摘要:本文采用建筑材料可燃性试验方法、建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法、塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法,分别对挤塑板、聚乙烯发泡棉、地板革这三种材料的燃烧性能进行实验研究。得出三种材料的燃烧性能等级均为B2级,水平燃烧等级均为HB级。挤塑板的垂直燃烧等级为V-0级,聚乙烯发泡棉以及地板革的垂直燃烧等级均为V-1级。地板革的烟密度等级最大,其后分别是挤塑板与聚乙烯发泡棉。目前的研究结果可以作为室内装饰材料选用的依据。
目前,装饰材料大致分为以下几类:地面装饰材料、吊顶装饰材料、厨卫装饰材料、室内隔墙材料、外墙装修材料、内墙装修材料。在对火灾案例分析之后我们可以知道:装饰材料的选取对于火灾发生、发展以及蔓延具有很大的影响[1,2,3]。所以对装饰材料进行研究,不仅是为了得出其相应的性能,更重要的是能通过其性能来判断其危险性,对其作出相应改进,来减少人们在生活中的火灾危险因素[4,5,6,7]。
目前的工作选取挤塑板、聚乙烯发泡棉和地板革三种常见的室内装饰材料,通过对这三种装饰材料的燃烧特性和发烟特性的研究,可以了解由其制成的装饰物在火灾中的放热与发烟机理,以便我们在预防该类火灾发生或火灾发生后能够做出有效的措施,并且做到最大化的减少火灾造成的人员伤亡与财产损失。另外,通过对其燃烧性能的研究,也可在选择材料时有所指向,燃烧性能差的和燃烧速率慢的材料在火灾发生时能够减慢火势扩散速度并且为救援提供宝贵的时间。
1、实验
1.1 实验材料
用于室内装饰材料燃烧及发烟特性研究的材料选用挤塑板、聚乙烯发泡棉和地板革。
1.2 实验设备
建筑材料可燃性实验使用的仪器为苏州菲尼克斯质检仪器有限公司生产的建筑材料可燃性测试仪(PX-07-003)。水平垂直燃烧实验使用的仪器为北京鑫生卓锐科技有限公司生产的CZF-5型UL94垂直水平燃烧测定仪。建筑材料燃烧或分解的烟密度实验使用的仪器为苏州菲尼克斯质检仪器有限公司生产的建筑材料烟密度测试仪(PX-07-008)。
2、结果与讨论
2.1 建筑材料可燃性实验
根据GBT8626-2007要求进行实验后,得出三种材料的实验数据,如表1-3所示。
根据GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中第5.1.1条款平板状建筑材料及制品的燃烧性能等级判据规定,本次实验选用的挤塑板符合B2级材料的要求,故判定其燃烧性能等级为B2级,属于可燃材料。根据GB8624-2012中第5.1.2条款中铺地材料燃烧性能等级分级判据规定,地板革燃烧等级属于B2级,是可燃材料。根据GB8624-2012中第5.1.1条款平板材料及制品燃烧性能等级分级判据规定,聚乙烯发泡棉燃烧性能等级为B2级,属于可燃材料。
2.2 建筑材料水平与垂直燃烧实验
根据GB/T2408-2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》要求进行实验后,得出三种材料水平燃烧的实验数据,如表4-6所示。
挤塑板在燃烧过程中为持续有焰燃烧,且火焰前端超过100mm标线位置,但其线性燃烧速率未超过规范中第8.4条HB级材料判据c所规定的值,故可以确定挤塑板属于HB级材料。
聚乙烯发泡棉在点燃的情况下火焰前端到达25mm标线处,移走点火器后能持续进行有焰燃烧,切火焰前端能够到达100mm标线处,所以其损坏长度均为75mm。根据计算所得数据以及聚乙烯发泡棉在实验中的燃烧情况,依照规范中第8.4条判据可以得出聚乙烯发泡棉属于HB级材料。
实验过程中,对地板革进行30s的引燃后移开点火装置,地板革的火焰并未继续进行燃烧,且火焰前端没有超过25mm线处,由实验现象以及结果可知,试样在引燃源移去后,没有可见的有焰燃烧,符合HB级材料的判据,所以地板革属于HB级材料。
