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1耗氧原理

耗氧原理測試方法是基于一個簡單的物理事實，即要產生熱釋放量，就得消耗一定量的氧氣。對于燃燒產物為CO2、H2O、HF、HCl、Br2、SO2和N2的有機液體和氣體燃料，學者研究認為由于燃燒過程中能量的產生主要是斷裂C-C鍵或者C-H鍵造成的，這些鍵具有相似的鍵能，因此盡管對于這類燃料，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。對于天然燃料，如建筑中常用的木材、紙張、棉花等材料，消耗單位質量氧氣產生的熱釋放平均值為13.21kJg，誤差在±5.3%以內；對不完全燃燒，也存在相同結論。對于大多數天然有機材料及塑料、橡膠等材料燃燒時消耗1m3（標準狀態下）氧氣約放出1.7MJ的熱量，或者說每消耗1kg氧氣約放出13.1×103kJ的熱量，其測量精度在5%以內。因此，通過精確測量某種物質燃燒產生的煙氣流量及組分濃度，便可以求出其熱釋放速率，這種方法被稱為耗氧原理量熱法，現在已經廣泛地應用于建筑火災測試中。我國新分級標準的主要實驗SBI單體燃燒試驗（即EN13823SBI）是以該耗氧原理為基礎的建筑材料燃燒性能測試方法，主要遵循以下簡化假設：①完全燃燒時每消耗單位質量氧氣釋放的熱量為常數，E=13.1MJkg；②所有氣體都是理想氣體；③流入系統的空氣包括O2、CO2、H2O和N2，流出系統的氣體包括O2、CO2、CO、H2O和N2，其中N2在此實驗條件下不參與燃燒反應，其他所有不參加燃燒反應的惰性氣體都被當作N2；④O2、CO2、CO都在干性基礎上測量［1］。

2試驗評價方法

新標準GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》對建筑材料的評級要求，包含的材料燃燒特性參數更全、試驗的燃燒模型與火災更接近、試驗中材料安裝狀態和工程應用實際更符合。目前建筑材料燃燒性能的評定按照GB8624-2006進行，該標準適用于各類工業與民用建筑中所使用各種建筑材料。依據該標準規定，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）七個級別。A1、A2（Alf1、A2f1）級屬于不燃材料，B、C（Bf1、Cf1）級屬于難燃材料，D、E（Df1、Ef1）級屬于可燃材料，F（Ff1）級屬于易燃材料。該標準涉及到的試驗主要有單體燃燒試驗、不燃性試驗、可燃性試驗以及氧彈量熱儀，評價指標主要有燃燒增長速率指數、總熱釋放量、蔓延長度等，燃燒增長速率指數是基于“耗氧原理”計算所得，也是燃燒分級的最重要評價參數。最新分級標準（GB8624-2002）《建筑材料及制品燃燒性能分級》也即將執行。

3試驗結果及討論

3.1板材及墻面材料試驗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行分級試驗，具體結果見表1。可見，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，屬于難燃材料類，按GB50222-95《建筑內部裝修設計防火規范》（2001年版）要求，可以應用在公共、民用建筑及工業廠房的墻面、屋面等部位。

3.2地毯及地面裝飾試驗選取了多組有代表性的地毯及地面裝飾材料進行試驗，試驗材料包括多種高分子地毯、復合地毯及木地毯，具體結果見表2。可見，地毯及地面裝飾材料的燃燒性能等級主要分布在Bfl~Dfl，屬于難燃材料、可燃材料范疇。按照GB50222-95《建筑內部裝修設計防火規范》（2001年版）要求，絕大部分建筑強調地面材料用B1級及以上材料，因此建議地毯及地面裝飾類材料應采用難燃等級的材料，盡量避免用可燃材料。

3.3空調管道用保溫材料公共場所以及部分民用住宅樓的空調管道需要進行保溫，一般可采用的保溫材料有較多可選擇的種類，主要有巖棉、玻璃棉、橡塑保溫棉及酚醛復合板等；其中巖棉、玻璃棉造價高、容易定型，但具有不燃性等優點；橡塑保溫棉及酚醛復合板屬于有機材料，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、導熱系數低等優點［3］，但其燃燒性能較差，因此本試驗選取多組有代表性的橡塑保溫棉及鋼面型酚醛復合板進行試驗。橡塑保溫棉板的燃燒性能一般為B、C、D級，屬于難燃材料、可燃材料范疇；鋼面型酚醛復合風管板為A2、B級，屬于不燃材料、難燃材料范疇。從技術角度而言，橡塑保溫棉及酚醛復合風管屬于難燃材料、不燃材料范疇，若有點火源，此類材料不會引起火災的蔓延，但酚醛復合風管的阻燃性能較好，建議多采用酚醛復合風管。

3.4臨時建筑用夾芯板臨時建筑用夾芯板材，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“三打兩建”后，今年市面上逐漸出現玻璃棉夾芯板材為臨時建筑用板材。此次該組調查針對本市的多個工程現場的臨時建筑用夾芯板材進行抽檢，具體結果見表4，可見該批試驗中多組夾芯板材中的聚苯乙烯泡沫板為非阻燃板材，導致夾芯板材在燃燒過程中發生坍塌，燃燒增長速率指數非常大，達到1000Ws以上，煙氣釋放量大，燃燒滴落物滴落后仍然繼續燃燒，屬于E級，為極其易燃的材料；實驗中若采用雙面彩鋼玻璃棉復合板，燃燒增長速率相比聚苯板夾芯板材有較大的下降，但是部分仍未達到A2級（不燃材料）的要求。依據GB50720-2011《施工現場消防安全技術規范》中4.2.1宿舍、辦公用房的防火設計的要求，即臨時建筑應符合建筑構件的燃燒性能A級的要求；當采用金屬芯材板材時，其芯材的燃燒性能等級應為A級，即不燃級別。因此依據該規范要求，建筑宿舍、辦公用臨時活動板房應用A級材料，而此次抽檢結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到A級要求（不燃材料），因此建議應采用能達到A級材料的保溫材料做臨時建筑用夾芯板材，并應從管理上加強監督管理，加大抽檢力度，從而保證臨時建筑防火安全。

4結論

4.1燃燒增長指數是評價建筑材料燃燒性能的重要參數，該參數基于“耗氧原理”計算所得。

4.2試驗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行燃燒性能檢測，其燃燒增長指數較低，綜合其他參數數值，發現其為B、C級，屬于難燃材料范疇，符合設計要求，可以應用在公共、民用建筑及工業廠房的墻面、屋面等部位。

4.3試驗選取多組有代表性的高分子地毯、復合地毯及木地毯等材料進行燃燒性能檢測，其熱輻射通量高，屬于難燃材料、可燃材料范疇。實際應用中應避免使用可燃性地毯進行鋪貼，建議選用難燃材料類的材料進行鋪貼。

4.4試驗選取多組空調保溫用橡塑保溫棉及酚醛復合板，發現橡塑保溫棉板的燃燒性能一般為B、C、D級，屬于難燃材料、可燃材料范疇；鋼面型酚醛復合風管板為A2、B級，屬于不燃材料、難燃材料范疇。

4.5對臨時建筑用金屬板材進行檢測，發現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到A級要求（不燃材料），因此建議采用能達到A級材料的保溫材料做臨時建筑用夾芯板材，并應從管理上加強監督管理，加大抽檢力度。

作者：馬燁紅單位：廣東省建筑科學研究院