4种铺地材料的燃烧及产烟特性研究

马 丽

（辽宁省沈阳市大东区消防救援大队，辽宁 沈阳 110031）

铺地材料是指铺设在地面的上表面，由背衬材料、随附的衬垫、中垫和黏连剂一起构成的表面装饰层。如纺织地毯、软木板、木板、橡胶板和塑料地板及地板喷涂材料等[1]。建筑材料的燃烧性能对整个建筑的生命安全以及财产安全有十分重要的作用，铺地材料作为一种十分重要的建筑材料，在建筑中被大量使用。因此，如何正确地探测铺地材料的燃烧性能，对减少事故隐患，防止事故发生起重要的作用[2]。

目前研究选取4种常见的铺地材料，分别是地毯、复合地板、PVC地板和地板革。通过实验测定每种材料的临界辐射通量、烟密度、材料可燃性以及燃烧速率和燃烧程度，从而综合分析每种材料在火灾发生时的燃烧难易、燃烧程度、燃烧速率以及在火灾过程中的影响[3]。通过对铺地材料的燃烧性能进行评估，不仅能确定材料在火灾过程中的作用与影响，也能通过对比每种材料的燃烧性能参数确定哪种铺地材料的燃烧性能较好，从而引导人们在装饰装修过程中，对铺地材料的选择更加理智，更加注重铺地材料的安全性能，减少事故隐患，为构建一个相对安全的生活与工作环境提供便利。

1 实验

1.1 实验材料

市面常用的4种铺地材料：地毯、复合地板、PVC地板和地板革，被用于铺地材料燃烧及产烟特性的研究。

1.2 实验设备

建筑材料可燃性测试仪（PX-07-003）用于铺地材料的可燃性测试；铺地材料燃烧性能测试仪-辐射热源法（PX-07-006）和UL94垂直水平燃烧测定仪（CZF-5）用于铺地材料的燃烧性能测试；建筑材料烟密度测试仪（PX-07-008）用于铺地材料的烟密度测试。

2 结果与讨论

2.1 铺地材料可燃性测试分析

对6个地毯试样进行可燃性测试，实验采用表面点火。6个试样在实验过程中，火焰尖端均在15s内到达距点火点150mm处。同时，试件燃烧过程中有熔融物滴落，试样滴落后甚至发生点燃滤纸的情况。试样地毯在20s内均烧到150mm，达到150mm时最短时间为10.4s，按照GB 8624—2012建筑材料及制品燃烧性能分级中铺地材料燃烧性能等级和分级的标准，20s内焰尖高度大于150mm，地毯符合B3级材料要求，属于易燃材料。

6个PVC地板进行实验时，在距离试件底部边缘40mm处的试件中心点火，试样不能立即被点燃，12s左右燃烧器火焰四周边缘与试样接触位置着火，产生刺激性气味。6个试样在实验过程中，其火焰焰尖高度分别为70mm、45mm、50mm、50mm、45mm、40mm，均未达到150mm。按照GB 8624—2012铺地材料燃烧性能等级和分级的判据，其具体分级需要结合辐射热源法测定铺地材料燃烧性能的实验结果。

地板革进行实验时，在距离试件底部边缘40mm处的试件中心点火，燃烧器点火后，试样不能立即被点燃，刚开始燃烧器火焰与试样接触位置逐渐被烧黑。10s左右时试样被点燃，火焰向上传播。6个试样在20s内火焰焰尖高度分别为80mm、80mm、75mm、80mm、80mm、75mm，均未达到150mm。地板革燃烧性能分级需要结合辐射热源法测定铺地材料燃烧性能的实验结果。

对6个复合地板试样进行实验，对距离试件底部边缘40mm处的试件中心进行点火，燃烧器点火后，试样不能被点燃，燃烧器火焰与试样接触位置逐渐被烧黑。6个试样在实验过程中，试样均未发生燃烧现象，滤纸未被点燃，试样表面与燃烧器火焰接触位置表面发黑。6个试样在20s内均未发生燃烧现象。按照GB 8624-2012铺地材料燃烧性能等级和分级的判据，不能进行具体分级。

