浅谈建筑材料或制品的单体燃烧检测

浅谈建筑材料或制品的单体燃烧检测

李琴

扬州市建筑工程质量检测中心有限公司江苏扬州225002

摘要：本文主要通过单体燃烧试验，得到了主燃烧器前600s内样品的燃烧生长速率指数和总放热量以及总产烟量。这些参数在一定程度上反映了材料燃烧的难易程度；烟气的生成及火焰的蔓延现象也是评价建筑材料或制品的燃烧性能等级的重要参数，这给外墙及屋面保温系统的防火等级提供了参考依据。

关键词：单体燃烧；检测；数据计算；分析

前言

在相关规范标准中就明确的规定以确定建筑材料或制品在单体燃烧试验中对火反应性能的方法，试验方法及原理如下，下面就对其建筑材料或制品单体燃烧检测进行分析，以供借鉴。

一、单体燃烧（SBI）试验简介：

由两个成直角的垂直翼组成的试样暴露于直角底部的主燃烧器产生的火焰中，火焰由丙烷气体燃烧产生，丙烷气体通过砂盒燃烧器并产生（30.7±2.0）kW的热输出。

试样的燃烧性能通过20min的试验过程来进行评估。性能参数包括：热释放、产烟量、火焰横向传播和燃烧滴落物及颗粒物。

在点燃主燃烧器前，应利用离试样较远的辅助燃烧器对燃烧器自身的热输出和产烟量进行短时间的测量。

一些参数测量可自动进行，另一些则可通过目测得出。排烟管道配有用以测量温度、光衰减、O2和CO2的摩尔分数以及管道中引起压力差的气流的传感器。这些数值是自动记录的并用以计算体积流速、热释放速率（HRR）和产烟率（SPR）。

对火焰的横向传播和燃烧滴落物及颗粒物可采用目测法进行测量。

二、概述

1、试验原理

主燃烧器在直角底部产生的火焰由两个垂直的直角翼组成。丙烷气体通过沙箱燃烧器，热输出为（30.7±2.0）kW。在20分钟测试后评估样品的燃烧性能。在点燃主燃烧器之前，必须主动使用远离样品的辅助燃烧器，以在短时间内测量燃烧器产生的热量输出和烟雾量。

2、试验的装置分析

SBI测试装置由燃烧室，试验设备装置，排烟系统和常规测量装置组成。

3、试验步骤的分析

样品安装在框架内的小推车U型卡槽的长翼和短翼上。主要步骤如下：

第一，把排烟管道的体积流速V298（t）设为（0.60±0.05）m3/s，在整个试验过程中，当标准条件温度为298K时，排烟系统应能控制在0.50m3/s至0.65m3/s的范围内的速度持续抽排烟气。

其次，记录排气管中热电偶TI，T2和T3的温度以及环境温度，记录时间应至少为300秒。环境温度应在（20±10）℃以内，管道内的温度和环境温度差应控制在合适水平内（不应超过4℃）。

第三，依次点燃两个燃烧器的点火火焰。

第四，使用精密计时器来开始计时并自动记录数据。开始时间t为0s。当t为（120±5）s时，点燃辅助燃烧器，将丙烷气体的质量流量mgas（t）调整为（647±10）mg/s，此调整应在t为150s前进行。在整个测试过程中，丙烷气体质量流量应在此范围内。（注：在210s＜t＜270s这一时间段是测量热释放速率的基准时段。）当t为（300±5）s时，丙烷气体从辅助燃烧器切换到主燃烧器。观察并记录主燃烧器点燃的时间。观察样品的燃烧行为，观察时间为1200秒，并将数据记录在记录纸上。当t≥1560s时，停止向燃烧器供气，停止自动记录数据，待样品残余燃烧完全熄灭至少1分钟后，测试结束时的情况应记录在记录表上。

4、目测方法和现象记录分析

第一，火焰在长翼上的横向传播，在试验开始后的1500s内，在500mm至1000mm之间的任何高度，持续火焰到达试样长翼远边缘处时，火焰横向传播必须进行记录，火焰在试样的表面边缘位置持续5秒为该现象的判据。

第二，燃烧颗粒物、滴落物。在开始受火后的600s内，只是当做燃烧颗粒物或者是滴落物滴落至燃烧器区域以外的小推车底板上，记录燃烧颗粒物、滴落的现象。

第三，现象的记录。表面闪燃现象，在实际试验过程中，试样所生成的烟气没被吸进集气罩而从小推车溢出，并且流进旁边的燃烧室内，部分试样发生脱落的问题，背板间的相互固定失效，使得试样变形或者是垮塌、判断试验提前结束的一种或者是多种的情况。

