竹制腳踏板防火作用

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竹材可制作人造板、竹炭、竹醋液及竹纖維等。竹材作為建筑材料具有成本低廉、安全舒適、經(jīng)久耐用、有利于可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保等優(yōu)點。竹子是一種天然高分子化合物，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，含有碳、氫、氧等元素，這些元素以能量較低的共價鍵結合，如果外界提供足夠的熱能，竹材就會分解產(chǎn)生竹炭和木煤氣等易燃物質(zhì)。在建筑中使用的竹材、竹件大多暴露在空氣中，遇到火源很容易著火，且火焰蔓延速度很快。2010年11月1S日，上海膠州路一棟高層公寓起火，造成了58人遇難、71人受傷的特大事故，其火勢迅速蔓延并難以控制的主要原因即為建筑物腳手架上的尼龍織網(wǎng)和竹制腳踏板極易燃燒。因此，有必要對竹材或竹制產(chǎn)品進行相應的阻燃處理。目前，國內(nèi)外在木材阻燃方面已有較深入的研究，但在竹材防火阻燃方面的研究還很少。筆者利用自制硅溶膠和鋁溶膠等無機阻燃體系對建筑施工中常用的竹制腳踏板進行防火阻燃研究，以期使竹片具有較好的防火阻燃性能，從而降低建筑施工過程中竹制腳踏板起火燃燒的可能性。

1試驗部分

1．1試驗原材料

硅酸鈉(CP)，鋁酸鈉(CP)，鹽酸(CP)，建筑用于竹片腳踏板制成的竹條(100mm×5mm×10ram)。

1．2阻燃體系的配制

硅溶膠(鋁溶膠)的制備：稱取一定質(zhì)量的硅酸鈉(鋁酸鈉)置于1000mL燒杯中，加適量的水，磁力攪拌至充分溶解，然后在攪拌狀態(tài)下滴加適量鹽酸，制得硅溶膠(鋁溶膠)體系。

1．3竹片的阻燃處理

常壓條件下樣品的處理：將在烘箱中11O℃干燥72h的竹片樣品浸沒在硅溶膠(鋁溶膠)中，浸漬一定時間后將樣品取出，干燥。減壓條件下樣品的處理：利用循環(huán)水真空泵，先將烘干的竹條置于抽濾瓶中真空(0．097MPa)處理30min，然后迅速向抽濾瓶中加入硅溶膠，繼續(xù)抽真空處理一定時間，取出樣品，干燥。

1．4樣品載藥率(R)的計算

載藥率：竹片經(jīng)阻燃處理、干燥后質(zhì)量增加的百分數(shù)為載藥率，計算見式(1)。R一(W，一W)／w×100(1)式中：w為阻燃處理前竹片的質(zhì)量；W為阻燃處理、干燥后竹片的質(zhì)量。

1．5樣品氧指數(shù)的測定

利用HC一2型氧指數(shù)測定儀對阻燃處理后的竹片進行氧指數(shù)測定。

2結果討論與分析

2．1不同阻燃體系對竹片阻燃效果的影響

分別制備HSiO和A1(OH)。質(zhì)量分數(shù)為10的硅溶膠體系和鋁溶膠體系，然后將1l0℃干燥72h的竹片在上述硅溶膠或鋁溶膠體系中于常壓下浸漬4h，取出稱量，再放人烘箱中于100℃干燥24h，稱量并記錄不同干燥時間后樣品的質(zhì)量。干燥過程中樣品質(zhì)量隨時間的變化，見圖1所示。由圖1可見，硅溶膠處理的竹片干燥1h后基本達到恒重，而鋁溶膠處理的竹片干燥8h后才基本達到恒重，說明樣品中浸注的硅溶膠和鋁溶膠在干燥過程中的失水速率不同。硅溶膠的膠團結構，如圖2所示，硅溶膠中的水通常以3種形態(tài)存在：

