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1耗氧原理

耗氧原理測(cè)試方法是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的物理事實(shí)，即要產(chǎn)生熱釋放量，就得消耗一定量的氧氣。對(duì)于燃燒產(chǎn)物為CO2、H2O、HF、HCl、Br2、SO2和N2的有機(jī)液體和氣體燃料，學(xué)者研究認(rèn)為由于燃燒過(guò)程中能量的產(chǎn)生主要是斷裂C-C鍵或者C-H鍵造成的，這些鍵具有相似的鍵能，因此盡管對(duì)于這類(lèi)燃料，摩爾燃燒熱存在很大的變化，但消耗的每克氧氣的燃燒熱平均值均為12.72kJg，誤差在±3%以內(nèi)。對(duì)于天然燃料，如建筑中常用的木材、紙張、棉花等材料，消耗單位質(zhì)量氧氣產(chǎn)生的熱釋放平均值為13.21kJg，誤差在±5.3%以內(nèi)；對(duì)不完全燃燒，也存在相同結(jié)論。對(duì)于大多數(shù)天然有機(jī)材料及塑料、橡膠等材料燃燒時(shí)消耗1m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）氧氣約放出1.7MJ的熱量，或者說(shuō)每消耗1kg氧氣約放出13.1×103kJ的熱量，其測(cè)量精度在5%以內(nèi)。因此，通過(guò)精確測(cè)量某種物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙氣流量及組分濃度，便可以求出其熱釋放速率，這種方法被稱(chēng)為耗氧原理量熱法，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于建筑火災(zāi)測(cè)試中。我國(guó)新分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的主要實(shí)驗(yàn)SBI單體燃燒試驗(yàn)（即EN13823SBI）是以該耗氧原理為基礎(chǔ)的建筑材料燃燒性能測(cè)試方法，主要遵循以下簡(jiǎn)化假設(shè)：①完全燃燒時(shí)每消耗單位質(zhì)量氧氣釋放的熱量為常數(shù)，E=13.1MJkg；②所有氣體都是理想氣體；③流入系統(tǒng)的空氣包括O2、CO2、H2O和N2，流出系統(tǒng)的氣體包括O2、CO2、CO、H2O和N2，其中N2在此實(shí)驗(yàn)條件下不參與燃燒反應(yīng)，其他所有不參加燃燒反應(yīng)的惰性氣體都被當(dāng)作N2；④O2、CO2、CO都在干性基礎(chǔ)上測(cè)量［1］。

2試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

新標(biāo)準(zhǔn)GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》對(duì)建筑材料的評(píng)級(jí)要求，包含的材料燃燒特性參數(shù)更全、試驗(yàn)的燃燒模型與火災(zāi)更接近、試驗(yàn)中材料安裝狀態(tài)和工程應(yīng)用實(shí)際更符合。目前建筑材料燃燒性能的評(píng)定按照GB8624-2006進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)適用于各類(lèi)工業(yè)與民用建筑中所使用各種建筑材料。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑材料的燃燒性能分為A1、A2、B、C、D、E和F（鋪地材料Alf1、A2f1、Bf1、Cf1、Df1、Ef1和Ff1）七個(gè)級(jí)別。A1、A2（Alf1、A2f1）級(jí)屬于不燃材料，B、C（Bf1、Cf1）級(jí)屬于難燃材料，D、E（Df1、Ef1）級(jí)屬于可燃材料，F(xiàn)（Ff1）級(jí)屬于易燃材料。該標(biāo)準(zhǔn)涉及到的試驗(yàn)主要有單體燃燒試驗(yàn)、不燃性試驗(yàn)、可燃性試驗(yàn)以及氧彈量熱儀，評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)、總熱釋放量、蔓延長(zhǎng)度等，燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)是基于“耗氧原理”計(jì)算所得，也是燃燒分級(jí)的最重要評(píng)價(jià)參數(shù)。最新分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB8624-2002）《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》也即將執(zhí)行。

3試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1板材及墻面材料試驗(yàn)選取了多組有代表性的難燃膠合板、石膏板、墻紙、吸音板等裝飾材料進(jìn)行分級(jí)試驗(yàn)，具體結(jié)果見(jiàn)表1?？梢?jiàn)，難燃膠合板、石膏板、墻紙、吸音板等材料的燃燒性能主要分布在B、C級(jí)，屬于難燃材料類(lèi)，按GB50222-95《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2001年版）要求，可以應(yīng)用在公共、民用建筑及工業(yè)廠房的墻面、屋面等部位。

3.2地毯及地面裝飾試驗(yàn)選取了多組有代表性的地毯及地面裝飾材料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)材料包括多種高分子地毯、復(fù)合地毯及木地毯，具體結(jié)果見(jiàn)表2?？梢?jiàn)，地毯及地面裝飾材料的燃燒性能等級(jí)主要分布在Bfl~Dfl，屬于難燃材料、可燃材料范疇。按照GB50222-95《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2001年版）要求，絕大部分建筑強(qiáng)調(diào)地面材料用B1級(jí)及以上材料，因此建議地毯及地面裝飾類(lèi)材料應(yīng)采用難燃等級(jí)的材料，盡量避免用可燃材料。

