4種鋪地材料的燃燒及產(chǎn)煙特性研究

馬 麗

（遼寧省沈陽(yáng)市大東區(qū)消防救援大隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 110031）

鋪地材料是指鋪設(shè)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(gòu)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(duì)整個(gè)建筑的生命安全以及財(cái)產(chǎn)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(cè)鋪地材料的燃燒性能，對(duì)減少事故隱患，防止事故發(fā)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(fù)合地板、PVC地板和地板革。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(zāi)發(fā)生時(shí)的燃燒難易、燃燒程度、燃燒速率以及在火災(zāi)過(guò)程中的影響[3]。通過(guò)對(duì)鋪地材料的燃燒性能進(jìn)行評(píng)估，不僅能確定材料在火災(zāi)過(guò)程中的作用與影響，也能通過(guò)對(duì)比每種材料的燃燒性能參數(shù)確定哪種鋪地材料的燃燒性能較好，從而引導(dǎo)人們?cè)谘b飾裝修過(guò)程中，對(duì)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(gòu)建一個(gè)相對(duì)安全的生活與工作環(huán)境提供便利。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

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

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

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

2 結(jié)果與討論

2.1 鋪地材料可燃性測(cè)試分析

對(duì)6個(gè)地毯試樣進(jìn)行可燃性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)采用表面點(diǎn)火。6個(gè)試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，火焰尖端均在15s內(nèi)到達(dá)距點(diǎn)火點(diǎn)150mm處。同時(shí)，試件燃燒過(guò)程中有熔融物滴落，試樣滴落后甚至發(fā)生點(diǎn)燃濾紙的情況。試樣地毯在20s內(nèi)均燒到150mm，達(dá)到150mm時(shí)最短時(shí)間為10.4s，按照GB 8624—2012建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)中鋪地材料燃燒性能等級(jí)和分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，20s內(nèi)焰尖高度大于150mm，地毯符合B3級(jí)材料要求，屬于易燃材料。

6個(gè)PVC地板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在距離試件底部邊緣40mm處的試件中心點(diǎn)火，試樣不能立即被點(diǎn)燃，12s左右燃燒器火焰四周邊緣與試樣接觸位置著火，產(chǎn)生刺激性氣味。6個(gè)試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，其火焰焰尖高度分別為70mm、45mm、50mm、50mm、45mm、40mm，均未達(dá)到150mm。按照GB 8624—2012鋪地材料燃燒性能等級(jí)和分級(jí)的判據(jù)，其具體分級(jí)需要結(jié)合輻射熱源法測(cè)定鋪地材料燃燒性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

地板革進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在距離試件底部邊緣40mm處的試件中心點(diǎn)火，燃燒器點(diǎn)火后，試樣不能立即被點(diǎn)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(shí)試樣被點(diǎn)燃，火焰向上傳播。6個(gè)試樣在20s內(nèi)火焰焰尖高度分別為80mm、80mm、75mm、80mm、80mm、75mm，均未達(dá)到150mm。地板革燃燒性能分級(jí)需要結(jié)合輻射熱源法測(cè)定鋪地材料燃燒性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

對(duì)6個(gè)復(fù)合地板試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)距離試件底部邊緣40mm處的試件中心進(jìn)行點(diǎn)火，燃燒器點(diǎn)火后，試樣不能被點(diǎn)燃，燃燒器火焰與試樣接觸位置逐漸被燒黑。6個(gè)試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試樣均未發(fā)生燃燒現(xiàn)象，濾紙未被點(diǎn)燃，試樣表面與燃燒器火焰接觸位置表面發(fā)黑。6個(gè)試樣在20s內(nèi)均未發(fā)生燃燒現(xiàn)象。按照GB 8624-2012鋪地材料燃燒性能等級(jí)和分級(jí)的判據(jù)，不能進(jìn)行具體分級(jí)。

