，霍海娥.建筑外保温材料综合性能评价[J].消防科学与技术，2018，37（4）：15-18．[6]李峰，胡琳娜.发泡水泥材料的研究进展[J].混凝土，2008，(5):80-82．[7]张水，李国忠.发泡水泥轻质保温材料的制备与性能研究[J].墙材革新与建筑节能，2011，(5):33-36．[8]张寿国，谢红波，李国忠.硅酸钙保温材料研究进展[J].建筑节能，2006，34(1):28-30．[9]黄晓军.粉煤灰的环境危害与新技术利用[J].广东化工，2007，34(5):77-79．[10]周白霞.外墙外保温系统防火构造的作用[J].消防科学与技术，2018，37（2）：46-48．[11]王伟，周华强.粉煤灰对环境的危害及其综合利用[J].建材技术与应用，2007，(5):11-14．Combustionperformanceofflyash-basedandpolystyreneparticleheatinsulationboardZUOQiu-ling1，LIWen-hao1，ZHANGZhi-xu1，YANXun-xun1，LIJing-shan2(1.SchoolofSafetyEngineering,HenanUniversityofEngi⁃neering,HenanZhengzhou451191,China;2.RailwayPoliceCol⁃lege,HenanZhengzhou450053,China)Abstract:Takeflyashwithindustrialwasteasthemainrawmateri⁃al,theporousthermalinsulationboardwithflyash-basedandpoly⁃styreneparticlewaspreparedatalowercostunderaconstanttem⁃peraturetodry.Theheat-resistanceandcompressiveperformanceofflyash-basedandpolystyreneheat-insulatingpanelswerestud⁃iedbychangingtheratioofflyash-basedandpolystyreneheat-in⁃sulatingmaterials.Theoptimalratioofinsulationboardwascho⁃sen.Theporouscompositeinsulationboardwith85%massfractionofflyashand12%massfractionofyellowmudand3%massfrac⁃tionofpolystyreneparticlehasbetterload-bearingcapacityandFireScienceandTechnology，September2018,Vol37,No.9修改时间：2018年09月05日9:39:28电脑XF-C排图文zw校对消防理论研究铺层方式对碳纤维/环氧材料性能的影响吕超1,2，徐艳英1,2，王志1,2，陈健1,2（1.沈阳航空航天大学安全工程学院，辽宁沈阳110136；2.沈阳航空航天大学辽宁省飞机火爆防控及可靠性适航技术重点实验室，辽宁沈阳110136）摘要：采用氧指数测试仪、垂直/水平燃烧测试仪、锥形量热仪，对不同铺层方式（厚度和角度）碳纤维/环氧复合材料的火灾蔓延特性及烟气特性进行研究。结果表明，铺层厚度增加，材料的氧指数增大，垂直/水平燃烧速率降低，CO/CO2达到产生速率峰值的时间均缩短，材料产烟速率峰值减小，且达到峰值所需时间延后，总烟释放量增加，且烟气释放过程持续时间更长。铺层角度对材料的氧指数、产烟速率及CO/CO2相关参数影响作用不明显。铺层方向[0̊/90̊]与火灾蔓延方向相同时，垂直/水平燃烧速度更大。铺层方向[±45̊]与火焰蔓延方向不同时，可导致结构完整性、力学性能丧失，利于底层烟气的释放，使总烟释放量增加。关键词：碳纤维/环氧复合材料；铺层方式；氧指数；垂直燃烧；水平燃烧；烟气特性中图分类号：X932，V258文献标志码：A文章编号：1009-0029（2018）09-1173-03国内外学者对碳纤维/环氧复合材料的火反应及烟气特性有了一定的研究，但针对不同铺层方式对碳纤维/环氧复合材料火灾蔓延特性及烟气特性影响的研究很少。笔者针对不同铺层厚度及不同铺层角度的碳纤维/环氧复合材料，利用氧指数测试仪，垂直/水平燃烧测试仪以及锥形量热仪对材料火灾蔓延特性及烟气特性进行实验研究，为碳纤维复合材料的铺层设计及国内通用飞机的适航审定提供相关的数据支持和理论依据。1实验部分表1为不同铺层方式碳纤维/环氧复合材料试验件的规格，实验所用不同铺层厚度（A1、A、A3）以及不同铺层角度(B1、B2、B3、B4)碳纤维/环氧复合材料的环氧树脂体系均为9314/Epoxy(AralditeLY1564SP/HardenerXB3487)，bestheatresistance.Keywords:flyash;polystyreneparticles;heatresistance;compres⁃sionresistance作者简介：左秋玲（1980－），女，河南郑州人，河南工程学院安全工程学院讲师，主要从事火灾理论与火灾防治的研究，河南省郑州市二七区大学路与陇海路交叉口向南100米大学铭庭，451191。收稿日期：2018-05-09基金项目：辽宁省教育厅科学研究项目（LZ1625）消防科学与技术2018年9月第37卷第9期碳纤维为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维T300-3000。表1不同铺层方式碳纤维/环氧复合材料试验件的规格编号角度厚度/mmA1[0°/90°]81.81A2[0°/90°]40.97A3[0°/90°]20.60B1[(0°/90°）/(±45°)]4-B2[(0°/90°）4/(±45°)4]1.90±0.2B3[(0°/90°）6/(±45°)2]-B4[(0°/90°）2/(±45°)6]-采用FTT-OL-1402072型氧指数测试仪、CZF-5型垂直/水平燃烧测试仪、FTT-CONE-228型锥形量热仪分别测定试验件的氧指数、垂直/水平燃烧速率以及相关烟气特征参数，对比分析得出不同铺层厚度及不同铺层角度对碳纤维/环氧复合材料火灾蔓延特性及烟气特性的影响规律。2实验结果与讨论2.1火灾蔓延特性火焰在材料表面的传播速率对于火焰的成长和蔓延起着至关重要的作用。氧指数为材料维持有焰燃烧所需的最小氧气体积分数。垂直/水平燃烧速率及氧指数是分析可燃材料的火灾蔓延特性的主要参数。图1为氧指数及垂直/水平燃烧速率随材料铺层厚度的变化关系图，表2为碳纤维/环氧复合材料的氧指数及垂直/水平燃烧速率随铺层角度的变化。22.5326.47氧指数垂直燃烧速率35022.0水平燃烧速率22.130021.521.5250nim/度179.47200m21.0m指氧150/率20.577.9483.95100速烧燃20.036.3620.118.125000.60.81.01.21.41.61.82.00厚度/mm图1铺层厚度与氧指数及燃烧速率的关系由图1、表2可以看出，所有试件的垂直燃烧速率大于水平燃烧速率，这是由于垂直燃烧试验的点火源位于材料下端，导致上部材料在燃烧过程中得到了充分的预热，材1173