3.3空調(diào)管道用保溫材料公共場(chǎng)所以及部分民用住宅樓的空調(diào)管道需要進(jìn)行保溫，一般可采用的保溫材料有較多可選擇的種類(lèi)，主要有巖棉、玻璃棉、橡塑保溫棉及酚醛復(fù)合板等；其中巖棉、玻璃棉造價(jià)高、容易定型，但具有不燃性等優(yōu)點(diǎn)；橡塑保溫棉及酚醛復(fù)合板屬于有機(jī)材料，保溫效果好，目前使用較多，其中橡塑保溫材料具有柔軟、耐屈繞、耐寒、耐熱、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)［3］，但其燃燒性能較差，因此本試驗(yàn)選取多組有代表性的橡塑保溫棉及鋼面型酚醛復(fù)合板進(jìn)行試驗(yàn)。橡塑保溫棉板的燃燒性能一般為B、C、D級(jí)，屬于難燃材料、可燃材料范疇；鋼面型酚醛復(fù)合風(fēng)管板為A2、B級(jí)，屬于不燃材料、難燃材料范疇。從技術(shù)角度而言，橡塑保溫棉及酚醛復(fù)合風(fēng)管屬于難燃材料、不燃材料范疇，若有點(diǎn)火源，此類(lèi)材料不會(huì)引起火災(zāi)的蔓延，但酚醛復(fù)合風(fēng)管的阻燃性能較好，建議多采用酚醛復(fù)合風(fēng)管。

3.4臨時(shí)建筑用夾芯板臨時(shí)建筑用夾芯板材，2012年市面上較多采用彩鋼夾芯聚苯乙烯復(fù)合板，即雙面為彩鋼板，中間為聚苯乙烯保溫板，其中聚苯乙烯保溫板分阻燃和未阻燃型；經(jīng)“三打兩建”后，今年市面上逐漸出現(xiàn)玻璃棉夾芯板材為臨時(shí)建筑用板材。此次該組調(diào)查針對(duì)本市的多個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)建筑用夾芯板材進(jìn)行抽檢，具體結(jié)果見(jiàn)表4，可見(jiàn)該批試驗(yàn)中多組夾芯板材中的聚苯乙烯泡沫板為非阻燃板材，導(dǎo)致夾芯板材在燃燒過(guò)程中發(fā)生坍塌，燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)非常大，達(dá)到1000Ws以上，煙氣釋放量大，燃燒滴落物滴落后仍然繼續(xù)燃燒，屬于E級(jí)，為極其易燃的材料；實(shí)驗(yàn)中若采用雙面彩鋼玻璃棉復(fù)合板，燃燒增長(zhǎng)速率相比聚苯板夾芯板材有較大的下降，但是部分仍未達(dá)到A2級(jí)（不燃材料）的要求。依據(jù)GB50720-2011《施工現(xiàn)場(chǎng)消防安全技術(shù)規(guī)范》中4.2.1宿舍、辦公用房的防火設(shè)計(jì)的要求，即臨時(shí)建筑應(yīng)符合建筑構(gòu)件的燃燒性能A級(jí)的要求；當(dāng)采用金屬芯材板材時(shí)，其芯材的燃燒性能等級(jí)應(yīng)為A級(jí)，即不燃級(jí)別。因此依據(jù)該規(guī)范要求，建筑宿舍、辦公用臨時(shí)活動(dòng)板房應(yīng)用A級(jí)材料，而此次抽檢結(jié)果表明若用聚苯夾芯的金屬板材基本為易燃材料，若用玻璃棉作為夾芯的板材板部分未達(dá)到A級(jí)要求（不燃材料），因此建議應(yīng)采用能達(dá)到A級(jí)材料的保溫材料做臨時(shí)建筑用夾芯板材，并應(yīng)從管理上加強(qiáng)監(jiān)督管理，加大抽檢力度，從而保證臨時(shí)建筑防火安全。

4結(jié)論

4.1燃燒增長(zhǎng)指數(shù)是評(píng)價(jià)建筑材料燃燒性能的重要參數(shù)，該參數(shù)基于“耗氧原理”計(jì)算所得。

4.2試驗(yàn)選取多組有代表性的難燃膠合板、石膏板、墻紙、吸音板等裝飾材料進(jìn)行燃燒性能檢測(cè)，其燃燒增長(zhǎng)指數(shù)較低，綜合其他參數(shù)數(shù)值，發(fā)現(xiàn)其為B、C級(jí)，屬于難燃材料范疇，符合設(shè)計(jì)要求，可以應(yīng)用在公共、民用建筑及工業(yè)廠房的墻面、屋面等部位。

4.3試驗(yàn)選取多組有代表性的高分子地毯、復(fù)合地毯及木地毯等材料進(jìn)行燃燒性能檢測(cè)，其熱輻射通量高，屬于難燃材料、可燃材料范疇。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)避免使用可燃性地毯進(jìn)行鋪貼，建議選用難燃材料類(lèi)的材料進(jìn)行鋪貼。

4.4試驗(yàn)選取多組空調(diào)保溫用橡塑保溫棉及酚醛復(fù)合板，發(fā)現(xiàn)橡塑保溫棉板的燃燒性能一般為B、C、D級(jí)，屬于難燃材料、可燃材料范疇；鋼面型酚醛復(fù)合風(fēng)管板為A2、B級(jí)，屬于不燃材料、難燃材料范疇。

4.5對(duì)臨時(shí)建筑用金屬板材進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)若用聚苯夾芯的金屬板材基本為易燃材料，若用玻璃棉作為夾芯的板材板材部分未達(dá)到A級(jí)要求（不燃材料），因此建議采用能達(dá)到A級(jí)材料的保溫材料做臨時(shí)建筑用夾芯板材，并應(yīng)從管理上加強(qiáng)監(jiān)督管理，加大抽檢力度。

作者：馬燁紅單位：廣東省建筑科學(xué)研究院