徐發(fā)良， 劉東發(fā)， 袁嘉偉， 尹碧軍， 肖智仁

（廣州市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院， 廣東 廣州511442）

鋪地材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性越來越受到人們的關(guān)注， 并取得了一些研究成果， 但對(duì)于鋪地材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)僅限于單一燃燒性能參數(shù)的分析比對(duì)， 常常出現(xiàn)依據(jù)不同參數(shù)比較結(jié)果不一致的情況， 不能全面綜合地體現(xiàn)鋪地材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性[1-3]。 因此提出一種較為系統(tǒng)的鋪地材料燃燒性能參數(shù)分析方法是有意義的。

目前， 鋪地材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要有被GB 8624 - 2006 《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》[4]引用的GB／T 11785 - 2005 《鋪地材料的燃燒性能測(cè)定 輻射熱源法》[5]和GB／T 8626 - 2007《建筑材料可燃性試驗(yàn)方法》[6]。 GB／T 11785 -2005 中給出了鋪地材料臨界輻射通量和煙氣測(cè)量方法； GB／T 8626 - 2007 給出了在沒有輻射情況下， 用小火焰直接沖擊垂直放置的試樣來測(cè)定建筑制品的可燃性測(cè)量方法。 但是均未提出火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)重要參數(shù)——熱量。 因此在評(píng)估紡織地毯火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)， 加入熱釋放速率、 熱釋放總量等參數(shù)是有可行性的。

1 試驗(yàn)

1. 1 主要材料和設(shè)備

各種紡織地毯 （惠州市東方地毯生產(chǎn)有限公司）。

鋪地材料輻射熱通量實(shí)驗(yàn)裝置 (PZF - 1，南京上元分析儀器有限公司)。

錐形量熱儀(FTT， 環(huán)球 （香港） 科技有限公司)。

1. 2 輻射熱源法

輻射熱源法的基本原理是按照GB／T 11785- 2005 《鋪地材料的燃燒性能測(cè)定輻射熱源法》[6]確定的試驗(yàn)方法和條件， 通過觀察和測(cè)量暴露于傾斜的熱輻射場(chǎng)中的鋪底材料PTT 地毯的火焰?zhèn)鞑デ闆r， 評(píng)估其實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下的燃燒性能，適用于紡織地毯、 軟木板、 木板、 橡膠板和塑料地板以及地板噴涂等各種鋪地材料。 具體試驗(yàn)方法是： 在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)裝置中， 用小火焰點(diǎn)燃水平放置的鋪地材料， PTT 地毯在傾斜的熱輻射場(chǎng)中進(jìn)行火焰?zhèn)鞑ィ?觀察火焰蔓延狀態(tài)和測(cè)量火焰熄滅時(shí)的傳播距離， 并通過實(shí)際輻射通量分布曲線， 將傳播距離轉(zhuǎn)換為臨界輻射通量（火焰熄滅處的輻射通量或試驗(yàn)30 min 時(shí)火焰?zhèn)鞑サ降淖钸h(yuǎn)位置處對(duì)應(yīng)的輻射通量， 兩者中的最低值）。 實(shí)際輻射通量分布曲線在輻射通量標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖1） 允許范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定。 由圖1 可以看出， 火焰熄滅點(diǎn)到零點(diǎn)的距離越近，火焰?zhèn)鞑ピ蕉蹋?對(duì)應(yīng)的臨界輻射通量越大， 阻燃性能越好； 反之越差。 而GB 8624 - 2006《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》[1]主要是根據(jù)鋪地材料的臨界輻射通量對(duì)其進(jìn)行燃燒性能分級(jí)的。

圖1 輻射通量校準(zhǔn)曲線

1. 3 錐形量熱儀法

錐形量熱儀（CONE） 是按照GB／T 16172 -2007 《建筑材料熱釋放速率試驗(yàn)方法》[7]標(biāo)準(zhǔn)要求， 根據(jù)氧消耗原理為基礎(chǔ)的新一代建筑材料燃燒性能測(cè)定儀， 由CONE 獲得的可燃材料在火災(zāi)中的燃燒參數(shù)有多種， 包括熱釋放速率（RHR）、 總釋放熱 （THR）、 有效燃燒熱 （EC）、點(diǎn)燃時(shí)間（TTI）、 煙及毒性參數(shù)和質(zhì)量變化參數(shù)（MLR） 等。 美國(guó)及其它發(fā)達(dá)國(guó)家的一些標(biāo)準(zhǔn)都把錐形量熱儀法確認(rèn)為進(jìn)行材料燃燒性能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法， 錐形量熱儀也成為研究火災(zāi)行為、阻燃性能的常用手段。 輻射熱通量為50 kW／m2，空氣流量為24 L／s， 樣品尺寸為100 mm × 100 mm × 樣品原厚。