2.2 铺地材料燃烧性能测试分析

当点火器处于预热状态时，地毯由于受热而发生收缩卷曲；当点火器火焰与地毯试样接触时，地毯试样迅速被点燃，火焰沿试样较均匀蔓延，试样被烧穿。地毯试样1：火焰传播最远距离为410mm，临界热辐射通量为5.1kW/m2；地毯试样2：火焰传播最远距离为420mm，临界热辐射通量为4.9kW/m2；地毯试样3：火焰传播最远距离为360mm，临界热辐射通量为6.0kW/m2。地毯试样的临界热辐射通量的平均值为5.3kW/m2，其临界热辐射通量大于4.5kW/m2。但由于在可燃性实验中，地毯试样在20s内火焰内焰高度超过150mm，属于B3级材料，因此其燃烧性能等级为B3级。

当点火器处于预热状态时，PVC地板表面由于受热而发生起泡、变黑；当点火器火焰与PVC地板接触时，试样发生卷曲，试样燃烧后产生刺激性气味。PVC地板试样1：火焰传播最远距离为85mm，临界热辐射通量大于10.9kW/m2；PVC地板试样2：火焰传播最远距离为90mm，临界热辐射通量大于10.9kW/m2；PVC地板试样3：火焰传播最远距离为100mm，临界热辐射通量大于10.9kW/m2。PVC地板试样的临界热辐射通量平均值大于10.9kW/m2。由于在可燃性实验中，PVC试样在20s内火焰内焰高度小于150mm，因此PVC试样燃烧性能等级为B1级。

当点火器处于预热状态时，地板革发生卷曲，当点火器预热结束与试样接触后，地板革发生严重卷曲，扭曲严重，试样燃烧后，有刺激性气味产生。地板革试样1：火焰传播最远距离为110mm，临界热辐射通量为10.9kW/m2；地板革试样2：火焰传播最远距离为110mm，临界热辐射通量为10.9kW/m2；地板革试样3：火焰传播最远距离为160mm，临界热辐射通量为10.0kW/m2。地板革试样的临界热辐射通量平均值为10.6kW/m2。由于在可燃性实验中，地板革在20s内火焰内焰高度小于150mm，因此，其燃烧性能等级为B1级。

当点火器预热结束与复合地板接触后，复合地板立即被点燃，火焰均匀蔓延。复合地板试样1：火焰传播最远距离为420mm，临界热辐射通量为4.9kW/m2；复合地板试样2：火焰传播最远距离为430mm，临界热辐射通量为4.8kW/m2；复合地板试样3：火焰传播最远距离为440mm，临界热辐射通量为4.6kW/m2。复合地板试样的临界热辐射通量平均值为4.8kW/m2。由于在可燃性实验中，复合地板在20s内火焰内焰高度小于150mm，因此复合地板试样燃烧性能等级B1级。

2.3 铺地材料燃烧或分解的烟密度测试分析

地毯燃烧时间与光吸收率的关系如图1所示。从图1地毯的光吸收率与时间的变化曲线中可知，地毯燃烧后，刚开始时光吸收率直线上升，上升速率很快，当光吸收率达到最高值时，光吸收率开始缓慢下降，逐渐平稳。地毯试样的最大光吸收率为74.34%。根据图1计算可知，地毯试样的烟密度等级为66.1。

图1 地毯光吸收率与时间关系的曲线图

从图2 PVC地板的光吸收率与时间的变化曲线中可知，PVC地板燃烧后，刚开始时光吸收率不断上升，随后上升速率下降，当光吸收率达到最高值时，光吸收率开始缓慢下降，当下降到一定点时，光吸收率开始逐渐缓慢上升，趋于平稳。最大光吸收率为73.52%。根据图2计算可知， PVC地板试样的烟密度等级为65.7。

图2 PVC地板光吸收率与时间关系的曲线图

从图3地板革的光吸收率与时间的变化曲线中可知，地板革燃烧后，光吸收率刚开始直线上升，随后缓慢上升，上升速率趋于平稳。最大光吸收率为55.41%。根据图3计算可知，地板革试样的烟密度等级为51.0。

图3 地板革光吸收率与时间关系的曲线图

从图4复合地板的光吸收率与时间的变化曲线中可知，复合地板燃烧后，光吸收率直线上升，随后缓慢上升，上升速率趋于平稳。最大光吸收率为56.06%。根据图4计算可知，复合地板试样的烟密度等级为53.6。

