發(fā)布時(shí)間：2020-08-11 12:42

【摘要】：隨著城市化的發(fā)展,越來越多的人遷入城市,各類大型建筑、地下建筑,高層、超高層建筑等多種具有綜合功能的建筑大量涌現(xiàn),在新建筑落成的同時(shí)新的消防安全問題也隨之出現(xiàn),城市建筑的防火問題成為重中之重。防火玻璃是一類在規(guī)定的耐火測試中能夠保持其完整性甚至隔熱性的特種玻璃。從組成和制造工藝方面考慮防火玻璃有很多種類,其中硅酸鹽類防火玻璃防火保護(hù)方面是目前最為安全的防火玻璃。不僅具有可靠的耐火完整性,而且還能形成熱屏障,具有優(yōu)異的隔熱性。硅酸鹽類防火玻璃主要有K_2O·nSiO_2基和Na_2O·nSiO_2基兩種,但這兩種硅酸鹽類防火玻璃究竟那個(gè)更好,國際、國內(nèi)還沒有進(jìn)行過相關(guān)研究。防火玻璃中的夾層膠對(duì)防火玻璃的防火性能起著決定性的作用。本文的主要研究目的在于通過對(duì)硅酸鉀和硅酸鈉兩種防火玻璃的夾層膠進(jìn)行對(duì)比研究,尋找一種更為合適的原料配方,并探究硅酸鹽夾層防火玻璃的防火機(jī)理和影響防火玻璃透明的因素;解決硅酸鹽類防火玻璃中普遍存在的氣泡問題;通過添加防凍劑、阻燃劑來提高防火玻璃的耐寒和防火性能,為生產(chǎn)出更好更安全的防火玻璃提供理論支持和依據(jù)。主要的工作包括以下幾方面內(nèi)容:1.本文以硅溶膠和堿兩種試劑作為配制防火漿料的主要原料成分,硅溶膠選用40%、45%、50%三種濃度成分,并分別進(jìn)行了粒徑測試,堿試劑選用KOH、NaOH、LiOH。通過正交實(shí)驗(yàn)和粒徑測試結(jié)果綜合考慮,優(yōu)化了防火漿料的配方組合為50%的硅溶膠、氫氧化鈉、氫氧化鉀,其優(yōu)化后的摩爾配比為SiO_2/MOH=2.6:1(M=Na,K;KOH/NaOH=3:1),反應(yīng)溫度為80oC,固化溫度為70oC。2.為了對(duì)比硅酸鉀和硅酸鈉防火玻璃夾層膠的性能,并探討其防火機(jī)理及影響透光率的因素,通過單因素實(shí)驗(yàn)分別考察了SiO_2/MOH(M=K或Na)摩爾比、堿試劑、固化溫度對(duì)于防火玻璃的透光率、防火性能、凝膠的發(fā)泡性能及凝膠含水量的影響。采用紅外(FTIR)對(duì)凝膠和發(fā)泡層的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,采用TG-DSC和X射線衍射儀(XRD)測試了兩種凝膠的含水量和發(fā)泡層的耐高溫性能,利用掃描電鏡(SEM)對(duì)發(fā)泡層表面和內(nèi)部形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:防火玻璃的透光率隨著摩爾比SiO_2/MOH(M=Na,K)的增大而降低;其耐火性能隨著摩爾比的增加相應(yīng)提高;同摩爾比條件下硅酸鈉基比硅酸鉀基防火玻璃的耐火性能要好,但其透光率比硅酸鈉基防火玻璃的要低;隨著摩爾比的增大其發(fā)泡層更加致密,具有更多、更小的密閉孔隙。發(fā)泡層具有很好的高溫穩(wěn)定性。硅酸鉀和硅酸鈉凝膠之間的差異主要是凝膠中-Si-O-Si-鍵的含量以及Na~+和K~+粒徑的不同造成的。硅酸鹽類防火玻璃的防火機(jī)理如下:在高溫沖擊下,向火面玻璃首先破碎,夾層膠中的水分吸收熱量變?yōu)樗魵?同時(shí)作為發(fā)泡的動(dòng)力形成很多密閉的小孔,使夾層膠體積膨脹,膨脹的發(fā)泡層起到阻擋火焰、煙霧和降低熱輻射的作用。防火玻璃的透光率與其夾層膠的均勻性有關(guān),均勻性越好其透光率也越高。3.為提高防火玻璃的低溫適用性和耐火極限,通過添加5%乙二醇實(shí)現(xiàn)了灌漿玻璃在-50oC條件下依然具有很好的耐寒性能,通過添加4%的硼酸使15mm厚的灌漿玻璃的耐火極限在62min的基礎(chǔ)上提高了6min,其硅酸鹽凝膠層厚為5mm。4.本文分析了灌漿玻璃中氣泡的來源:漿料的配制過程和固化過程;利用低壓制備和低溫固化或高壓固化來消除凝膠中的氣泡,并利用高溫高壓固化條件實(shí)現(xiàn)了高摩爾高透光率硅酸鹽凝膠的制備。耐輻照測試表明復(fù)合硅酸鹽基防火玻璃在經(jīng)過了100h的測試后,其透光率減少了1.89%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國標(biāo)GB15763.3-2009中10%的要求,表明其有很好的耐候性。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ171.72
【圖文】：

