4種鋪地材料的燃燒及產煙特性研究

馬 麗

（遼寧省沈陽市大東區消防救援大隊，遼寧 沈陽 110031）

鋪地材料是指鋪設在地面的上表面，由背襯材料、隨附的襯墊、中墊和黏連劑一起構成的表面裝飾層。如紡織地毯、軟木板、木板、橡膠板和塑料地板及地板噴涂材料等[1]。建筑材料的燃燒性能對整個建筑的生命安全以及財產安全有十分重要的作用，鋪地材料作為一種十分重要的建筑材料，在建筑中被大量使用。因此，如何正確地探測鋪地材料的燃燒性能，對減少事故隱患，防止事故發生起重要的作用[2]。

目前研究選取4種常見的鋪地材料，分別是地毯、復合地板、PVC地板和地板革。通過實驗測定每種材料的臨界輻射通量、煙密度、材料可燃性以及燃燒速率和燃燒程度，從而綜合分析每種材料在火災發生時的燃燒難易、燃燒程度、燃燒速率以及在火災過程中的影響[3]。通過對鋪地材料的燃燒性能進行評估，不僅能確定材料在火災過程中的作用與影響，也能通過對比每種材料的燃燒性能參數確定哪種鋪地材料的燃燒性能較好，從而引導人們在裝飾裝修過程中，對鋪地材料的選擇更加理智，更加注重鋪地材料的安全性能，減少事故隱患，為構建一個相對安全的生活與工作環境提供便利。

1 實驗

1.1 實驗材料

市面常用的4種鋪地材料：地毯、復合地板、PVC地板和地板革，被用于鋪地材料燃燒及產煙特性的研究。

1.2 實驗設備

建筑材料可燃性測試儀（PX-07-003）用于鋪地材料的可燃性測試；鋪地材料燃燒性能測試儀-輻射熱源法（PX-07-006）和UL94垂直水平燃燒測定儀（CZF-5）用于鋪地材料的燃燒性能測試；建筑材料煙密度測試儀（PX-07-008）用于鋪地材料的煙密度測試。

2 結果與討論

2.1 鋪地材料可燃性測試分析

對6個地毯試樣進行可燃性測試，實驗采用表面點火。6個試樣在實驗過程中，火焰尖端均在15s內到達距點火點150mm處。同時，試件燃燒過程中有熔融物滴落，試樣滴落后甚至發生點燃濾紙的情況。試樣地毯在20s內均燒到150mm，達到150mm時最短時間為10.4s，按照GB 8624—2012建筑材料及制品燃燒性能分級中鋪地材料燃燒性能等級和分級的標準，20s內焰尖高度大于150mm，地毯符合B3級材料要求，屬于易燃材料。

6個PVC地板進行實驗時，在距離試件底部邊緣40mm處的試件中心點火，試樣不能立即被點燃，12s左右燃燒器火焰四周邊緣與試樣接觸位置著火，產生刺激性氣味。6個試樣在實驗過程中，其火焰焰尖高度分別為70mm、45mm、50mm、50mm、45mm、40mm，均未達到150mm。按照GB 8624—2012鋪地材料燃燒性能等級和分級的判據，其具體分級需要結合輻射熱源法測定鋪地材料燃燒性能的實驗結果。

地板革進行實驗時，在距離試件底部邊緣40mm處的試件中心點火，燃燒器點火后，試樣不能立即被點燃，剛開始燃燒器火焰與試樣接觸位置逐漸被燒黑。10s左右時試樣被點燃，火焰向上傳播。6個試樣在20s內火焰焰尖高度分別為80mm、80mm、75mm、80mm、80mm、75mm，均未達到150mm。地板革燃燒性能分級需要結合輻射熱源法測定鋪地材料燃燒性能的實驗結果。

對6個復合地板試樣進行實驗，對距離試件底部邊緣40mm處的試件中心進行點火，燃燒器點火后，試樣不能被點燃，燃燒器火焰與試樣接觸位置逐漸被燒黑。6個試樣在實驗過程中，試樣均未發生燃燒現象，濾紙未被點燃，試樣表面與燃燒器火焰接觸位置表面發黑。6個試樣在20s內均未發生燃燒現象。按照GB 8624-2012鋪地材料燃燒性能等級和分級的判據，不能進行具體分級。