三种材料垂直燃烧的实验数据,如表7-9所示。
在进行其实验的过程中,第一次施焰后,试样上的火焰没有熄灭而是持续燃烧直到试样完全燃尽。所以其不需要进行第二次施焰,因此第二次施焰时间为0,第二次余辉时间也为0。根据判据给出的条件,可以得出挤塑板的垂直燃烧等级为V-0级。
使用点火装置对聚乙烯发泡棉试样条进行点火10s然后移走点火装置后,试样持续进行燃烧,直至试样殆尽后火焰熄灭,所以不需要对其进行二次施焰。综上所述,聚乙烯发泡棉可以归类为V-1级材料。
按照实验步骤对地板革进行实验的过程中,第一次施焰10s后,火焰燃烧一段时间后熄灭,根据要求对其进行二次施焰,并记录火焰燃烧时间与余辉时间,最终判断地板革属于V-1级材料。
2.3 装饰材料燃烧或分解的烟密度实验
由图1挤塑板光吸收率与时间关系图可知,在其燃烧过程中光吸收率的变化为:先上升,到30s时达到最大,之后开始缓慢下降。最大光吸收率为33.94%。实验过程中安全出口标记持续可见,着火时间为2.9s,熄灭时间为15.1s。根据曲线与坐标轴围成的面积,我们可以计算出4min钟内试样的产烟总量为5571.1,根据产烟量可以计算出挤塑板的烟密度等级,计算方法为产烟量除以坐标图的总面积再乘以100就可得出烟密度等级。经过计算,挤塑板的烟密度等级为23.21。
由图2聚乙烯发泡棉光吸收率平均值与时间关系曲线可知,在其燃烧过程中光吸收率的变化为:从实验开始持续上升。最大光吸收率为4.17%。实验过程中安全出口标记持续可见,着火时间为2.4s,熄灭时间为9.8s。根据曲线与坐标轴围成的面积,我们可以计算出4min钟内试样的产烟总量为607.1,由此可计算出聚乙烯发泡棉的烟密度等级为2.53。
由图3地板革光吸收率与时间关系曲线可知,在其燃烧过程中光吸收率的变化为:地板革燃烧后迅速释放烟气,在此后一段时间光吸收率小幅度上升。最大光吸收率为63.411%。实验过程中安全出口标记持续可见,着火时间为5.4s,熄灭时间为60.2s。根据曲线与坐标轴围成的面积,我们可以计算出4min钟内试样的产烟总量为14523.8,由此可得地板革的烟密度等级为60.52。
3、结论
目前工作通过测试材料可燃性、测量材料的水平垂直燃烧速率以及测定燃烧或分解时产生的烟气密度,得到每种材料的燃烧特性、燃烧速率以及发烟特性。
挤塑板燃烧性能等级为B2级,属于可燃材料。水平燃烧等级为HB级,垂直燃烧等级为V-0级。产烟量为5571.1,烟密度等级为23.21,最大光吸收率为33.94%。聚乙烯发泡棉燃烧性能等级为B2级,属于可燃材料。水平燃烧等级为HB级,垂直燃烧等级为V-1级。产烟量为607.1,烟密度等级为2.53,最大光吸收率为4.17%。地板革燃烧性能等级为B2级,属于可燃材料。水平燃烧等级为HB级,垂直燃烧等级为V-1级。产烟量为14523.8,烟密度等级为60.516,最大光吸收率为63.411%。
综上所述,可以得出以下结论:
3.1 挤塑板、聚乙烯发泡棉、地板革三种材料的燃烧性能等级都为B2级,均属于可燃材料。
3.2 从水平垂直燃烧等级来看,三种材料的水平燃烧等级是一样的,均为HB级;垂直燃烧等级上来讲,地板革与聚乙烯发泡棉同属V-1级。
3.3 从发烟角度来看,三种材料中产烟量最大的是地板革,其次是挤塑板,产烟量最低的是聚乙烯发泡棉;三种材料中生烟速率最快的是地板革,第二是挤塑板,聚乙烯发泡棉生烟速率最低。
目前实验所得结果,可以在未来我们进行室内装修时用来进行参考,以便我们能够选择合适的材料对建筑进行装饰装修,尽可能地减少火灾发生。
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文章来源:李明罡.室内装饰材料的燃烧及发烟特性研究[J].科学技术创新,2021(24):121-123.
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