熱對材料之效應

熱對材料主要有下列效應：

(1)昇溫

在火熱下，材料之溫昇速率、到達最高溫度等特性是影響防 火性能的最基本性質；後述之熱分解、著火、燃燒或變形、破壞、

強度降低等性質，均與材料之昇溫特性有密切關係。在火場中，熱 的供給來自材料四周外部，包括火焰之輻射與對流，燃燒氣體之熱 傳導或對流，及與熱源鄰接部位之熱傳導。另外，表面有披覆材料 或塗料時，則藉經由這些材料之熱傳導也可獲得熱的供給。材料因 加熱所表現之昇溫舉動，及昇溫速率及上昇溫度之變化，受到熱供 給速率、溫度梯度、材料之比熱、熱傳導率、熔融及氣化之潛熱及 其他物理性質所影響。

材料昇溫的過程可視為一乾燥脫水過程；隨著溫度增高，內部 自由水、結合水，甚至結晶水將逐漸釋出。有機材料通常在 100~200

℃溫度下，內部水分已完成蒸發而變得乾燥，同時開始熱分解階 段，而不少無機材料之組成含有結晶水，如混凝土、石膏、石綿，

一旦昇至高溫，結晶水放出，強度即急速減低。

(2)熱分解

所有有機材料在高溫下均會發生熱分解現象，通常熱分解所 需的溫度越高，其耐熱性能越好，發生著火、燃燒的可能危險性就 越低。此外，熱分解過程中所生成之有害氣體及煙粒子，對於人員 之危害性亦不可忽視。因此，有機材料在熱分解階段之熱分解開始 溫度、分解潛熱、熱分解機制及速率、可燃及不可燃氣體之生成量、

煙生成量（含固體、液體微粒子）、固形炭殘渣生成量等特性，應 特別注意。

有機高分子材料在熱分解階段前後，有時會有軟化、熔化、融 滴、焦炭化等現象，另外，無機質材料，如石灰岩、大理石等石灰 質材料，在大約 800℃的溫度℃即開始分解而釋出碳酸氣體，此時 材質趨於崩解，強度亦顯著下降。

（3）著火、燃燒

材料本身或部分組成成份若為有機質材料，在特定溫度下，若 因熱分解產生足量可燃氣體且空氣供給充足，又有適當引火源時即 可點火發火（Pilot ignition）而開始燃燒，若材料本身具高能量，

甚至可自發著火（Spontaneous ignition）。

（4）變形破壞 a.軟化、熔化

大多數熱可塑性高分子材料在溫度上昇至 200~300℃時，即會 軟化、熔化而發生變形、融滴、脫落，同時喪失原有的強度、機能。

因此，用於建材之塑性高分子材料，除儘可能提高軟化點或熔點外

（效果有限），另採用不燃性纖維摻混其中，如玻璃纖維，除能強 化常溫時之機械性能亦可改善高溫時之耐熱、耐燃性。無機材料之 玻璃、金屬類材料在相當高溫下時亦會發生軟化、熔化，例如一般 建築物平板玻璃之軟化點約 730℃，鋁合金之熔點約 650℃。鋼材 熔點在 1400℃以上，鋼合金熔點在 910℃以上，在一般火災溫度下 不必擔心熔化問題，然而在 400~500℃則有潛變變形之虞。

b.龜裂、脆化

材料一遇火熱常發生龜裂、變形、脆化的主要原因，乃是熱 膨脹、熱收縮所致。有機材料中熱固性高分子材料及木質系材料，

高溫下不會軟化、熔化而是炭化、龜裂，無機材料則因內部組成份 之熱膨脹、收縮特性不一致，或水分（水蒸氣）釋出，亦常見龜裂、

脆化，甚至碎裂等現象。

（5）結構強度變化

特別應重視高溫下強度性能者，主要是結構柱、樑、耐力壁等 之構成材料。這些結構用材在承受到火災溫度的情況下，仍需保持 原有的安全強度。木構造採用之大斷面膠合集成材，則需依目標耐 火時效設計安全斷面尺寸。木材一遇火熱，表面即炭化、龜裂，但 外部炭化層能提供阻隔熱與空氣功能，可保護內在完好木材，如斷 面過小的話，仍然有安全顧慮。

綜上所述，材料在受熱或處於高溫環境下時會有不同反應特 性，這些特性在火災進展過程中會遞次出現，對於火災危害因子效 應或助長或消滅。