分析了對(duì)建筑材料單體燃燒特性研究的方法和原理，確定了依照耗氧原理進(jìn)行燃燒特性研究的方向，以熱釋放速率(HRR)、燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)(FIGRA)、熱釋放量(THR)為評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行分析。以模塑聚苯板(EPS)及擠塑聚苯板(XPS)為試驗(yàn)樣品，采用中國(guó)現(xiàn)行的燃燒性能分級(jí)體系和試驗(yàn)方法并對(duì)不同材料樣品的研究結(jié)果進(jìn)行分析比較。

 

我國(guó)建筑在外墻保溫體結(jié)構(gòu)中大多采用具有更好的熱工性能的EPS和XPS板，因此，對(duì)于從事建筑設(shè)計(jì)、施工的人員，更好地掌握EPS和XPS的燃燒性能，對(duì)于建筑節(jié)能和建筑防火都具有重要的意義。

 

一、 EPS和XPS概念

 

EPS為模塑聚苯乙烯泡沫塑料，簡(jiǎn)稱模塑聚苯板。EPS板是以可發(fā)性聚苯乙烯顆粒為原料，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)泡，在模具中加熱成型而制成的具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料板材。XPS為擠塑聚苯乙烯泡沫塑料， 簡(jiǎn)稱擠塑聚苯板。XPS板是以聚苯乙烯、多種助劑、發(fā)泡劑在擠出機(jī)中混合、熔融、加壓、混煉后，經(jīng)過(guò)模頭擠出，壓力釋放，發(fā)泡劑氣化形成微小氣泡，被包覆在聚苯乙烯膜泡內(nèi)， 冷卻定型成截面均勻、閉孔蜂窩狀的板材。

 

二、 單體燃燒(SBI)試驗(yàn)簡(jiǎn)介

 

由兩個(gè)成直角的垂直翼組成的試樣暴露于直角底部的住燃燒器產(chǎn)生的火焰中，火焰由丙烷氣體燃燒產(chǎn)生，丙烷氣體通過(guò)砂盒燃燒器并產(chǎn)生(30.7±2.0)kW的熱輸出。試樣的燃燒性能通過(guò)20min的試驗(yàn)過(guò)程來(lái)進(jìn)行評(píng)估。性能參數(shù)包括:熱釋放、產(chǎn)煙量、火焰橫向傳播和燃燒滴落物及顆粒物。在點(diǎn)燃主燃燒器前，應(yīng)利用離試樣較遠(yuǎn)的輔助燃燒器對(duì)燃燒器自身的熱輸出和產(chǎn)煙量進(jìn)行短時(shí)間的測(cè)量。一些參數(shù)測(cè)量可自動(dòng)進(jìn)行，另一些則可通過(guò)目測(cè)得出。排煙管道配有用以測(cè)量溫度、光衰減、O2和CO2的摩爾分?jǐn)?shù)以及管道中引起壓力差的氣流的傳感器。這些數(shù)值是自動(dòng)記錄的并用以計(jì)算體積流速、熱釋放速率(HRR)和產(chǎn)煙率(SPR)。對(duì)火焰的橫向傳播和燃燒滴落物及顆粒物可采用目測(cè)法進(jìn)行測(cè)量。

 

三、試驗(yàn)過(guò)程

 

1、樣品準(zhǔn)備按GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn)》對(duì)EPS和XPS兩種外墻保溫板材分別進(jìn)行試驗(yàn)。準(zhǔn)備六組試樣，樣品具體參數(shù)見(jiàn)表1。將試驗(yàn)所用板材按標(biāo)準(zhǔn)切成1500mm×1000mm和1500mm×500mm，沒(méi)有正反面，不考慮拼接。

2、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié):進(jìn)行試驗(yàn)前，試樣在溫度為(23±2)℃，相對(duì)濕度(50±5)%的恒溫恒濕條件下隔離調(diào)節(jié)48小時(shí)。