2 結(jié)果與討論

2. 1 不同紡織地毯的輻射熱源法試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)GB／T 11785 - 2005 《鋪地材料的燃燒性能測(cè)定 輻射熱源法》 5. 2 隨機(jī)制取20 份不同類別的紡織地毯； 按7. 2 分別試驗(yàn)， 所得數(shù)據(jù)如表1。

表1 不同紡織地毯的輻射熱源法試驗(yàn)結(jié)果

2. 2 不同紡織地毯相同輻射通量的熱釋放速率試驗(yàn)分析

從表1 中選#4、 #7、 #16 三組熱輻射通量相同的試樣根據(jù)GB／T 16172 - 2007 《建筑材料熱釋放速率試驗(yàn)方法》 標(biāo)準(zhǔn)8. 2 及11. 3 進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果如表2 及HRR - t 曲線圖2 ～ 4 （HRR 為單位面積熱釋放速率峰值、t 為時(shí)間）。

表2 三組輻射通量相同的試樣熱釋放速率測(cè)量結(jié)果

圖2 #4 試樣HRR - t 曲線圖

圖3 #7 試樣HRR - t 曲線圖

圖4 #16 試樣HRR - t 曲線圖

由表2 和圖2 ～ 4 看出， 對(duì)于不同類別紡織地毯， 根據(jù)GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)熱輻射通量雖然相同， 但是在GB／T 16172 - 2007 標(biāo)準(zhǔn)中其單位面積熱釋放速率峰值及600 s 內(nèi)單位面積的總熱釋放量有很大的差異。 3 組數(shù)據(jù)中單位面積熱釋放速率峰值最大差值達(dá)到119. 99 kW／m2；600 s 內(nèi)單位面積的總熱釋放量最大差值達(dá)到42. 36 MJ／ m2。 從制造工藝來看， #4 為膠黏類地毯， 材料主要為化學(xué)纖維， 背襯為橡膠， 在熱釋放速率試驗(yàn)時(shí)， 橡膠背襯及纖維能迅速燃燒并釋放大量的熱量， 單位面積熱釋放速率及單位面積總熱釋放量也較其它試樣更大； #7 為平絨簇絨地毯， 材料主要為羊毛， 基底為難燃礦棉， 在熱釋放速率試驗(yàn)時(shí)， 主要由絨毛燃燒，單位面積熱釋放速率及單位面積總熱釋放量都比#4 ??； #16 為圈絨簇絨地毯， 材料主要為化纖， 基底為難燃礦棉， 在熱釋放速率試驗(yàn)時(shí)，主要由化纖燃燒， 單位面積熱釋放速率及單位面積總熱釋放量與#7 較接近。

由此看出， 即使GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)熱輻射通量相同， 但不同材料， 不同工藝的紡織地毯的熱釋放速率、 總熱釋放量都相差非常大， 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也相差甚遠(yuǎn)。這也說明GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地毯類火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是有缺陷性的。

2. 3 試樣厚度對(duì)紡織地毯燃燒性能的影響

根據(jù)GB／T 11785-2005 《鋪地材料的燃燒性能測(cè)定輻射熱源法》 5. 2 制取3 份不同厚度同一膠黏類地毯(背襯厚度一致， 均為3 mm)， 按7.2分別試驗(yàn)， 所得數(shù)據(jù)如表3。

表3 三組不同厚度試樣熱輻射通量測(cè)量結(jié)果

將3 組試樣根據(jù)GB／T 16172 - 2007 《建筑材料熱釋放速率試驗(yàn)方法》 標(biāo)準(zhǔn)8. 2 及11. 3 進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果如表4 及圖5 ～ 7。

