曾秀梅 黃貴勇
(廣州市穩(wěn)建工程檢測有限公司)
平板狀建筑材料及制品,顧名思義就是適用于建筑平面狀態(tài)下使用的材料或制品,主要包括各種類型的木材、塑料、石膏板等,廣泛應(yīng)用于建筑和裝修領(lǐng)域。建筑材料的燃燒性能是衡量建筑材料在火災(zāi)中安全性的重要指標,對于保障建筑物的防火安全具有重要意義。然而,由于建筑材料種類繁多,不同材料之間的燃燒性能存在巨大差異,因此進行燃燒性能檢測是必要的。本文旨在介紹和探討現(xiàn)有的建筑材料燃燒性能檢測方法和標準,以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考和幫助。我國現(xiàn)用保溫材料一般分為A、B1、B2、B3四個等級,分別對應(yīng)不燃材料(制品)、難燃材料(制品)、可燃材料(制品)、易燃材料(制品)。為有效降低外立面火災(zāi)發(fā)生,2014 年調(diào)整的規(guī)范要求建筑保溫材料必須滿足A 級或B1級。然而,仍有一些建筑使用易燃、可燃材料作為高層民用建筑外墻外保溫材料,使得火災(zāi)發(fā)生的可能性大大增加,從而危害到人民群眾的人身安全及財產(chǎn)安全。
此外,一些施工中的違規(guī)操作也可能引發(fā)火災(zāi)。比如,施工人員違規(guī)進行電焊作業(yè),電焊火花引燃了下方腳手架平臺上堆放的保溫材料。這種不規(guī)范行為不僅容易引發(fā)火災(zāi),還可能造成人員傷亡。
建筑外墻保溫材料火災(zāi)主要是由建筑外墻保溫材料的燃燒性能不達標和使用不規(guī)范等引起的:2021 年11 月西昌商業(yè)大樓裝修工地發(fā)生火災(zāi)事故;2023 年6月,上海靜安區(qū)一多層公共建筑發(fā)生火災(zāi)。據(jù)了解,該建筑的外墻使用了一種易燃的保溫材料;2023年8月山東濱州一正在施工階段的建筑發(fā)生火災(zāi),據(jù)消防人員稱是保溫材料引起火災(zāi);2023年8月天津市南開區(qū)一大廈起火,是外墻保溫層材料引起的火災(zāi)。
建筑材料的燃燒性能檢測一般按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》標準進行。該標準將建筑材料及制品的燃燒性能分為A、B1、B2、B3四個等級,分別對應(yīng)不燃材料(制品)、難燃材料(制品)、可燃材料(制品)、易燃材料(制品)。
目前,國內(nèi)外針對建筑材料燃燒性能檢測的試驗方法和標準存在多種,主要包括垂直燃燒試驗、水平燃燒試驗、煙密度試驗、火焰蔓延速度試驗等。這些方法和標準根據(jù)不同的測試要求和應(yīng)用場景,制定了相應(yīng)的試驗條件和評價標準,是進行燃燒性能檢測的重要依據(jù)。
其中,垂直燃燒試驗和水平燃燒試驗是較為常用的燃燒性能檢測方法。垂直燃燒試驗主要測試材料的垂直燃燒性能,通過觀察材料在規(guī)定時間內(nèi)的燃燒速度、火焰高度、燃燒持續(xù)時間等指標來評價其燃燒性能。水平燃燒試驗則主要測試材料的水平燃燒性能,通過觀察材料在規(guī)定時間內(nèi)的燃燒速度、可燃性、火焰蔓延速度等指標來評價其燃燒性能?,F(xiàn)在我們針對建筑材料比較常用的幾種燃燒檢測來探討。
建筑材料A級燃燒檢測是按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》標準進行的一種燃燒性能檢測,其燃燒級別最高。其中A1 級燃燒檢測也是一項比較嚴格的燃燒性能檢測,要求材料具有極好的阻燃性能。在進行建筑材料A1 級燃燒檢測時,主要需要檢測兩個性能指標:燃燒熱值的測定和不燃性試驗。首先要選取具有代表性的試樣,按照相對應(yīng)的試驗方法進行檢測,根據(jù)兩個參數(shù)數(shù)據(jù)來判定是否符合A級燃燒要求。
燃燒熱值的測定,是在恒定的熱容量的氧彈量熱儀中,來測定并獲取材料的燃燒熱值,是指材料完全燃燒時釋放的熱量。高燃燒熱值意味著材料在燃燒時會產(chǎn)生更多的熱量和煙霧,對周圍環(huán)境和人員安全構(gòu)成更大威脅。比較常用的幾種建筑材料的熱值數(shù)據(jù)見表1。
