建筑材料燃燒性能測(cè)試中基材板對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

0 概論

國(guó)標(biāo)的建筑材料燃燒性能分級(jí)體系參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系建立，現(xiàn)行燃燒性能分級(jí)判定依據(jù)大部分參照歐標(biāo)EN 13501-1執(zhí)行。主要的分級(jí)試驗(yàn)項(xiàng)目包括不燃性試驗(yàn)、燃燒熱值試驗(yàn)、單體燃燒試驗(yàn)、鋪地材料輻射熱源試驗(yàn)、可燃性試驗(yàn)[1]。其中，不燃性試驗(yàn)和燃燒熱值試驗(yàn)為材料試驗(yàn)，單次測(cè)試只能使用均勻材料，試驗(yàn)樣品不需要安裝，因此，試驗(yàn)結(jié)果與樣品的形狀、安裝形式等因素?zé)o關(guān)。而單體燃燒試驗(yàn)、鋪地材料輻射熱源試驗(yàn)、可燃性試驗(yàn)為模擬燃燒性質(zhì)的明火點(diǎn)火測(cè)試，其試驗(yàn)結(jié)果與試樣的安裝形式、基材板的種類選擇具有相關(guān)性。

燃燒性能分級(jí)試驗(yàn)的基材選擇與安裝方式依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為EN 13238，基材是緊貼在制品下面的材料，需要提供與其有關(guān)的信息[2]，標(biāo)準(zhǔn)基材是代表最終應(yīng)用中所用基材的產(chǎn)品[2]。因此，在實(shí)際的防火測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)室常需要根據(jù)測(cè)試材料的實(shí)際使用情況選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)基材來代表樣品的最終使用環(huán)境；而最終使用環(huán)境為自立安裝的板材，則在試驗(yàn)中自立安裝，不使用基材板。在EN 13238中對(duì)非鋪地材料燃燒測(cè)試，提供了包括纖維水泥板、鋼板、紙面石膏板等8種不同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)基材供選擇。

在前述三種帶基材的燃燒測(cè)試中，鋪地材料輻射熱源測(cè)試樣品多數(shù)較薄、質(zhì)硬，試驗(yàn)樣品及可選基材種類較少；可燃性試驗(yàn)燃燒時(shí)間短，測(cè)試現(xiàn)象和數(shù)據(jù)單一；單體燃燒試驗(yàn)用于測(cè)試所有非鋪地建筑材料，樣品及基材板可選種類多，故選用單體燃燒試驗(yàn)作為對(duì)比測(cè)試。試驗(yàn)樣品選取燃燒現(xiàn)象受到基材板影響較大的難燃級(jí)建筑材料，以泡沫橡塑樣品代表常見的有機(jī)發(fā)泡保溫材料，以膠合板代表較耐燒的硬質(zhì)有機(jī)材料，且兩種試樣整板尺寸較大，可整體平整無需拼接安裝，排除了其他非本文討論的安裝情況影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 測(cè)試樣品、基材選擇及安裝方式

1.1.1 柔性泡沫橡塑樣品

柔性泡沫橡塑板在使用中多用于管道保溫，圍貼于管道外側(cè)。實(shí)際使用時(shí)基材多為金屬材質(zhì)，配合專用膠粘劑粘貼。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，宜選用標(biāo)準(zhǔn)基材中的鋁板、鋼板測(cè)試基材。

試驗(yàn)樣品為某公司生產(chǎn)的柔性泡沫橡塑板，厚度20mm。樣品組R1：試樣采用專用粘接劑粘貼于基材板上，基材板為鋼板，厚度1.0mm，密度7850kg/m3；樣品組R2：試樣采用專用粘接劑粘貼于基材板上，基材板為鋁板，厚度1.0mm，密度2700kg/m3。

1.1.2 難燃膠合板樣品

難燃膠合板在實(shí)際應(yīng)用中可作為獨(dú)立拼接作為墻體使用，也可作為護(hù)墻板使用，因此可選用固定于基材板的安裝方式或無需基材自立安裝。

試驗(yàn)樣品1為某公司生產(chǎn)的難燃膠合板，厚度9mm。樣品組J9：試樣采用機(jī)械方式緊貼于基材板固定，基材板為硅酸鈣板，厚度12mm，密度900kg/m3；樣品組Z9：試樣無基材自立安裝。

試驗(yàn)樣品2為試驗(yàn)樣品1同公司生產(chǎn)的難燃膠合板，厚度15mm。樣品組J15：試樣采用機(jī)械方式緊貼于基材板固定，基材板為硅酸鈣板，厚度12mm，密度900kg/m3；樣品組Z15：試樣無需基材自立安裝。