2.2 鋪地材料燃燒性能測(cè)試分析

當(dāng)點(diǎn)火器處于預(yù)熱狀態(tài)時(shí)，地毯由于受熱而發(fā)生收縮卷曲；當(dāng)點(diǎn)火器火焰與地毯試樣接觸時(shí)，地毯試樣迅速被點(diǎn)燃，火焰沿試樣較均勻蔓延，試樣被燒穿。地毯試樣1：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為410mm，臨界熱輻射通量為5.1kW/m2；地毯試樣2：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為420mm，臨界熱輻射通量為4.9kW/m2；地毯試樣3：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)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(shí)驗(yàn)中，地毯試樣在20s內(nèi)火焰內(nèi)焰高度超過(guò)150mm，屬于B3級(jí)材料，因此其燃燒性能等級(jí)為B3級(jí)。

當(dāng)點(diǎn)火器處于預(yù)熱狀態(tài)時(shí)，PVC地板表面由于受熱而發(fā)生起泡、變黑；當(dāng)點(diǎn)火器火焰與PVC地板接觸時(shí)，試樣發(fā)生卷曲，試樣燃燒后產(chǎn)生刺激性氣味。PVC地板試樣1：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為85mm，臨界熱輻射通量大于10.9kW/m2；PVC地板試樣2：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為90mm，臨界熱輻射通量大于10.9kW/m2；PVC地板試樣3：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)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(shí)驗(yàn)中，PVC試樣在20s內(nèi)火焰內(nèi)焰高度小于150mm，因此PVC試樣燃燒性能等級(jí)為B1級(jí)。

當(dāng)點(diǎn)火器處于預(yù)熱狀態(tài)時(shí)，地板革發(fā)生卷曲，當(dāng)點(diǎn)火器預(yù)熱結(jié)束與試樣接觸后，地板革發(fā)生嚴(yán)重卷曲，扭曲嚴(yán)重，試樣燃燒后，有刺激性氣味產(chǎn)生。地板革試樣1：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為110mm，臨界熱輻射通量為10.9kW/m2；地板革試樣2：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為110mm，臨界熱輻射通量為10.9kW/m2；地板革試樣3：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)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(shí)驗(yàn)中，地板革在20s內(nèi)火焰內(nèi)焰高度小于150mm，因此，其燃燒性能等級(jí)為B1級(jí)。

當(dāng)點(diǎn)火器預(yù)熱結(jié)束與復(fù)合地板接觸后，復(fù)合地板立即被點(diǎn)燃，火焰均勻蔓延。復(fù)合地板試樣1：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為420mm，臨界熱輻射通量為4.9kW/m2；復(fù)合地板試樣2：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為430mm，臨界熱輻射通量為4.8kW/m2；復(fù)合地板試樣3：火焰?zhèn)鞑プ钸h(yuǎn)距離為440mm，臨界熱輻射通量為4.6kW/m2。復(fù)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(shí)驗(yàn)中，復(fù)合地板在20s內(nèi)火焰內(nèi)焰高度小于150mm，因此復(fù)合地板試樣燃燒性能等級(jí)B1級(jí)。

2.3 鋪地材料燃燒或分解的煙密度測(cè)試分析

地毯燃燒時(shí)間與光吸收率的關(guān)系如圖1所示。從圖1地毯的光吸收率與時(shí)間的變化曲線中可知，地毯燃燒后，剛開始時(shí)光吸收率直線上升，上升速率很快，當(dāng)光吸收率達(dá)到最高值時(shí)，光吸收率開始緩慢下降，逐漸平穩(wěn)。地毯試樣的最大光吸收率為74.34%。根據(jù)圖1計(jì)算可知，地毯試樣的煙密度等級(jí)為66.1。

圖1 地毯光吸收率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖

從圖2 PVC地板的光吸收率與時(shí)間的變化曲線中可知，PVC地板燃燒后，剛開始時(shí)光吸收率不斷上升，隨后上升速率下降，當(dāng)光吸收率達(dá)到最高值時(shí)，光吸收率開始緩慢下降，當(dāng)下降到一定點(diǎn)時(shí)，光吸收率開始逐漸緩慢上升，趨于平穩(wěn)。最大光吸收率為73.52%。根據(jù)圖2計(jì)算可知， PVC地板試樣的煙密度等級(jí)為65.7。

圖2 PVC地板光吸收率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖

從圖3地板革的光吸收率與時(shí)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(wěn)。最大光吸收率為55.41%。根據(jù)圖3計(jì)算可知，地板革試樣的煙密度等級(jí)為51.0。

