18.06.2020 by Milena Riedl

Ocena zagrożenia pożarowego materiałów okładzinowych w istniejących budynkach

University of Queensland, we współpracy z Non-Conforming Building Products (NCBP) Audit Taskforce w Queensland w Australii, zaproponował ramy zapewniające solidną metodologię oceny zagrożenia pożarowego materiałów okładzinowych w istniejących budynkach w oparciu o dogłębne zrozumienie odpowiednich zjawisk pożarowych. Analiza termograwimetryczna zwiększa solidność tych ram. Przeczytaj tutaj, w jaki sposób metoda ta jest stosowana do oceny ryzyka rozprzestrzeniania się ognia zewnętrznego na budynki.

Cladding Materials Library zawiera obszerną bazę danych materiałów okładzinowych opartą na ich składzie i palności jako poszczególnych składników. Może być również wykorzystywana do przeprowadzania analiz zagrożeń. Baza danych jest narzędziem dla wykwalifikowanych inżynierów umożliwiającym odpowiednią identyfikację zagrożenia pożarowego i ilościowe określenie potencjalnego rozprzestrzeniania się ognia przez materiały okładzinowe. University of Queensland, we współpracy z Non-Conforming Building Products (NCBP) Audit Taskforce w Queensland w Australii, zaproponował ramy zapewniające solidną metodologię oceny zagrożenia pożarowego materiałów okładzinowych w istniejących budynkach w oparciu o dogłębne zrozumienie odpowiednich zjawisk pożarowych. Palność materiałów okładzinowych (aluminiowych paneli kompozytowych, izolacji itp.) jest definiowana w oparciu o ugruntowane ramy testowe szeroko akceptowane w społeczności inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Ramy te zostały zastosowane i poddane wzajemnej weryfikacji w ramach badań ogniowycharch dotyczących odporności ogniowej aluminiowych paneli kompozytowych i materiałów izolacyjnych na Uniwersytecie Queensland i Uniwersytecie w Edynburgu. Szczegółowe informacje na temat ram są dostępne tutaj! Metodologia obejmuje identyfikację pirolizy i utleniania za pomocą NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® .

W jaki sposób analiza termograwimetryczna wspiera strukturę?

Analiza termograwimetryczna (ASTM E1131) służy do analizy rozkładu termicznego materiałów w funkcji temperatury. Reakcje, w których dochodzi do utraty masy, takie jak PirolizaPiroliza to termiczny rozkład związków organicznych w atmosferze obojętnej.piroliza i UtlenianieUtlenianie może opisywać różne procesy w kontekście analizy termicznej.utlenianie, można zidentyfikować za pomocą tej techniki. TGA jest włączona do tego protokołu testowego w celu zwiększenia solidności struktury. Inne techniki identyfikacji i kwantyfikacji materiałów są teoretycznie wystarczające, ale dodanie dodatkowej techniki weryfikacji wyników zapewnia zmniejszenie potencjalnego błędu.

Przygotowanie próbki

Próbki TGA zostały pobrane z boku danej próbki, dzięki czemu dane zostały uśrednione na całej głębokości. Najbardziej zewnętrzna warstwa hermetyzacji została najpierw usunięta w celu wyeliminowania wpływu narzędzia do pobierania próbek. Próbki miały postać płatków small (o długości 0,5 - 3 mm), aby zminimalizować gradienty termiczne w próbce. Zostały one lekko dociśnięte do dna tygla, aby zapewnić dobry kontakt termiczny z termoparą na ogniwie obciążnikowym.

Jak przeprowadzić analizę za pomocą analizy termograwimetrycznej?

  • Stała szybkość nagrzewania 20°C min-1 od 50 do 800°C. Na koniec każdego testu dodano dziesięciominutowy reżim ogrzewania izotermicznego w powietrzu, aby zapobiec przywieraniu tygli do ogniwa obciążnikowego;
  • Jeden test w atmosferze powietrza i jeden test w atmosferze azotu, w sumie dwa testy na próbkę;
  • Natężenie przepływu 150 ml min-1 dla gazu, z dodatkowym przepływem oczyszczającym 20 ml min-1 azotu we wszystkich przypadkach;
  • Zastosowano tygle z tlenku glinu (Al2O3) o pojemności 85 μl, średnicy 8 mm i bez pokrywek;
  • Masa próbki w większości przypadków wynosiła 10,0 mg z maksymalnym odchyleniem 2,5 mg. Niemniej jednak w przypadku niektórych próbek nie było to możliwe ze względu na objętość tygla, a zatem masa docelowa została zmniejszona.
Rysunek 1: Pomiar TGA materiału okładziny w atmosferze azotu (po prawej) i powietrza (po lewej)

TGA plots przedstawiono dla pewnego rodzaju pianki izolacyjnej, z jednym testem w powietrzu i jednym w azocie. Wyniki pokazują, że materiał ulega pirolizie (245-383°C) i generuje węgiel w azocie. W tlenie ten węgiel ma następnie egzotermiczną reakcję utleniania (szczyt 581 ° C). Wydajność zwęglania jest dość niska i podobna do niektórych słabo działających pianek w ogniu, a zatem można oczekiwać, że wydajność tej pianki również będzie niska.

Wnioski

Pomimo wysokiej temperatury utleniania, Bezwładność cieplnaBezwładność cieplna jest równoważna współczynnikowi PHI. Oba opisują stosunek masy i pojemności cieplnej właściwej próbki lub mieszaniny próbek w porównaniu do masy i pojemności cieplnej naczynia lub pojemnika na próbkę.bezwładność cieplna tego materiału jest niezwykle niska, co powoduje jego szybki zapłon. Alternatywy dla materiałów okładzinowych Library po prostu zauważają, że jest to izolacja i nie zawierają żadnych wskazówek dotyczących możliwego zachowania się ognia.

„Celem bazy danych materiałów okładzinowych Library było dostarczenie praktykującym inżynierom dowodów dotyczących odporności ogniowej, tak aby mogli oni ocenić ryzyko rozprzestrzeniania się ognia zewnętrznego w budynkach. Baza danych pomaga inżynierom w podejmowaniu decyzji i jest zarówno tania, jak i łatwa do porównania. Wyniki TGA zapewniają dodatkową niezawodność w identyfikacji materiału, która jest wykorzystywana do porównywania właściwości ogniowych materiału bez konieczności samodzielnego przeprowadzania testów ogniowych przez inżyniera.“

Dr Martyn S. McLaggan
Research Fellow i koordynator "Cladding Materials Library"