2.2 鋪地材料燃燒性能測試分析

當點火器處于預熱狀態時，地毯由于受熱而發生收縮卷曲；當點火器火焰與地毯試樣接觸時，地毯試樣迅速被點燃，火焰沿試樣較均勻蔓延，試樣被燒穿。地毯試樣1：火焰傳播最遠距離為410mm，臨界熱輻射通量為5.1kW/m2；地毯試樣2：火焰傳播最遠距離為420mm，臨界熱輻射通量為4.9kW/m2；地毯試樣3：火焰傳播最遠距離為360mm，臨界熱輻射通量為6.0kW/m2。地毯試樣的臨界熱輻射通量的平均值為5.3kW/m2，其臨界熱輻射通量大于4.5kW/m2。但由于在可燃性實驗中，地毯試樣在20s內火焰內焰高度超過150mm，屬于B3級材料，因此其燃燒性能等級為B3級。

當點火器處于預熱狀態時，PVC地板表面由于受熱而發生起泡、變黑；當點火器火焰與PVC地板接觸時，試樣發生卷曲，試樣燃燒后產生刺激性氣味。PVC地板試樣1：火焰傳播最遠距離為85mm，臨界熱輻射通量大于10.9kW/m2；PVC地板試樣2：火焰傳播最遠距離為90mm，臨界熱輻射通量大于10.9kW/m2；PVC地板試樣3：火焰傳播最遠距離為100mm，臨界熱輻射通量大于10.9kW/m2。PVC地板試樣的臨界熱輻射通量平均值大于10.9kW/m2。由于在可燃性實驗中，PVC試樣在20s內火焰內焰高度小于150mm，因此PVC試樣燃燒性能等級為B1級。

當點火器處于預熱狀態時，地板革發生卷曲，當點火器預熱結束與試樣接觸后，地板革發生嚴重卷曲，扭曲嚴重，試樣燃燒后，有刺激性氣味產生。地板革試樣1：火焰傳播最遠距離為110mm，臨界熱輻射通量為10.9kW/m2；地板革試樣2：火焰傳播最遠距離為110mm，臨界熱輻射通量為10.9kW/m2；地板革試樣3：火焰傳播最遠距離為160mm，臨界熱輻射通量為10.0kW/m2。地板革試樣的臨界熱輻射通量平均值為10.6kW/m2。由于在可燃性實驗中，地板革在20s內火焰內焰高度小于150mm，因此，其燃燒性能等級為B1級。

當點火器預熱結束與復合地板接觸后，復合地板立即被點燃，火焰均勻蔓延。復合地板試樣1：火焰傳播最遠距離為420mm，臨界熱輻射通量為4.9kW/m2；復合地板試樣2：火焰傳播最遠距離為430mm，臨界熱輻射通量為4.8kW/m2；復合地板試樣3：火焰傳播最遠距離為440mm，臨界熱輻射通量為4.6kW/m2。復合地板試樣的臨界熱輻射通量平均值為4.8kW/m2。由于在可燃性實驗中，復合地板在20s內火焰內焰高度小于150mm，因此復合地板試樣燃燒性能等級B1級。

2.3 鋪地材料燃燒或分解的煙密度測試分析

地毯燃燒時間與光吸收率的關系如圖1所示。從圖1地毯的光吸收率與時間的變化曲線中可知，地毯燃燒后，剛開始時光吸收率直線上升，上升速率很快，當光吸收率達到最高值時，光吸收率開始緩慢下降，逐漸平穩。地毯試樣的最大光吸收率為74.34%。根據圖1計算可知，地毯試樣的煙密度等級為66.1。

圖1 地毯光吸收率與時間關系的曲線圖

從圖2 PVC地板的光吸收率與時間的變化曲線中可知，PVC地板燃燒后，剛開始時光吸收率不斷上升，隨后上升速率下降，當光吸收率達到最高值時，光吸收率開始緩慢下降，當下降到一定點時，光吸收率開始逐漸緩慢上升，趨于平穩。最大光吸收率為73.52%。根據圖2計算可知， PVC地板試樣的煙密度等級為65.7。

圖2 PVC地板光吸收率與時間關系的曲線圖

從圖3地板革的光吸收率與時間的變化曲線中可知，地板革燃燒后，光吸收率剛開始直線上升，隨后緩慢上升，上升速率趨于平穩。最大光吸收率為55.41%。根據圖3計算可知，地板革試樣的煙密度等級為51.0。