3、試驗(yàn)操作:1)將試樣安裝在小車上，主燃燒器已位于集氣罩下的框架內(nèi)，按如下步驟進(jìn)行試驗(yàn)，直至試驗(yàn)結(jié)束。整個(gè)試驗(yàn)步驟應(yīng)在試樣從狀態(tài)調(diào)節(jié)室中取出后的2h內(nèi)完成。2)將排煙管道的體積流速V298(t)設(shè)為0.60m3/s。在整個(gè)試驗(yàn)期間，該體積流速控制在0.50 m3/s~0.65 m3/s的范圍。3)記錄排煙管道中熱電偶T1、T2、T3的溫度以及環(huán)境溫度且記錄實(shí)際至少達(dá)到300s。管道中的溫度與環(huán)境溫度相差不超過(guò)4℃。4)點(diǎn)燃兩個(gè)燃燒器的引燃火焰。試驗(yàn)過(guò)程中引燃火焰的燃?xì)夤?yīng)速度變化不超過(guò)5mg/s。5)在t為120s時(shí):點(diǎn)燃輔助燃燒器并將丙烷氣體的質(zhì)量流量m氣(t)調(diào)至650mg/s，次調(diào)整應(yīng)在t為150前進(jìn)行。整個(gè)試驗(yàn)期間丙烷氣體質(zhì)量流量應(yīng)在比范圍內(nèi)。6)在t(300±5)s時(shí):丙烷氣體從輔助燃燒器切換到主燃燒起。觀察并記錄主燃燒器被引燃的時(shí)間。7)觀察試樣的燃燒行為，觀察時(shí)間為1260s并在記錄單上記錄數(shù)據(jù)。(火焰在長(zhǎng)翼上的橫向傳播、燃燒顆粒物或滴落物)。8)在t≥1560時(shí)，停止向燃燒器供應(yīng)燃?xì)?，停止?shù)據(jù)的自動(dòng)記錄。9)當(dāng)試樣的殘余燃燒完全熄滅至少1min后，在記錄單上記錄試驗(yàn)結(jié)束時(shí)情況。(排煙管道中“綜合測(cè)量區(qū)”的透光率、O2摩爾分?jǐn)?shù)及CO2摩爾分?jǐn)?shù))。3.4 試驗(yàn)結(jié)果:3.4.1目測(cè)現(xiàn)象記錄1)EPS試驗(yàn)現(xiàn)象主燃燒器剛接觸到試樣時(shí)，試樣受火處迅速熔化，受火處附近出現(xiàn)陰燃單試樣表面沒(méi)有伴隨火焰;試驗(yàn)過(guò)程中有幾乎沒(méi)有煙氣產(chǎn)生;試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)少量滴落物，試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)橫向蔓延;試樣未發(fā)生變形或垮塌;主燃燒器熄滅后受火處試樣冷卻變脆、發(fā)黃。2)XPS試驗(yàn)現(xiàn)象主燃燒器剛接觸到試樣時(shí)，試樣受火處逐步融化，表面出現(xiàn)閃燃;試驗(yàn)過(guò)程中有少量煙氣產(chǎn)生，并可能伴有少量煙塵;試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)滴落物，并在試驗(yàn)快結(jié)束時(shí)，因?yàn)閄PS受熱熔化變軟變形，滴落物發(fā)生燃燒，試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)橫向蔓延;主燃燒器熄滅后受火處試樣冷卻變脆;在對(duì)試樣X(jué)PS-2試驗(yàn)過(guò)程中，該試樣生成的較大量煙氣未完全被吸吸進(jìn)集氣罩而從小推車溢出。3.4.2數(shù)據(jù)采集將所有樣品完成試驗(yàn)后，收集整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行匯總，得出結(jié)果如表2。

 

四、分析與結(jié)論

 

1)從試驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象來(lái)看:EPS材料在試驗(yàn)過(guò)程中該材料在遇明火時(shí)也會(huì)被燃燒而很快融溶，但離開(kāi)火源即會(huì)自行熄滅，幾乎不產(chǎn)生煙氣。阻燃性較好的XPS材料在試驗(yàn)過(guò)程中受火處被引燃出現(xiàn)熔融滴落，樣品脫火，實(shí)際參與燃燒的并不多，脫離火焰后試樣逐漸熄滅。而阻燃性差的XPS材料在主燃燒器點(diǎn)火后試樣被引燃，火焰蔓延試樣出現(xiàn)大面積滴落燃燒產(chǎn)生大量煙氣以及煙塵。

2)從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，EPS的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均較穩(wěn)定，產(chǎn)煙量相對(duì)較少。而XPS則有較大的不穩(wěn)定性，有著較高的產(chǎn)熱能和產(chǎn)煙量。

3)在進(jìn)行單體燃燒(SBI)試驗(yàn)時(shí)，易收縮、融滴并脫火的泡沫產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果會(huì)好于不易燒損的材料。但以上試驗(yàn)的樣品厚度均不大于35mm，熔融滴落物量比較小，如果泡沫厚度變厚，完全熔化脫火的時(shí)間加長(zhǎng)，堆積在燃燒器周圍的泡沫量變多，可能會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。

4)在進(jìn)行單體燃燒(SBI)試驗(yàn)時(shí)，樣品在初期的對(duì)火反應(yīng)和樣品表面性能很大程度上影響了材料的燃燒性能結(jié)果如何。同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中材料受火處的現(xiàn)象如脫落、融滴、收縮卷曲等也對(duì)HRR、FIGRA等參數(shù)有很大的影響。

5)通過(guò)研究也發(fā)現(xiàn)SBI方法中的一些缺陷，在試驗(yàn)中，因分級(jí)判定考慮的是熱釋放速率和時(shí)間商的最大值，因此，時(shí)間因素至關(guān)重要，簡(jiǎn)單的表面處理就可以達(dá)到延長(zhǎng)時(shí)間的目的。