图4 复合地板光吸收率与时间关系的曲线图

2.4 铺地材料水平和垂直燃烧测试分析

2.4.1 水平燃烧测试分析

地毯被点燃后，移去喷灯，有连续的有焰燃烧，且火焰前端均超过100mm标线，燃烧过程中有熔融物滴落。3个试样线性燃烧速率分别为195.7 mm/min，225.0 mm/min和204.5 mm/min，表明地毯的线性燃烧速率不符合分级标准，因此，水平燃烧法不能对地毯试样的燃烧性能进行分级。

PVC地板、地板革和复合地板在水平燃烧实验中，移去喷灯后，材料没有可见的有焰燃烧，且燃烧距离都未超过25mm标识线，无法计算其线性燃烧速率。根据国家标准GB/T 2408—2008中第8.4.1条，符合HB40级材料标准，因此，PVC地板、地板革和复合地板均为HB40级材料。

2.4.2 垂直燃烧测试分析

地毯被点燃后，移去喷灯，有连续的有焰燃烧，且试样完全被烧穿，燃烧过程中滴落的熔融物引燃脱脂棉垫，3根试样的平均损毁长度为300mm，平均续燃时间为58s，平均阴燃时间为0s。

PVC地板被点燃后移去喷灯，火焰立即熄灭，施加第二次火焰，移去喷灯后记录余焰及余辉时间。5根试样的总余焰时间都为0s，小于50s；单个试样的余焰时间均为0s，均小于10s；第二次施加火焰后单个试样的余焰加余辉时间均为0s，均小于30s；5根试样的余焰均未蔓延至夹具，未有滴落物滴落。因此根据垂直燃烧实验结果，PVC地板为V-0级材料。

地板革被点燃后，移去喷灯，有连续的有焰燃烧，且余焰蔓延至夹具，燃烧过程中无熔融物滴落。5根试样的总余焰时间为36s，小于50s。因为试样在第一次燃烧后已经全部燃烧碳化，因此未进行二次施焰。但由于5根试样的余焰均蔓延至夹具，不符合垂直燃烧分级标准，因此不能根据垂直燃烧实验对地板革进行分级。

复合地板被点燃后移去喷灯，火焰逐渐熄灭，施加第二次火焰，移去喷灯后记录余焰及余辉时间。5根试样的总余焰时间为21s，小于50s；单个试样的余焰时间分为3s、4s、5s、4s、4s，均小于10s；第二次施加火焰后单个试样的余焰加余辉时间分别为5s、5s、7s、7s、5s，均小于30s；5根试样的余焰均未蔓延至夹具，未有滴落物滴落。因此，根据垂直燃烧实验结果，复合地板为V-0级材料。

3 结论

通过对4种材料进行铺地材料可燃性试验、辐射热源法测定铺地材料燃烧性能实验、铺地材料燃烧或分解的烟密度实验以及水平燃烧和垂直燃烧实验，可以得到以下实验结果：试样燃烧性能等级如下：地毯为易燃材料，属于B3级；PVC地板为难燃材料，属于B1级，其临界辐射热通量大于10.9kW/m2；地板革为难燃材料，属于B1级，其临界辐射热通量为10.6kW/m2；复合地板为难燃材料，属于B1级，其临界辐射热通量为4.8kW/m2。

地毯的烟密度等级为66.1，最大光吸收率为74.34%；PVC地板的烟密度等级为65.7，最大光吸收率为73.52%；地板革的烟密度等级为51.0，最大光吸收率为55.41%；复合地板的烟密度等级为53.6，最大光吸收率为56.06%。

根据水平燃烧和垂直燃烧实验可知，地毯的燃烧范围最大，地板革燃烧范围很小，PVC地板以及复合地板不仅燃烧范围很小，火焰传播速度很小，燃烧程度也很低。综合材料燃烧的难易程度、燃烧范围、火焰传播速度、阻燃性能以及烟密度等级，可以知道，PVC地板的安全性最高，复合地板以及地板革次之，地毯的安全性最低。因此，在实际生活中，应选用PVC地板此类安全性能高的铺地材料，减少安全隐患，保障人民的生命财产安全。