建筑装修工程质量控制的探讨分析

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依据火灾可燃物的热解着火行为之不同，一般来说可以将固体可燃物分成碳化型(charring)及非碳化型(non-charring)两大类，碳化型材料受热后在加热方向上存在由外到内的温梯度，并由表面开始产生热解，且其热解是分层进行的，当其热解挥发分达到一定量值时，若有氧化剂的存在，足够高的温度下将产生着火，随着热解与燃烧的进行，此类材料之表面会有大量的焦碳覆盖，焦碳层的形成会使表面热阻增大，使得材料表面温度上升，并在材料内部形成更大的温度梯度，进而影响材料之热解与燃烧速率，此类材料大都是天然的，其中木材就是这类材料的典型代表。非碳化型材料受热后短时间内即软化流动，其热解和着火类似于液态燃料，能完全热解燃烧，一般不会有残留物存在，这类材料大都是人工合成的塑料制品，其中以PMMA为典型代表。引述据火灾资料统计，世界各国火灾事故中建筑物火灾造成的损失占首要位置，而其中约21％与木材、织物等固体可燃物有关，损失巨大的住宅建筑火灾中，约有70％与建筑物室内装修用的木质材料有直接关系。由此建筑火灾之主要可燃物种类及燃烧特性，本研究将以木材进行探讨，再由主要影响燃烧过程之材料性质加以界定，并研拟所须之试验标准，以供性能设计与仿真之须。碳化型材料(如木材)之热解与着火过程是一个及其复杂的物理与化学变化的过程，在外界热辐射作用下，构成木材之纤维素等天然有机高分子在热解反应作用下发生了一系列复杂的断键、解聚、分解与重组的过程，生成了固态的焦碳、焦油及液态水，同时析出大量的挥发分气体，一旦到达着火极限，在试体的表面产生明火。另一类在低辐射加热下或是氧气含量不足的情况下可燃物发生了一种自加热式的着火(燃烧)方式被称为炽热化着火(阴燃)，这类燃烧方式只可能发生在多孔的可燃物(如香烟等)。据Gohlieb之分析结果，不论什么树种的木材，其元素组成分为：C：50％、H：6％，由此推定木材之分析实验式为C1.5H2.1O1.0，木材之含氮量在0.5％以下，灰分之含量依树种而异，温带树种之灰分含量约为1％以下，因边材含有蛋白质，所以边材之含氮量较心材高。木材之元素组成虽不论何种树种皆类同，但是其木材之化学组成分，不但在树种之间有差异，同时在同一树干上因部位不同亦生差异。木材之化学组成分呈不均一分怖于各部位，且组成分为相当复杂之物质。木材之主成分为纤维素、半纤维素、木质素，副成分为油脂、树脂、萜类、单宁、色素以及氮化合物。整理出木材三种主成分之热解温度区间，半纤维素在200~260℃，纤维素在240~350℃之间，而木质素在280~500℃之间。木材之热解历程如下，当温度到达100℃之后，其内部的水分就开始发生蒸发，随着温度的进一步升高，缓慢的热解反应释放出少量的挥发份，材料的重量开始发生变化，当温度处在200℃到280℃之间时，热解反应较为缓慢且被认为是吸热的(主要是半纤素的热解过程)，此时反应主要产生了二氧化碳、乙酸以及水蒸气，热解反应的加速阶段时在温度达到280℃到500℃之间，如果此时的环境气氛是惰性的，当温度高过500℃材料的重量变化不大，但是如果环境中有氧气存在，温度达到280℃到500℃之间时的热解反应是强烈的放热反应(主要是纤维素及木质素的热解过程)，而且高过500℃后由于碳化部分之缓慢燃烧，使得材料的重量逐渐减少。根据空气气氛下木材热解(燃烧)失重过程的两个阶段特性，利用”双组分两阶段”反应表现动力学模型来描述该过程。（式略）在木材热解与着火过程中几何结构的变化方面，当表面温度达到300℃以上时，其碳化层就要发生收缩并在表面出现裂纹，这些裂纹的出现会使得热解产生的挥发份更加容易析出，且随着碳化层的变厚，裂纹的深度及宽度变大，这样表面碳化层出现体积收缩及开裂的主要原因，由于水分蒸发，挥发份的析出，以及木材内部大分子机构重整使得其表层发生了收缩，又由于碳分子的重新结合以及空隙之间的引力作用使得碳化层开始发生开裂，并随着碳化层的加深裂纹也越来越大、越深，为促使与仿真输入数据的质量高度相关的火灾模式计算的准确度增加，重点是房间火灾的区域模式，但其它类型的数学火灾模式也需许多相同的输入变量，提供数学火灾模式需作为输入值的材料性质，提供各项输入变量如下所列：空气/燃料比、燃烧效率、对流热传递系数、密度、放射率、逸入系数、火焰扑灭系数、火焰散布参数、燃烧热、气化热、裂解热、热释放率、引燃温度、质量损失率、物种产生速度、裂解温度、比热、热传导、及热惯性。综上所述，材料在受热或处于高温环境下时会有不同反应特性，这些特性在火灾进展过程中会递次出现，对于火灾危害因子效应或助长或消灭。居室火灾若建筑物或居室发生火灾，依室内火灾温度的变化大致可分成4阶段。a.「起火期」：造成起火的原因一般有香烟引燃沙发或引燃垃圾桶纸张进而引燃其外围家具或窗帘等的燃烧，或因电气器具过热引燃衣物或床垫，或来自邻房的延烧等火源，此阶段时间可能很短暂，也可能非常长的引火时间，皆称为「起火期」。b.「成长期」：一旦起火期引燃更多材料或壁装材料着火，使得燃烧加剧，室内火灾温度快速升高，此时即进入「成长期」，燃烧火焰从燃烧点（区）扩展至邻近材料或传递至火焰所及稍远处，形成延烧（firespread）现象，假如有过量热能产生，且有热能回馈的话，延烧将加剧加速。影响此过程若干物理性、几何因子、包括可燃物之形状及配置方向，有无边缘、角落，邻近有无反射热能之表面等。c.「全盛期」「闪燃」：在火灾持续成长的过程当中，热裂解产生的可燃性气体会在室内高处蓄积，当该气体与空气之混合气体浓度达到燃烧界限，且温度已达到多数材料之着火点或以上，将使室内全体陷于火焰之中，由局部燃烧瞬间扩大到全体燃烧，「闪燃」可能产生，或火势旺盛、温度持续在高温领域的时期，称为全盛期。由于此阶段会发生温度急遽上升、烟及燃烧气体量激增、氧气浓度急速减少、压力变化等现象，人在室内已难以存活，所以所有人员应在此之前逃避至安全之处，此阶段之持续时间依可燃物量与空气之供给量而定。d.「衰退期」：为居室火灾最盛期后火势趋小之阶段，室内温度开始下降，地板上呈现残物燃烧状态，一直至熄灭为止。由火灾历程之中，火灾扩大受材料特性影响之关键时期是从起火至全盛期(或闪燃)阶段为止，在此期间内，其延烧烧现象系由室内可动火载量配置与内装材料特性所决定。因此装修材料在预防火灾发生及阻止延烧扩大功能方面所扮演角色十分重要。