圖3 地板革光吸收率與時間關系的曲線圖

從圖4復合地板的光吸收率與時間的變化曲線中可知，復合地板燃燒后，光吸收率直線上升，隨后緩慢上升，上升速率趨于平穩。最大光吸收率為56.06%。根據圖4計算可知，復合地板試樣的煙密度等級為53.6。

圖4 復合地板光吸收率與時間關系的曲線圖

2.4 鋪地材料水平和垂直燃燒測試分析

2.4.1 水平燃燒測試分析

地毯被點燃后，移去噴燈，有連續的有焰燃燒，且火焰前端均超過100mm標線，燃燒過程中有熔融物滴落。3個試樣線性燃燒速率分別為195.7 mm/min，225.0 mm/min和204.5 mm/min，表明地毯的線性燃燒速率不符合分級標準，因此，水平燃燒法不能對地毯試樣的燃燒性能進行分級。

PVC地板、地板革和復合地板在水平燃燒實驗中，移去噴燈后，材料沒有可見的有焰燃燒，且燃燒距離都未超過25mm標識線，無法計算其線性燃燒速率。根據國家標準GB/T 2408—2008中第8.4.1條，符合HB40級材料標準，因此，PVC地板、地板革和復合地板均為HB40級材料。

2.4.2 垂直燃燒測試分析

地毯被點燃后，移去噴燈，有連續的有焰燃燒，且試樣完全被燒穿，燃燒過程中滴落的熔融物引燃脫脂棉墊，3根試樣的平均損毀長度為300mm，平均續燃時間為58s，平均陰燃時間為0s。

PVC地板被點燃后移去噴燈，火焰立即熄滅，施加第二次火焰，移去噴燈后記錄余焰及余輝時間。5根試樣的總余焰時間都為0s，小于50s；單個試樣的余焰時間均為0s，均小于10s；第二次施加火焰后單個試樣的余焰加余輝時間均為0s，均小于30s；5根試樣的余焰均未蔓延至夾具，未有滴落物滴落。因此根據垂直燃燒實驗結果，PVC地板為V-0級材料。

地板革被點燃后，移去噴燈，有連續的有焰燃燒，且余焰蔓延至夾具，燃燒過程中無熔融物滴落。5根試樣的總余焰時間為36s，小于50s。因為試樣在第一次燃燒后已經全部燃燒碳化，因此未進行二次施焰。但由于5根試樣的余焰均蔓延至夾具，不符合垂直燃燒分級標準，因此不能根據垂直燃燒實驗對地板革進行分級。

復合地板被點燃后移去噴燈，火焰逐漸熄滅，施加第二次火焰，移去噴燈后記錄余焰及余輝時間。5根試樣的總余焰時間為21s，小于50s；單個試樣的余焰時間分為3s、4s、5s、4s、4s，均小于10s；第二次施加火焰后單個試樣的余焰加余輝時間分別為5s、5s、7s、7s、5s，均小于30s；5根試樣的余焰均未蔓延至夾具，未有滴落物滴落。因此，根據垂直燃燒實驗結果，復合地板為V-0級材料。

3 結論

通過對4種材料進行鋪地材料可燃性試驗、輻射熱源法測定鋪地材料燃燒性能實驗、鋪地材料燃燒或分解的煙密度實驗以及水平燃燒和垂直燃燒實驗，可以得到以下實驗結果：試樣燃燒性能等級如下：地毯為易燃材料，屬于B3級；PVC地板為難燃材料，屬于B1級，其臨界輻射熱通量大于10.9kW/m2；地板革為難燃材料，屬于B1級，其臨界輻射熱通量為10.6kW/m2；復合地板為難燃材料，屬于B1級，其臨界輻射熱通量為4.8kW/m2。

地毯的煙密度等級為66.1，最大光吸收率為74.34%；PVC地板的煙密度等級為65.7，最大光吸收率為73.52%；地板革的煙密度等級為51.0，最大光吸收率為55.41%；復合地板的煙密度等級為53.6，最大光吸收率為56.06%。

根據水平燃燒和垂直燃燒實驗可知，地毯的燃燒范圍最大，地板革燃燒范圍很小，PVC地板以及復合地板不僅燃燒范圍很小，火焰傳播速度很小，燃燒程度也很低。綜合材料燃燒的難易程度、燃燒范圍、火焰傳播速度、阻燃性能以及煙密度等級，可以知道，PVC地板的安全性最高，復合地板以及地板革次之，地毯的安全性最低。因此，在實際生活中，應選用PVC地板此類安全性能高的鋪地材料，減少安全隱患，保障人民的生命財產安全。