建筑材料燃烧性能测试中基材板对测试结果的影响

2020-03-23

中国建材科技 2020年6期

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

0 概论

国标的建筑材料燃烧性能分级体系参照欧洲标准体系建立，现行燃烧性能分级判定依据大部分参照欧标EN 13501-1执行。主要的分级试验项目包括不燃性试验、燃烧热值试验、单体燃烧试验、铺地材料辐射热源试验、可燃性试验[1]。其中，不燃性试验和燃烧热值试验为材料试验，单次测试只能使用均匀材料，试验样品不需要安装，因此，试验结果与样品的形状、安装形式等因素无关。而单体燃烧试验、铺地材料辐射热源试验、可燃性试验为模拟燃烧性质的明火点火测试，其试验结果与试样的安装形式、基材板的种类选择具有相关性。

燃烧性能分级试验的基材选择与安装方式依据标准为EN 13238，基材是紧贴在制品下面的材料，需要提供与其有关的信息[2]，标准基材是代表最终应用中所用基材的产品[2]。因此，在实际的防火测试中，实验室常需要根据测试材料的实际使用情况选择合适的标准基材来代表样品的最终使用环境；而最终使用环境为自立安装的板材，则在试验中自立安装，不使用基材板。在EN 13238中对非铺地材料燃烧测试，提供了包括纤维水泥板、钢板、纸面石膏板等8种不同材质的标准基材供选择。

在前述三种带基材的燃烧测试中，铺地材料辐射热源测试样品多数较薄、质硬，试验样品及可选基材种类较少；可燃性试验燃烧时间短，测试现象和数据单一；单体燃烧试验用于测试所有非铺地建筑材料，样品及基材板可选种类多，故选用单体燃烧试验作为对比测试。试验样品选取燃烧现象受到基材板影响较大的难燃级建筑材料，以泡沫橡塑样品代表常见的有机发泡保温材料，以胶合板代表较耐烧的硬质有机材料，且两种试样整板尺寸较大，可整体平整无需拼接安装，排除了其他非本文讨论的安装情况影响。

1 试验部分

1.1 测试样品、基材选择及安装方式

1.1.1 柔性泡沫橡塑样品

柔性泡沫橡塑板在使用中多用于管道保温，围贴于管道外侧。实际使用时基材多为金属材质，配合专用胶粘剂粘贴。在实验室测试中，宜选用标准基材中的铝板、钢板测试基材。

试验样品为某公司生产的柔性泡沫橡塑板，厚度20mm。样品组R1：试样采用专用粘接剂粘贴于基材板上，基材板为钢板，厚度1.0mm，密度7850kg/m3；样品组R2：试样采用专用粘接剂粘贴于基材板上，基材板为铝板，厚度1.0mm，密度2700kg/m3。

1.1.2 难燃胶合板样品

难燃胶合板在实际应用中可作为独立拼接作为墙体使用，也可作为护墙板使用，因此可选用固定于基材板的安装方式或无需基材自立安装。

试验样品1为某公司生产的难燃胶合板，厚度9mm。样品组J9：试样采用机械方式紧贴于基材板固定，基材板为硅酸钙板，厚度12mm，密度900kg/m3；样品组Z9：试样无基材自立安装。

试验样品2为试验样品1同公司生产的难燃胶合板，厚度15mm。样品组J15：试样采用机械方式紧贴于基材板固定，基材板为硅酸钙板，厚度12mm，密度900kg/m3；样品组Z15：试样无需基材自立安装。

1.2 试验仪器

FRTS-20284A单体燃烧试验装置（气体分析仪SERVOPRO 4100）。

1.3 试验过程及观察现象

6组试验样品放置于23℃ 50%RH，质量恒定后按GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》测试，观察并记录燃烧过程中试验现象，及烧后样品状态如下：

R1、R2两组试样，靠近火源的部分整体碳化，试样被火焰烧穿。试样表面轻微变形隆起。燃烧过程中产烟较多，火焰无横向蔓延趋势，无燃烧性滴落物生成。

J9、Z9两组试样，靠近火源处在燃烧过程中被烧穿，火焰无横向蔓延趋势，无燃烧性滴落物生成。J9组试样烧后基材板部分外露；Z9组试样在测试中被烧穿后，火焰从试样背面向上蔓延。

J15、Z15两组试样，靠近火源处在燃烧过程中未被烧穿，有部分木制层和炭化层残留，火焰无横向蔓延趋势，无燃烧性滴落物生成。

2 结果及分析

2.1 测试结果

表1 6组共18次单体燃烧试验测试详细结果

表2 各组试样单体燃烧试验测试结果平均值

2.2 造成测试结果的原因分析

6组测试中选择的基材板共有三种，分别为钢板、铝板、硅酸钙板，其燃烧性能均为A（A1）级不燃材料，基材板在测试过程中自身不会燃烧产生热量。

在R1、R2两组对比测试中，R1组的测试结果明显好于R2组。分析原因为柔性泡沫橡塑制品为软质有机发泡材料，材料自身在点火后会快速碳化烧穿，且试样为粘贴安装，热量可快速传导至基材板上。两组测试样品选用的基材板均为金属材料，导热性能优异，基材板的局部升温可较快传导至样品的其他部位。而钢板相比铝板密度较大，单组测试样品使用钢板基材质量约17.7kg，铝板基材质量约6.1kg；铁的比热容为0.46×103J/kg℃，铝的比热容为0.88×103J/kg℃，由上，升高同样的温度，钢板基材需要吸收的热量是铝板的1.5倍。因此，铁板基材可以吸收更多的热量，相比铝板基材，其燃烧增长速率偏低。

在J9、Z9两组对比测试中，J9组600s内热释放量的测试结果明显好于R2组；而在J15、Z15两组对比测试中，测试数值相差不大。分析原因为试样材质为难燃胶合板，试样多层拼接并经过内外部的阻燃处理，试样点火后，火焰只能一层一层烧穿多层结构的胶合板，时间较长。9mm厚试样在实验过程中被烧穿，在没有基材板阻挡下，试样火焰可烧至背侧面形成双侧受火，总热释放量增加。15mm厚试样在试验过程中未被烧穿，木板在未被碳化时温度一般不超过200℃，且木材和硅酸钙的导热系数均远低于金属材料，硅酸钙板基材对热量的吸收和传递作用较金属基材差，紧贴样品背面安装的基材板不会吸取太多的热量。因此，J15、Z15两组对比测试的实验结果相差不大。