5、试验的提前结束

如果出现以下任何一种情况，可以在指定的开火时间结束前关闭主燃烧器：

a，一旦样品的放热率超过350千瓦，或在30秒内平均超过280千瓦；

b，一旦排气管的温度超过400℃，或30s期间的平均值超过300℃；

c，如果滴落物阻塞了燃烧器的一半，则可以认为燃烧器基本上受到干扰。如果测试提前完成，则分类测试结果无效。

6.试件的安装

试件的安装通常有两种方法分别是实际应用安装与标准安装方法。前者的安装其试验结果仅对该应用方式有效，后者的安装其试验结果除了对以该方式进行实际应用的情况有效外，对更广范围内的多种实际应用方式也有效。对于平板状的建筑材料的安装就不在此赘述，就管状材料的安装作个简单的探讨。

管状隔热材料应该安装在钢管上，钢管外径则是在21.3mm，管壁的厚度则是在2.5mm-2.6mm。钢管长度应该在1500mm，应该垂直安装在SBI小推车中，至少把钢管的一个末端进行封闭，避免热对流，但是考虑到安全因素，我们需要注意不要把管道进行完全的封闭。在安装管道的时候，相邻管道的隔热保温材料外表面之间和外表面与背板之间的缝隙主要是在25mm。在SBI试验阶段，应该在每个翼上安装尽可能多的管道，若是隔热材料厚度在25mm，短翼上的管道数量为5，长翼上的为10。安装钢管的时候，应该保证试验期间的钢管位置被固定。

7、试验结果表述与数据计算分析

a、FIGRA0.2MJ和FIGRA0.4MJ以及在600s内的总热释放量THR600s的值以及它表现为火焰在长翼上横向传播到边缘的现象，都是表达样品的燃烧性能。

b、目测判定是否存在燃烧滴落和颗粒物质产生的产物或仅产生一种产物。

c、FIGRA0.2MJ和FIGRA0.4MJ（燃烧增长率指数）的计算。FIGRA指数为HRRav（t）/（t-300）的最大比值再乘上1000所得的值。仅计算超过HRRav和THR的初始值的着火期的商。在火灾期间，如果未超过FIGRA指数的一个或两个初始值，则FIGRA指数为零。采用两个不同的THR初始值，得出了FIGRA0.2MJ和FIGRA0.4MJ。

d、600s内的总热释放量THR600s的值，在火灾期间的前600秒内（300s≤t≤900s），样品的总热量释放量。

e、烟气生成速率指数SMOGRA的值。SMOGRA为SPRav（t）/（t-300）的最大商值再乘以10000所得的值。只有超过SPRav初始值的SPRav和TSP部件以及火灾期间TSP的初始值才参与计算。在火灾期间，如果上述SPRav和TSP参数中的一个或两个不超过其初始值，则SMOGRA为零。

三、在检测中存在的问题

1、数据来源基本较为依赖设备的数据采集系统，主要原因是计算方法较复杂，其计算步骤和基准软件的操作中采用标准数据组，但有些参数的偏差，诸如热电偶、燃烧器切换时间、烟气测量、试验时间都会导致用于统计分析的更大数据集，若根据数据集进行计算，计算方法的精确性相对较低。

2、标准中（即GB/T20284-2006）要求试样数量为三组试样（三组长翼加短翼）进行试验，但在试验结果中并未明确说明结论以三组试样的平均值、最小值来评价。如此致各家的检测机构取值不一，也有比较保守的以三组试样的结果逐一进行评定，都满足方可评定为合格。

结束语：

综上所述，市场上的建筑材料或制品良莠不齐，尤其为保温板，有些供应商直接用离火自熄的方法去告之客户，只要离火自熄就可以放心使用，其实这是不科学严谨的。离火自熄的简单辨别有可借鉴之处，但用于工程之前我仍然希望相关单位，个人能严格把关，只有通过相关检测才可以客观评价，当然这也需要检测人员的较高职业素养，确保检测工作的公正性、科学性及准确性。

参考文献：

[1]中国标准出版社，《建筑材料或制品的单体燃烧试验》GB/T20284-2006

[2]中国标准出版社，《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB8624-2006

[3]《Reactiontofiretestsforbuildingproducts-Conditioningproceduresandgeneralrulesforselectionofsubstrates》EN13238