(1)自由水，在加熱到約110C之前完全失去；

(2)吸附水，在加熱到14O～220。C時失去；

(3)結構水，在加熱到400～700。C時失去。鋁溶膠的膠團結構，如圖3所示。鋁溶膠受熱時，在2O～500℃會持續(xù)脫水失重，包括脫去分子水(低溫)和結構水(高溫)?？梢?，硅溶膠和鋁溶膠在受熱時的脫水過程不同。

2．2浸注壓力對竹片阻燃效果的影響

先將1]0。C干燥72h的竹片置于抽濾瓶中抽真空(0．097MPa)處理30min，然后迅速向抽濾瓶中加入含1OHSiO的硅溶膠，繼續(xù)抽真空處理4h，取出樣品，稱量，再放入烘箱中于100℃干燥24h，稱量并記錄不同干燥時間后樣品的質(zhì)量，結果如圖4所示。圖4表明，真空條件下硅溶膠浸注竹片的失重大于常壓下浸注竹片的失重，說明真空條件下浸入到竹片內(nèi)部的硅溶膠和水較多，因此得到的樣品干燥至恒重的時間(8h)要明顯長于常壓條件下制備樣品的時間(1h)。{煤叫IJh圖4干燥過程中樣品質(zhì)量隨時間的變化常壓和真空條件下浸注竹片的性質(zhì)如表2所示。由表2可見，不同壓力條件下制備的樣品中硅溶膠的脫水率基本相同，但在真空條件下制備樣品的載藥率為1．38，高于常壓條件下制備樣品的載藥率(0．61)，這是由于真空處理時竹片內(nèi)部的空氣減少，形成負壓，有利于硅溶膠的滲入。另外，真空條件下所到樣品在100。C干燥24h后，氧指數(shù)為29，高于常壓條件下制備樣品的氧指數(shù)(25)。

2．3HSiO含量對竹片阻燃效果的影響

設計配制了不同HSiO含量的硅溶膠體系，按2．2中的試驗步驟用制備的硅溶膠對竹片進行阻燃浸注處理。所得樣品在干燥過程中質(zhì)量隨時問的變化，見圖5所示。從圖5可見，不同HSiO含量的硅溶膠浸注竹片的干燥規(guī)律基本相同，均需干燥約8h才能達到恒重，但浸注在竹片中的硅溶膠的脫水率隨硅溶膠中HSiO質(zhì)量分數(shù)升高而呈下降趨勢，見表3。在試驗研究范圍內(nèi)，樣品的載藥率隨硅溶膠中HSiO質(zhì)量分數(shù)升高而增加，其氧指數(shù)也呈現(xiàn)遞增趨勢，表明硅溶膠中HSiO的含量越高，所得樣品的防火阻燃性越強。

3結論

(1)在對竹片進行阻燃浸注處理時，硅溶膠比鋁溶膠具有更強的滲透能力，能夠更好地滲入到竹片的內(nèi)部；

(2)真空條件下對竹片進行阻燃浸注處理有利于提高其載藥率和氧指數(shù)，可提高竹片的防火阻燃性能；

(3)竹片浸注硅溶膠的時間越長，其載藥率和氧指數(shù)越高，即其防火阻燃性能越好；

(4)硅溶膠體系中HSiO的含量越高，用其浸漬竹片所得樣品的載藥率和氧指數(shù)越高，防火阻燃性越強；

(5)竹片在浸注硅溶膠前的不同處理方式及阻燃樣品的不同處理方式對樣品的載藥率和氧指數(shù)均有較大的影響；

(6)阻燃處理前將竹片進行抽真空脫氣處理，再在真空條件下進行硅溶膠浸注，然后室溫干燥，這樣得到的樣品具有較高的載藥率和氧指數(shù)，防火阻燃性能較強；

(7)經(jīng)過硅溶膠阻燃處理的竹片在清水中浸泡一段時間后，阻燃組分會有少量流失，但最終的樣品仍具有較好的防火阻燃性能。