表1 比較常用的幾種建筑材料的熱值數(shù)據(jù)
表2 擠塑板(XPS)不同厚度的單體燃燒個別代表性數(shù)值對比表
以上數(shù)據(jù)可以看出建筑材料熱值:蒸壓加氣混凝土砌塊<?;⒅闊o機保溫砂漿<巖棉<玻璃棉<紙面石膏板
不燃性試驗,是指材料在高溫下不易燃燒或迅速熄滅的性能,這是評價材料防火性能的重要指標。按照標準要求選取五個圓柱形的試樣,將其置于燃燒試驗爐中(圖1),穩(wěn)定(750±5)℃至少30min,觀察其燃燒情況并記錄相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)(主要數(shù)據(jù)信息有爐內(nèi)溫升、質(zhì)量損失率和持續(xù)燃燒時間)。根據(jù)試驗結(jié)果,與標準評判要求進行比較,以確定樣品是否滿足A 級要求。玻璃棉樣品燃燒前及燃燒后的對比圖見圖2。
圖1 不燃性試驗高溫爐
圖2 玻璃棉樣品燃燒前及燃燒后的對比圖
建筑平板狀材料的B1級燃燒試驗需進行單體燃燒試驗和可燃性試驗,該試驗方法用于測定建筑平板狀材料(如外墻保溫板等)的燃燒情況,以評估其在火災(zāi)中的安全性能。
目前建筑外墻或者屋面保溫材料,主要用到絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS),下文簡稱為擠塑板。一組擠塑板(XPS)樣品的燃燒圖見圖3。
圖3 一組擠塑板(XPS)樣品的燃燒圖
在建筑平板狀材料單體燃燒試驗中,主要考察以下幾個指標:燃燒增長速率指數(shù)(FIGRA)、試樣受火于主燃燒器最初600s 內(nèi)的總熱釋放量(THR600s)、試樣受火于主燃燒器最初600s 內(nèi)的總產(chǎn)煙量(TSP600s)、及目測火焰橫向蔓延長度(LFS)。其中熱釋放速率過高可能導致火災(zāi)迅速蔓延,給消防救援帶來困難。在具體操作時,將待檢材料制成規(guī)范要求規(guī)格的試樣,置于單體燃燒試驗爐中,用標準的火源點燃,測量其燃燒性能指標。在進行試驗時,需要嚴格按照標準和規(guī)范進行操作,比如燃燒前要先進行設(shè)備校準程序,如光系統(tǒng)的校準、氧氣分析儀的校準、二氧化碳分析儀的校準、丙烷質(zhì)量流量的校準,以確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。
以上數(shù)據(jù)顯示,擠塑板的單體燃燒試驗產(chǎn)生的幾個燃燒數(shù)據(jù),會因厚度的增加而增加。
需要注意的是,建筑材料B1級燃燒檢測是對材料燃燒性能的一種評估,但并不是說所有的B1級材料都會在火災(zāi)中表現(xiàn)出同樣的燃燒性能。在進行試驗時,需要嚴格按照標準的試驗方法和操作要求進行,不得隨意更改或忽略任何數(shù)據(jù),確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。因此,在實際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的場所和要求選取符合燃燒性能等級的材料,并采取相應(yīng)的防火措施,以保障建筑物的安全。
建筑材料B2級為可燃材料,其燃燒性能較低??扇夹允侵覆牧显谝欢l件下能夠燃燒的程度和速度。材料的可燃性與其燃燒時的火勢大小密切相關(guān)。
在進行B2級燃燒檢測時,需要注意以下事項:
⑴需要選取具有代表性的樣品,并對試樣的尺寸和受火面進行處理。試樣的尺寸應(yīng)符合相關(guān)標準要求,受火面應(yīng)平整、無縫隙、裂紋或孔洞等缺陷。
⑵試驗前需要對試樣在(23±2)℃,(50±5)%狀態(tài)下調(diào)節(jié)不少于48h,以確保其含水率、溫度和濕度等參數(shù)符合標準要求。
⑶在安裝試樣時,需要將試樣牢固地固定在支架上,以避免試樣在試驗過程中發(fā)生不必要的位移。
⑷需要調(diào)整好燃燒器的位置,使火焰能夠均勻地、準確地作用于試樣表面。
⑸在試驗過程中,需要持續(xù)記錄時間,并觀察和記錄試樣的燃燒速度、火焰高度以、試樣的變形及滴落物等情況。