表4 三組不同厚度試樣熱釋放速率測(cè)量結(jié)果

圖5 厚度為6 mm 試樣HRR - t 曲線圖

圖6 厚度為9 mm 試樣HRR - t 曲線圖

圖7 厚度為12 mm 試樣HRR - t 曲線圖

由表3 看出， 同一類型不同厚度的紡織地毯對(duì)臨界熱輻射通量影響很小。 厚度增大臨界熱輻射通量稍微有點(diǎn)增加， 但是變化量很小，從6 mm 到12 mm 臨界熱輻射通量只增加了0. 2 kW／m2。 由表4 及圖5 ～ 7 來看， 隨著厚度的增加單位面積熱釋放速率峰值及600 s 內(nèi)單位面積的總熱釋放量都有所增加， 單位面積熱釋放速率峰值增量達(dá)到31. 29 kW／m2， 600 s 內(nèi)單位面積的總熱釋放量增值也達(dá)到了15. 36 MJ／m2。 其中厚度為12 mm 的試樣600 s 內(nèi)單位面積的總熱釋放量明顯高于其它兩組試樣， 由圖7 看出，其HRR - t 曲線圖中在出現(xiàn)熱釋放速率峰值后HRR 值一直保持著較大值， 且還出現(xiàn)了一個(gè)較高值的波峰， 其主要原因是， 試樣厚度越大，實(shí)驗(yàn)中其通過裂解出來的可燃?xì)怏w也更多， 燃燒更猛烈， 釋放的熱量也更大。

這就說明， 同一材料不同厚度的紡織地毯，通過GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)中的7. 2 試驗(yàn)，其臨界輻射通量測(cè)量結(jié)果是很接近的， 其僅僅體現(xiàn)了鋪地材料火焰?zhèn)鞑サ哪芰咏?但是真正發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 其風(fēng)險(xiǎn)是不一樣的， 因?yàn)槠溽尫懦龅臒崃肯嗖钶^大。 試樣厚的釋放的熱量明顯大于厚度小的， 產(chǎn)生的破壞力也會(huì)更大些，可以得出GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地毯類火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是有缺陷性的。

3 小結(jié)

（1） 即使GB／T 11785-2005 標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)熱輻射通量相同， 但不同材料、 不同工藝的紡織地毯的熱釋放速率、 總熱釋放量都相差非常大，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也相差甚遠(yuǎn)。

（2） 同一材料不同厚度的紡織地毯， 通過GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)中的7. 2 試驗(yàn)， 其臨界輻射通量測(cè)量結(jié)果是很接近的， 但是其釋放出的熱量相差較大。

（3） GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紡織地毯類火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是有缺陷性的。 其僅僅體現(xiàn)了鋪地材料火焰?zhèn)鞑サ哪芰Γ?未考慮火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)另一重大要素： 熱量。

（4） 考慮到GB／T 11785-2005 標(biāo)準(zhǔn)的缺陷性， 提出在GB／T 11785 - 2005 標(biāo)準(zhǔn)4. 1 ～ 4. 14規(guī)定的試驗(yàn)裝置中增加測(cè)量熱釋放速率測(cè)試儀的可能性， 或在做紡織地毯試驗(yàn)時(shí)增加GB／T 16172 - 2007 標(biāo)準(zhǔn)中熱釋放速率試驗(yàn)項(xiàng)， 這也是有實(shí)際意義的。

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[3] 舒中俊， 諶強(qiáng). 竹地板與普通實(shí)木地板燃燒性能的錐形量熱計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究 [J] . 火災(zāi)科學(xué),2007, 16 (3) : 148 - 152 .

[4] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB 8624 - 2006： 建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)[S] . 全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第七分技術(shù)委員會(huì). 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2006 .

[5] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB／T 11785 - 2005：鋪地材料的燃燒性能測(cè)定 輻射熱源法[S] . 全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第七分技術(shù)委員會(huì). 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2005 .

[6] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB／T 8626 - 2007：建筑材料可燃性試驗(yàn)方法[S] . 全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第七分技術(shù)委員會(huì). 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2007 .

[7] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB／T 16172 - 2007：建筑材料熱釋放速率試驗(yàn)方法[S] . 全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)第七分技術(shù)委員會(huì). 北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2007 .