1.2 試驗(yàn)儀器

FRTS-20284A單體燃燒試驗(yàn)裝置（氣體分析儀SERVOPRO 4100）。

1.3 試驗(yàn)過程及觀察現(xiàn)象

6組試驗(yàn)樣品放置于23℃ 50%RH，質(zhì)量恒定后按GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn)》測(cè)試，觀察并記錄燃燒過程中試驗(yàn)現(xiàn)象，及燒后樣品狀態(tài)如下：

R1、R2兩組試樣，靠近火源的部分整體碳化，試樣被火焰燒穿。試樣表面輕微變形隆起。燃燒過程中產(chǎn)煙較多，火焰無橫向蔓延趨勢(shì)，無燃燒性滴落物生成。

J9、Z9兩組試樣，靠近火源處在燃燒過程中被燒穿，火焰無橫向蔓延趨勢(shì)，無燃燒性滴落物生成。J9組試樣燒后基材板部分外露；Z9組試樣在測(cè)試中被燒穿后，火焰從試樣背面向上蔓延。

J15、Z15兩組試樣，靠近火源處在燃燒過程中未被燒穿，有部分木制層和炭化層殘留，火焰無橫向蔓延趨勢(shì)，無燃燒性滴落物生成。

2 結(jié)果及分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

表1 6組共18次單體燃燒試驗(yàn)測(cè)試詳細(xì)結(jié)果

表2 各組試樣單體燃燒試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果平均值

2.2 造成測(cè)試結(jié)果的原因分析

6組測(cè)試中選擇的基材板共有三種，分別為鋼板、鋁板、硅酸鈣板，其燃燒性能均為A（A1）級(jí)不燃材料，基材板在測(cè)試過程中自身不會(huì)燃燒產(chǎn)生熱量。

在R1、R2兩組對(duì)比測(cè)試中，R1組的測(cè)試結(jié)果明顯好于R2組。分析原因?yàn)槿嵝耘菽鹚苤破窞檐涃|(zhì)有機(jī)發(fā)泡材料，材料自身在點(diǎn)火后會(huì)快速碳化燒穿，且試樣為粘貼安裝，熱量可快速傳導(dǎo)至基材板上。兩組測(cè)試樣品選用的基材板均為金屬材料，導(dǎo)熱性能優(yōu)異，基材板的局部升溫可較快傳導(dǎo)至樣品的其他部位。而鋼板相比鋁板密度較大，單組測(cè)試樣品使用鋼板基材質(zhì)量約17.7kg，鋁板基材質(zhì)量約6.1kg；鐵的比熱容為0.46×103J/kg℃，鋁的比熱容為0.88×103J/kg℃，由上，升高同樣的溫度，鋼板基材需要吸收的熱量是鋁板的1.5倍。因此，鐵板基材可以吸收更多的熱量，相比鋁板基材，其燃燒增長(zhǎng)速率偏低。

在J9、Z9兩組對(duì)比測(cè)試中，J9組600s內(nèi)熱釋放量的測(cè)試結(jié)果明顯好于R2組；而在J15、Z15兩組對(duì)比測(cè)試中，測(cè)試數(shù)值相差不大。分析原因?yàn)樵嚇硬馁|(zhì)為難燃膠合板，試樣多層拼接并經(jīng)過內(nèi)外部的阻燃處理，試樣點(diǎn)火后，火焰只能一層一層燒穿多層結(jié)構(gòu)的膠合板，時(shí)間較長(zhǎng)。9mm厚試樣在實(shí)驗(yàn)過程中被燒穿，在沒有基材板阻擋下，試樣火焰可燒至背側(cè)面形成雙側(cè)受火，總熱釋放量增加。15mm厚試樣在試驗(yàn)過程中未被燒穿，木板在未被碳化時(shí)溫度一般不超過200℃，且木材和硅酸鈣的導(dǎo)熱系數(shù)均遠(yuǎn)低于金屬材料，硅酸鈣板基材對(duì)熱量的吸收和傳遞作用較金屬基材差，緊貼樣品背面安裝的基材板不會(huì)吸取太多的熱量。因此，J15、Z15兩組對(duì)比測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不大。

3 結(jié)論

1）柔性泡沫橡塑制品的單體燃燒試驗(yàn)中，鋼板基材測(cè)試結(jié)果好于鋁板基材的測(cè)試結(jié)果；在其他條件近似的情況下，基材對(duì)熱量的吸收傳導(dǎo)能力會(huì)在一定程度上影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2）難燃性膠合板樣品的單體燃燒試驗(yàn)中，對(duì)于厚度較小的樣品，是否使用基材板會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成直接影響，對(duì)于厚度大的樣品，試樣不會(huì)在測(cè)試中被燒穿，是否使用基材板對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較小。

3）在燃燒性能測(cè)試中，基材板的選擇與使用可能對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生直接影響，在測(cè)試開始前應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況謹(jǐn)慎選擇，并在試驗(yàn)中準(zhǔn)確記錄。