可燃性試驗為了更準確在了解被檢材料的燃燒性能,從而判斷其燃燒性能是否符合要求的重要手段。在實際應(yīng)用中,不僅需要考慮其燃燒性能等級,還需要考慮其實際應(yīng)用場景和防火要求,以選取最適合的材料并采取相應(yīng)的防火措施。
燃燒性能檢測的優(yōu)點主要有:
⑴確保建筑物的安全:建筑材料燃燒性能的檢測可以有效地減少火災(zāi)發(fā)生的可能性,從而保障建筑物內(nèi)人員和財產(chǎn)的安全。
⑵提高建筑物的質(zhì)量:通過燃燒性能檢測,可以發(fā)現(xiàn)并解決建筑材料中存在的問題,從而提高建筑物的整體質(zhì)量和安全性。
⑶增強建筑物的耐久性:燃燒性能檢測可以判斷建筑材料是否具有良好的耐久性,從而為建筑物的長期使用提供保障。
⑷節(jié)約能源:高性能的建筑材料可以有效地減少能源消耗,提高能源利用效率,從而為建筑物的綠色能源及可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。
然而燃燒性能檢測有存在一些缺點:
⑴檢測成本較高:進行建筑材料燃燒性能檢測需要專業(yè)的設(shè)備和人力,因此檢測成本相對較高。
⑵檢測周期長:由于檢測過程復雜,因此需要較長的檢測周期,可能會影響建筑工地的進度。
⑶檢測結(jié)果易受干擾:檢測結(jié)果可能遇到一些不確定因素,受到環(huán)境、設(shè)備、操作人員等因素的影響,例如,在垂直燃燒試驗中,點燃材料時需確?;鹧娉浞纸佑|材料表面,否則會導致燃燒速度不準確。在水平燃燒試驗中,需要嚴格控制試樣的放置位置和角度,否則會影響火焰蔓延速度的測試結(jié)果。因此,對于不同材料在不同條件下的燃燒性能測試,需要充分考慮環(huán)境因素和材料特性對測試結(jié)果的影響,避免簡單套用標準和經(jīng)驗。
此外,對于一些特殊類型的建筑材料,如金屬面硫氧鎂夾心板、復合保溫板等,其燃燒性能檢測還需要按照特定的標準或規(guī)范進行。這些標準或規(guī)范通常會更加詳細地規(guī)定試驗方法、試驗條件、試驗結(jié)果的處理等方面的內(nèi)容,以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。
建筑材料燃燒性能檢測在目前的建筑行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用:
首先,在建筑設(shè)計和施工過程中,燃燒性能檢測是必不可少的環(huán)節(jié)。通過檢測,可以確定建筑材料的燃燒性能是否符合設(shè)計要求和相關(guān)標準,從而保障建筑物的安全性和穩(wěn)定性。
其次,建筑材料燃燒性能檢測也應(yīng)用于建筑材料的研發(fā)和生產(chǎn)過程中。通過檢測,可以評估材料的可燃性、煙氣毒性、熱釋放等性能,為材料的研發(fā)和生產(chǎn)提供依據(jù)。
此外,建筑材料燃燒性能檢測還應(yīng)用于火災(zāi)調(diào)查和事故分析中。通過檢測,可以判斷火災(zāi)的原因、火勢蔓延的途徑以及火災(zāi)對建筑物的影響,為事故處理和法律追究提供證據(jù)。
建筑材料的燃燒性能檢測是保障建筑物防火安全的重要措施。通過對不同建筑材料進行燃燒性能檢測,可以了解其燃燒特性,為建筑設(shè)計和防火安全提供依據(jù)。為了防止建筑外墻保溫材料火災(zāi)的發(fā)生,一方面應(yīng)選用符合規(guī)范的保溫材料,另一方面還應(yīng)加強施工管理,杜絕違規(guī)操作。此外,中華人民共和國應(yīng)急管理部令 第5 號《高層民用建筑消防安全管理規(guī)定》已經(jīng)規(guī)定,禁止使用易燃、可燃材料作為高層民用建筑外墻外保溫材料,這也是降低火災(zāi)風險的重要措施。然而,現(xiàn)有的燃燒性能檢測方法和標準仍存在一定的局限性和不足,需要進一步研究和改進。未來,隨著新材料和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),建筑材料的燃燒性能檢測技術(shù)也將不斷發(fā)展和完善,為保障建筑物的防火安全提供更加科學和可靠的支持。