圖3 地板革光吸收率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖

從圖4復(fù)合地板的光吸收率與時(shí)間的變化曲線中可知，復(fù)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(wěn)。最大光吸收率為56.06%。根據(jù)圖4計(jì)算可知，復(fù)合地板試樣的煙密度等級(jí)為53.6。

圖4 復(fù)合地板光吸收率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖

2.4 鋪地材料水平和垂直燃燒測(cè)試分析

2.4.1 水平燃燒測(cè)試分析

地毯被點(diǎn)燃后，移去噴燈，有連續(xù)的有焰燃燒，且火焰前端均超過(guò)100mm標(biāo)線，燃燒過(guò)程中有熔融物滴落。3個(gè)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此，水平燃燒法不能對(duì)地毯試樣的燃燒性能進(jìn)行分級(jí)。

PVC地板、地板革和復(fù)合地板在水平燃燒實(shí)驗(yàn)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(guò)25mm標(biāo)識(shí)線，無(wú)法計(jì)算其線性燃燒速率。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2408—2008中第8.4.1條，符合HB40級(jí)材料標(biāo)準(zhǔn)，因此，PVC地板、地板革和復(fù)合地板均為HB40級(jí)材料。

2.4.2 垂直燃燒測(cè)試分析

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

PVC地板被點(diǎn)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(shí)間。5根試樣的總余焰時(shí)間都為0s，小于50s；單個(gè)試樣的余焰時(shí)間均為0s，均小于10s；第二次施加火焰后單個(gè)試樣的余焰加余輝時(shí)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(jù)垂直燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果，PVC地板為V-0級(jí)材料。

地板革被點(diǎn)燃后，移去噴燈，有連續(xù)的有焰燃燒，且余焰蔓延至夾具，燃燒過(guò)程中無(wú)熔融物滴落。5根試樣的總余焰時(shí)間為36s，小于50s。因?yàn)樵嚇釉诘谝淮稳紵笠呀?jīng)全部燃燒碳化，因此未進(jìn)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此不能根據(jù)垂直燃燒實(shí)驗(yàn)對(duì)地板革進(jìn)行分級(jí)。

復(fù)合地板被點(diǎn)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(shí)間。5根試樣的總余焰時(shí)間為21s，小于50s；單個(gè)試樣的余焰時(shí)間分為3s、4s、5s、4s、4s，均小于10s；第二次施加火焰后單個(gè)試樣的余焰加余輝時(shí)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(jù)垂直燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果，復(fù)合地板為V-0級(jí)材料。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)4種材料進(jìn)行鋪地材料可燃性試驗(yàn)、輻射熱源法測(cè)定鋪地材料燃燒性能實(shí)驗(yàn)、鋪地材料燃燒或分解的煙密度實(shí)驗(yàn)以及水平燃燒和垂直燃燒實(shí)驗(yàn)，可以得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：試樣燃燒性能等級(jí)如下：地毯為易燃材料，屬于B3級(jí)；PVC地板為難燃材料，屬于B1級(jí)，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(jí)，其臨界輻射熱通量為10.6kW/m2；復(fù)合地板為難燃材料，屬于B1級(jí)，其臨界輻射熱通量為4.8kW/m2。

地毯的煙密度等級(jí)為66.1，最大光吸收率為74.34%；PVC地板的煙密度等級(jí)為65.7，最大光吸收率為73.52%；地板革的煙密度等級(jí)為51.0，最大光吸收率為55.41%；復(fù)合地板的煙密度等級(jí)為53.6，最大光吸收率為56.06%。

根據(jù)水平燃燒和垂直燃燒實(shí)驗(yàn)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(fù)合地板不僅燃燒范圍很小，火焰?zhèn)鞑ニ俣群苄?，燃燒程度也很低。綜合材料燃燒的難易程度、燃燒范圍、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、阻燃性能以及煙密度等?jí)，可以知道，PVC地板的安全性最高，復(fù)合地板以及地板革次之，地毯的安全性最低。因此，在實(shí)際生活中，應(yīng)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(cái)產(chǎn)安全。