鋪地材料的燃燒性能測定影響因素分析

黃源璐　陸業濤

摘要：本文研究了輻射板黑體溫度、箱體煙道內氣體流速、燃氣對鋪地材料的燃燒性能測定的影響。結果表明：隨著輻射板黑體溫度的提高，火焰傳播距離明顯增大，臨界輻射通量隨之降低；箱體煙道內氣體流速對火焰傳播距離和臨界輻射通量的影響較為復雜；分別以液化氣和丙烷作為燃氣進行試驗，試驗結果表明其火焰傳播距離和臨界輻射通量比較接近。

關鍵詞：鋪地材料；燃燒性能；影響因素

GB/T 11785—2005標準中規定了評定鋪地材料燃燒性能的方法。該方法是在試驗燃燒箱中，用小火焰點燃水平放置并暴露于傾斜的熱輻射場中的鋪地材料，評估其火焰傳播能力。

該方法適用于各種鋪地材料，如紡織地毯、軟木板、木板、橡膠板、塑料地板及地板噴涂材料。其結果可反映出鋪地材料（包括基材）的燃燒性能。背襯材料、底層材料或者鋪地材料其他方面的改變都可能影響試驗結果[1]。

楊寧等[2]利用錐形量熱計對幾種鋪地材料的燃燒性能進行了研究；余穩松[3]等介紹了鋪地材料燃燒性能的評定方法及其原理和測試過程，并對測試過程的質量控制提出了一些意見和建議。本文采用了地毯進行測試、對比，研究了輻射板黑體溫度、箱體煙道內氣體流速、燃氣等因素對鋪地材料的燃燒性能測定的影響。

1 試驗部分

1.1 原材料

地毯1，地毯2，市售。

1.2 設備及儀器

鋪地材料燃燒試驗裝置（輻射熱源法），FRF-1型，南京市江寧區分析儀器廠。

1.3 試樣的制備

按GB/T 11785—2005的要求在同一方向上制備尺寸為（1050±5）mm×（230±5）mm的試件，按EN 13238[4]的規定進行狀態調節，試件安裝在硅酸鈣板上進行測定。

2 結果與討論

2.1 輻射板黑體溫度對鋪地材料的燃燒性能測定的影響

圖1是火焰傳播距離與輻射板黑體溫度的關系。試驗中其他條件均按標準GB/T 11785—2005要求。隨著輻射板黑體溫度的提高，火焰傳播距離均明顯增大。當輻射板黑體溫度由480℃提高至490℃時，地毯1的火焰傳播距離由110mm增大為140mm，地毯2的火焰傳播距離由570mm增大為620mm；當輻射板黑體溫度為510℃時，地毯1的火焰傳播距離達到190mm，地毯2的火焰傳播距離達到740mm， 可見輻射板黑體溫度對火焰傳播距離的影響較顯著。在氧氣中的燃燒，可燃物燃燒的條件為：氧濃度達到可燃物燃燒的要求；溫度達到其著火點以上。輻射板黑體溫度的提高使得地毯受到更多的熱輻射，原火焰傳播最遠距離處溫度也隨之升高并達到其著火點以上，從而使得地毯的火焰傳播距離變大。輻射通量分布曲線圖是輻射板表面自零點起各點的距離與輻射通量對應的關系曲線，每一距離對應一個輻射通量值，輻射通量值隨距離增大而遞減，故隨著輻射板黑體溫度的提高，臨界輻射通量會隨之降低，見圖2。

2.2 箱體煙道內氣體流速對鋪地材料的燃燒性能測定的影響

箱體煙道內氣體流速對火焰傳播距離和臨界輻射通量的影響見圖3和圖4。從圖中可以看到，當箱體煙道內氣體流速加大時，地毯1的火焰傳播距離變大，由110mm分別變為130mm、190mm、240mm，相對應的臨界輻射通量由10.9kW·m-2分別降低到10.6kW·m-2、9.6kW·m-2、8.6kW·m-2；而當箱體煙道內氣體流速加大時，地毯2的火焰傳播距離由570mm分別變為580mm、520mm、550mm，相對應的臨界輻射通量由2.8kW·m-2分別變為2.7kW·m-2、3.4kW·m-2、3.0kW·m-2。可見箱體煙道內氣體流速的變化對地毯1火焰傳播距離和臨界輻射通量的影響較有規律，而對于地毯2，其影響較為復雜：一方面，箱體煙道內氣體流速的加大提高了整個系統氧氣的供給，有利于燃燒；另一方面，由于增大氣體流速，也會帶走更多的熱量，降低溫度，不利于燃燒；試驗中試件水平放置，輻射板與試件夾角為30°，在零點較近的地方（試件熱端），距離輻射板近，溫度較高，雖然氣體流速增加會帶走一定熱量，但由于溫度很高，溫度仍高于試件的著火點，此時氣體流速的增大有利于燃燒，而在距零點較遠的地方（試件冷端），距離輻射板遠，溫度相對較低，氣體流速增加會帶走更多熱量，使得溫度降低到其著火點以下，此時氣體流速的增大不利于燃燒；此外，試件的安裝，箱體溫度，燃氣流量的波動，材料的不均勻性，阻燃劑不均勻等因素也共同影響著試驗結果。綜上所述，箱體煙道內氣體流速對火焰傳播距離和臨界輻射通量的影響較為復雜，需做進一步研究和探討。

2.3 燃氣對鋪地材料的燃燒性能測定的影響

分別以液化氣和丙烷作為燃氣進行試驗，試驗結果見圖5和圖6。

以液化氣為燃氣進行試驗時，地毯1的火焰傳播距離為110mm，對應的臨界輻射通量為10.9kW·m-2；地毯2的火焰傳播距離為570mm，對應的臨界輻射通量為2.8kW·m-2；以丙烷為燃氣進行試驗時，地毯1的火焰傳播距離為120mm，對應的臨界輻射通量為10.7kW·m-2，地毯2的火焰傳播距離為590mm，對應的臨界輻射通量為2.7kW·m-2，即分別以液化氣和丙烷作為燃氣進行試驗，試驗結果表明其火焰傳播距離和臨界輻射通量比較接近。GB/T 11785—2005附錄B中給出了10種鋪地材料燃燒性能測定的重現性和復現性[1]，見表1。

3 結論

鋪地材料燃燒性能測定時，隨著輻射板黑體溫度的提高，火焰傳播距離明顯增大，臨界輻射通量隨之降低；箱體煙道內氣體流速對火焰傳播距離和臨界輻射通量的影響較為復雜；分別以液化氣和丙烷作 為燃氣進行試驗，試驗結果表明其火焰傳播距離和臨界輻射通量比較接近。

參考文獻：

[1] GB/T 11785—2005 鋪地材料的燃燒性能測定 輻射熱源法[S].

[2] 楊寧，宋魁.幾種鋪地材料燃燒性能的錐形量熱計研究[J].消防科學與技術，2005，24（3）：1-3.

[3] 余穩松，劉建勇，鄔玉龍.鋪地材料燃燒性能的評定[J]. 消防技術與產品信息，2010，（4）：44-46.

[4] EN 13238： 2001 Reaction to fire tests for building products-Conditioning procedures and general rules for selection of substrates[S].

（作者單位：廣西壯族自治區產品質量檢驗研究院）