铺地材料的燃烧性能测定影响因素分析

黄源璐　陆业涛

摘要：本文研究了辐射板黑体温度、箱体烟道内气体流速、燃气对铺地材料的燃烧性能测定的影响。结果表明：随着辐射板黑体温度的提高，火焰传播距离明显增大，临界辐射通量随之降低；箱体烟道内气体流速对火焰传播距离和临界辐射通量的影响较为复杂；分别以液化气和丙烷作为燃气进行试验，试验结果表明其火焰传播距离和临界辐射通量比较接近。

关键词：铺地材料；燃烧性能；影响因素

GB/T 11785—2005标准中规定了评定铺地材料燃烧性能的方法。该方法是在试验燃烧箱中，用小火焰点燃水平放置并暴露于倾斜的热辐射场中的铺地材料，评估其火焰传播能力。

该方法适用于各种铺地材料，如纺织地毯、软木板、木板、橡胶板、塑料地板及地板喷涂材料。其结果可反映出铺地材料（包括基材）的燃烧性能。背衬材料、底层材料或者铺地材料其他方面的改变都可能影响试验结果[1]。

杨宁等[2]利用锥形量热计对几种铺地材料的燃烧性能进行了研究；余稳松[3]等介绍了铺地材料燃烧性能的评定方法及其原理和测试过程，并对测试过程的质量控制提出了一些意见和建议。本文采用了地毯进行测试、对比，研究了辐射板黑体温度、箱体烟道内气体流速、燃气等因素对铺地材料的燃烧性能测定的影响。

1 试验部分

1.1 原材料

地毯1，地毯2，市售。

1.2 设备及仪器

铺地材料燃烧试验装置（辐射热源法），FRF-1型，南京市江宁区分析仪器厂。

1.3 试样的制备

按GB/T 11785—2005的要求在同一方向上制备尺寸为（1050±5）mm×（230±5）mm的试件，按EN 13238[4]的规定进行状态调节，试件安装在硅酸钙板上进行测定。

2 结果与讨论

2.1 辐射板黑体温度对铺地材料的燃烧性能测定的影响

图1是火焰传播距离与辐射板黑体温度的关系。试验中其他条件均按标准GB/T 11785—2005要求。随着辐射板黑体温度的提高，火焰传播距离均明显增大。当辐射板黑体温度由480℃提高至490℃时，地毯1的火焰传播距离由110mm增大为140mm，地毯2的火焰传播距离由570mm增大为620mm；当辐射板黑体温度为510℃时，地毯1的火焰传播距离达到190mm，地毯2的火焰传播距离达到740mm， 可见辐射板黑体温度对火焰传播距离的影响较显著。在氧气中的燃烧，可燃物燃烧的条件为：氧浓度达到可燃物燃烧的要求；温度达到其着火点以上。辐射板黑体温度的提高使得地毯受到更多的热辐射，原火焰传播最远距离处温度也随之升高并达到其着火点以上，从而使得地毯的火焰传播距离变大。辐射通量分布曲线图是辐射板表面自零点起各点的距离与辐射通量对应的关系曲线，每一距离对应一个辐射通量值，辐射通量值随距离增大而递减，故随着辐射板黑体温度的提高，临界辐射通量会随之降低，见图2。

2.2 箱体烟道内气体流速对铺地材料的燃烧性能测定的影响

箱体烟道内气体流速对火焰传播距离和临界辐射通量的影响见图3和图4。从图中可以看到，当箱体烟道内气体流速加大时，地毯1的火焰传播距离变大，由110mm分别变为130mm、190mm、240mm，相对应的临界辐射通量由10.9kW·m-2分别降低到10.6kW·m-2、9.6kW·m-2、8.6kW·m-2；而当箱体烟道内气体流速加大时，地毯2的火焰传播距离由570mm分别变为580mm、520mm、550mm，相对应的临界辐射通量由2.8kW·m-2分别变为2.7kW·m-2、3.4kW·m-2、3.0kW·m-2。可见箱体烟道内气体流速的变化对地毯1火焰传播距离和临界辐射通量的影响较有规律，而对于地毯2，其影响较为复杂：一方面，箱体烟道内气体流速的加大提高了整个系统氧气的供给，有利于燃烧；另一方面，由于增大气体流速，也会带走更多的热量，降低温度，不利于燃烧；试验中试件水平放置，辐射板与试件夹角为30°，在零点较近的地方（试件热端），距离辐射板近，温度较高，虽然气体流速增加会带走一定热量，但由于温度很高，温度仍高于试件的着火点，此时气体流速的增大有利于燃烧，而在距零点较远的地方（试件冷端），距离辐射板远，温度相对较低，气体流速增加会带走更多热量，使得温度降低到其着火点以下，此时气体流速的增大不利于燃烧；此外，试件的安装，箱体温度，燃气流量的波动，材料的不均匀性，阻燃剂不均匀等因素也共同影响着试验结果。综上所述，箱体烟道内气体流速对火焰传播距离和临界辐射通量的影响较为复杂，需做进一步研究和探讨。

2.3 燃气对铺地材料的燃烧性能测定的影响

分别以液化气和丙烷作为燃气进行试验，试验结果见图5和图6。

以液化气为燃气进行试验时，地毯1的火焰传播距离为110mm，对应的临界辐射通量为10.9kW·m-2；地毯2的火焰传播距离为570mm，对应的临界辐射通量为2.8kW·m-2；以丙烷为燃气进行试验时，地毯1的火焰传播距离为120mm，对应的临界辐射通量为10.7kW·m-2，地毯2的火焰传播距离为590mm，对应的临界辐射通量为2.7kW·m-2，即分别以液化气和丙烷作为燃气进行试验，试验结果表明其火焰传播距离和临界辐射通量比较接近。GB/T 11785—2005附录B中给出了10种铺地材料燃烧性能测定的重现性和复现性[1]，见表1。

3 结论

铺地材料燃烧性能测定时，随着辐射板黑体温度的提高，火焰传播距离明显增大，临界辐射通量随之降低；箱体烟道内气体流速对火焰传播距离和临界辐射通量的影响较为复杂；分别以液化气和丙烷作 为燃气进行试验，试验结果表明其火焰传播距离和临界辐射通量比较接近。

参考文献：

[1] GB/T 11785—2005 铺地材料的燃烧性能测定 辐射热源法[S].

[2] 杨宁，宋魁.几种铺地材料燃烧性能的锥形量热计研究[J].消防科学与技术，2005，24（3）：1-3.

[3] 余稳松，刘建勇，邬玉龙.铺地材料燃烧性能的评定[J]. 消防技术与产品信息，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].

（作者单位：广西壮族自治区产品质量检验研究院）