倫敦西部拉蒂默（latimer）大街24層高的格蘭菲塔（GrenfellTower）住宅樓發(fā)生火災(zāi)�；馂�(zāi)首先出現(xiàn)在四層，15分鐘過后，大火迅速蔓延至24層（樓頂）其火災(zāi)狀況如圖1-1a所示。格蘭菲塔住宅樓在建造時(shí)使用的是非防火的玻璃，不具備防火功能，火災(zāi)發(fā)生時(shí)速度蔓延的很快。大火肆虐近12個(gè)小時(shí)之后才慢慢被撲滅，整棟建筑幾乎被燒穿。這次火災(zāi)共有40輛消防車和200名消防隊(duì)員參與撲救工作。6月28日，英國警方稱這場火災(zāi)造成至少80人死亡[7]。2009年2月9日晚8時(shí)27分，在元宵節(jié)晚上燃放的煙花火焰圖 1-1 高層建筑火災(zāi)圖片F(xiàn)ig. 1-1 High-rise building fire picture點(diǎn)燃了建設(shè)中的央視大樓，在27個(gè)消防隊(duì)、85輛消防車、近600名消防官兵的共同努力下，經(jīng)過6個(gè)小時(shí)的艱辛奮斗才將大火撲滅。災(zāi)后的央視大樓如圖1-1b所示，從圖中看出門窗全部被大火燒毀

人員被困在樓內(nèi)。經(jīng)過消防官兵7個(gè)多小時(shí)的浴血中消防官兵共搶救疏散群眾470余名[11]。2015年8月民的高度關(guān)注，本次火災(zāi)的起因是位于天津市濱海生爆炸，這次事故共造成165人遇難、8人失蹤，7汽車、7533個(gè)集裝箱受損[12]。根據(jù)《企業(yè)職工傷亡定統(tǒng)計(jì)，截至到2015年12月10日，經(jīng)核實(shí)這次事故,13]。華人民共和國公安部消防局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014年全，受傷 1513 人，直接財(cái)產(chǎn)損失 47 億元[14]。2015.7 萬起，死亡 1899 人，受傷 1213 人，直接財(cái)產(chǎn)損火災(zāi) 31.2 萬起，死亡 1582 人，傷 1065 人，直接財(cái)2.60.5場所火災(zāi)傷亡人數(shù)分布

圖 1-3 歐盟標(biāo)準(zhǔn) EN 13501-2 中的耐火級(jí)別Fig.1-3 Fire resistance ratings in EN 13501-2國外防火玻璃起步早，20 世紀(jì) 70 年代初，防火玻璃首先出現(xiàn)在英國，尤其是英國和德國防火玻璃發(fā)展最為迅速，先后制定了“建筑防火規(guī)范”和“建筑構(gòu)件防火試方法”以及“高層民用建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定”[51]。 歐美發(fā)達(dá)國家防火玻發(fā)，生產(chǎn)和應(yīng)用都居世界前列。目前國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)主要生產(chǎn)單片銫鉀防火玻丙烯酰胺類有機(jī)復(fù)合防火玻璃[39,54-55]。高端復(fù)合防火玻璃市場基本上被國外廠商頓、圣哥班、Schott、AGC 所壟斷。英國皮爾金頓集團(tuán)有限公司成立于 1826 年，作為世界上最大的跨國玻璃制造公，皮爾金頓主要生產(chǎn)建筑玻璃、汽車玻璃和太陽能玻璃。皮爾金頓為全球提供各產(chǎn)品。皮爾金頓提供了全面的防火玻璃產(chǎn)品，皮爾金頓公司旗下有五種防火玻璃別是：Pilkington Pyrostop 、Pilkington Pyrodur 、Pilkington Pyrodur Plus、Pilkingtclear 、Pilkington Pyroshield 2 。

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本文編號(hào)：2789080