SBS 改性沥青防水卷材氧指数测试方法研究

叶序龙

（健研检测集团有限公司）

0 引言

SBS 改性沥青防水卷材相对传统沥青防水产品，低温和高温性能良好，在建筑防水领域应用广泛。中国建筑防水协会发布的《中国建筑防水行业年度发展报告(2020)》显示，2020 年SBS/APP 改性沥青防水卷材将达到75818 万平方米，占我国2020 年防水材料总产量的30.14%。SBS 改性沥青防水卷材浸涂的沥青具有易燃特性，着火后会导致火焰快速蔓延[1]，且SBS 改性沥青防水卷材施工主要使用热熔法施工，施工时如操作不当易引燃SBS 改性沥青防水卷材，发生火灾造成生产安全事故。准确测试SBS 改性沥青防水卷材燃烧性能对提高SBS 改性沥青防水卷材阻燃性能和预防施工现场火灾具有重要意义。

现行的国家标准规范无SBS 改性沥青防水卷材燃烧性能的测试方法和评价指标。目前国内外通常采用氧指数作为评价沥青类材料的燃烧性能指标之一。氧指数表征材料在氮氧混合气中维持持续燃烧所需要的最低氧浓度(体积比)，其数据重复性较好、试验方法和设备简单，测试结果和其他燃烧性能试验的测试结果又较好的相关性。本文参照NB/SH/T 0815-2010《沥青燃烧性能测定 氧指数法》，结合SBS 改性沥青防水卷材的特性，对SBS 改性沥青卷材氧指数测试方法进行探讨。

1 实验

1.1 实验材料

某公司生产的使用相同聚酯胎基的3mm 厚普通SBS 改性沥青防水卷材和3mm 厚阻燃SBS 改性沥青防水卷材，具体信息见表1。

表1

1.2 实验设备

JF-3 型数显式氧指数测定仪、喷嘴直径2mm 丙烷气点火器。

1.3 实验方法

1.3.1 试样制备

试样在卷材上均匀分布采取纵向试件，试样尺寸为120mm×6.5mm×3mm 和150mm×38mm×3mm 两种。试样表面铝箔去除方法为常温下用胶带粘在覆面层上，冷却至-10℃，撕去胶带。试样表面聚乙烯膜去除方法为使用火焰喷枪烤，在最短的时间内去除聚乙烯膜。[2]

1.3.2 试样安装

试样尺寸为120mm×6.5mm×3mm 使用NB/SH/T 0815-2010《沥青燃烧性能测定 氧指数法》中规定的夹具。 试 样 尺 寸 为150mm ×38mm ×3mm 使 用GB/T 5454-1997《纺织品 燃烧性能试验 氧指数法》中规定的U 形夹子。

1.3.3 评定与计算

测试结果评定与计算按NB/SH/T 0815-2010《沥青燃烧性能测定 氧指数法》进行。

2 结果与讨论

2.1 试样尺寸与夹持方式

从图1 和图2 可以看出尺寸为120mm×6.5mm×3mm 试件会出现卷材受热软化而发生弯曲，顶部会碰触到燃烧筒引起火焰熄灭的现象，影响了实验结果。而尺寸为150mm×38mm×3mm 的试样夹为U 形夹，则不会出现该现象。因此试样尺寸宜为150mm×38mm×3mm，采用U 形夹子夹持试件。

图1 120mm×6.5mm×3mm试件

图2 U 形夹

2.2 点火方式

纺织品氧指数测试的施焰时间控制在15s 内，试验上端全部点燃后移去点火器。塑料的氧指数测试的点火方式分为顶面点燃法和扩散点燃法。顶面点燃法施焰时间30s，每5s 移开火焰观察一次，试样顶面持续燃烧时立即移开点火器。扩散点燃法连续施加火焰30s，至垂直面处于稳态燃烧或者可见燃烧部分到支撑框架上标线。沥青氧指数测试施焰时间最长30s，每5s 移开火焰观察一次。从图3 可以看出在一定范围内SBS 改性沥青防水卷材的氧指数测试结果随着点火时间的增加而降低。通过观察试样点燃过程，试样点燃要经历聚乙烯膜燃烧→沥青涂盖层融化流淌→试样点燃的过程，沥青材料的着火点远高于沥青的软化点[2]，SBS 改性沥青防水卷材在沥青涂盖层融化流淌后才会形成稳定的火焰。点火时间过短，沥青涂盖层没有不能充分融化点燃，就不能形成稳定的火焰。普通SBS 改性沥青防水卷材连续施焰45s 后，点火时间对氧指数结果的影响才不明显。而阻燃SBS 改性沥青防水卷材连续施焰30s 后，点火时间对氧指数结果的影响才不明显。而间断施焰（每5s 移开一次）也会造成SBS 改性沥青防水卷材氧指数测试结果偏高。因此，SBS 改性沥青防水卷材氧指数测试点火宜采用连续施焰的方式，时间宜控制在60s 内，当试样垂直面处于稳态燃烧后立即移开火焰。

图3 氧指数与点火时间的关系

2.3 上下表面隔离材料

SBS 改性沥青防水卷材表面隔离材料通常有聚乙烯膜、细砂和铝箔。从图4 可以看出，当去除SBS 改性沥青防水卷材表面材料氧指数都有了不同程度的增大。从普通SBS 改性沥青防水卷材（聚乙烯膜-聚乙烯膜）和阻燃SBS 改性沥青防水卷材（聚乙烯膜-聚乙烯膜）的氧指数结果可以看出去除聚乙烯膜时氧指数有轻微上涨。这主要是因为SBS 改性沥青防水卷材大部分采用热熔施工，为了施工方便SBS 改性沥青防水卷材下表面不能使用耐高温的聚乙烯膜，其易燃氧指数较低，所以未去除聚乙烯薄膜时氧指数测试结果较低。从普通SBS 改性沥青防水卷材（铝箔-聚乙烯膜）和阻燃SBS 改性沥青防水卷材（铝箔-聚乙烯膜）氧指数结果可以看出未去除铝箔时氧指数有较为明显的降低。通过观察实验现象发现，未去除铝箔时，沥青涂盖层受热融化会聚集在铝箔上，而较少向下流淌，增加了燃烧的试样量，持续燃烧时间更长，同时燃烧释放的热量又融化了更多的沥青涂盖层，如此循环，试件持续燃烧时间变长，氧指数有明显的降低。SBS 改性沥青防水卷材发生火灾事故主要集中在热熔施工和存贮阶段，为了使测试结果更加贴合施工和存贮的状况，SBS 改性沥青防水卷材氧指数测试时应保留上下表面隔离材料。

图4 氧指数与上下表面材料的关系

3 结论

⑴通过研究分析，SBS 改性沥青防水卷材氧指数测试试样尺寸为150mm×38mm×3mm，夹持方式使用U 形夹子，试验方可顺利进行；点火宜采用连续施焰的方式，时间控制在60s 内，试样垂直面处于稳态燃烧后应立即移开火焰，此点火方式贴合沥青燃烧特征；上下表面隔离材料去除和保留对SBS 改性沥青防水卷材氧指数影响较大，测试时保留上下表面隔离材料更符合SBS 改性沥青防水卷材在热熔施工和存贮阶段更容易发生火灾的特点。

⑵通过结果比较，SBS 改性沥青防水卷材加入阻燃剂后对其氧指数测试结果有明显的提升。