不同條件下地毯燃燒性能測(cè)試方法
日期：2015-07-31 有981人瀏覽
地毯具有吸音、保溫、行走舒適和裝飾作用，但是未經(jīng)防火處理的地毯具有很大的火災(zāi)危險(xiǎn)性，地毯不僅增加了室內(nèi)火災(zāi)負(fù)荷，成為火災(zāi)蔓延的重要途徑，而且火災(zāi)時(shí)能釋放出大量有毒煙氣，對(duì)室內(nèi)人員的生命安全造成威脅。1991 年 12 月 25 日，某賓館由于電線短路引燃地毯，造成 14 死 11 傷。因此，研究地毯的燃燒特性對(duì)了解地毯在火災(zāi)中的燃燒行為，更好地預(yù)防因地毯引起的火災(zāi)事故具有重要意義。本文研究了地毯在不同放置角度、采用不同的基材以及不同的氧含量條件下的燃燒性能。
1 實(shí)驗(yàn)部分
實(shí)驗(yàn)儀器為地毯燃燒 45℃ 測(cè)試儀( 南京江寧縣分析儀器廠) ; 樣品為市售化纖簇絨地毯; 將地毯裁剪成400mm × 220mm 的尺寸備用。根據(jù) GB /T14768－ 1993、將地毯放置于測(cè)試儀內(nèi)測(cè)試。具體方法為調(diào)節(jié)地毯燃燒 45° 測(cè)試儀的燃燒器火焰高度為24mm，燃燒器噴嘴前端與試樣表面的距離為 1mm，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)用燃燒器對(duì)試樣表面施加火焰 30s，然后將燃燒器從試樣表面移走，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄地毯燃燒損毀至距離點(diǎn)火處 200mm 所需的時(shí)間，以及損毀質(zhì)量，由于燃燒時(shí)火焰有可能也向下蔓延，因此ZUI后需記錄總損毀長(zhǎng)度。對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行適當(dāng)改造，將地毯分別在不同的角度、基材、燃燒環(huán)境氧含量下分別實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。
2 結(jié)果與討論
2． 1 位置狀態(tài)對(duì)地毯燃燒性能的影響
材料的位置狀態(tài)對(duì)材料的燃燒情況有很重要的影響［2］，表 1 是將地毯分別放置為不同角度時(shí)地毯的燃燒情況。從表 1 可以看出，燃燒時(shí)，隨著地毯與水平夾角的增大，地毯的損毀長(zhǎng)度逐漸增大，燃燒時(shí)間逐漸縮短，損毀質(zhì)量逐漸增大，這說(shuō)明地毯燃燒得越來(lái)越劇烈。這是由于火焰在地毯表面蔓延時(shí)，火焰和熱產(chǎn)物對(duì)未燃燒的部分有預(yù)熱作用，由于燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱煙氣是垂直水平面向上散發(fā)的，地毯的傾斜角度越大，則熱煙氣對(duì)地毯的預(yù)熱作用越顯著，因此燃燒越劇烈。燃燒越劇烈，釋放的熱量越多，預(yù)熱作用越強(qiáng)，以至于火焰下部未燃燒的部分也受到了預(yù)熱作用，所以，隨著地毯與水平夾角的增大，火焰朝反方向傳播的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，表現(xiàn)為損毀長(zhǎng)度的增加。其中，當(dāng)?shù)靥核椒胖脮r(shí)，由于火焰的預(yù)熱作用太弱，當(dāng)燃燒器從地毯表面移走后，有焰燃燒僅維持了 106s 即自行熄滅。
2． 2 基材對(duì)地毯燃燒性能的影響
地毯用作室內(nèi)地面裝飾材料時(shí)，襯托地毯的基材對(duì)其燃燒性能有重要影響，研究不同基材對(duì)地毯燃燒狀況的影響對(duì)了解實(shí)際火災(zāi)中地毯的燃燒情況具有重要意義。表 2 是采用不同基材時(shí)地毯的燃燒情況。從表 2 可以看出，采用不同基材時(shí)，地毯的燃燒狀況差別較大。以木地板作為地毯的基材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，地毯的損毀長(zhǎng)度為 243mm，燃燒時(shí)間為 190s，損毀質(zhì)量為 20． 2g，而以市售地磚為基材時(shí)，地毯的損毀長(zhǎng)度為 200mm，即火焰未向下傳播，燃燒時(shí)間也增加為 484s，損毀質(zhì)量是幾種基材中ZUI少的，僅為11． 0g。不同基材對(duì)地毯燃燒性能的影響主要表現(xiàn)
在其導(dǎo)熱性不同上，基材導(dǎo)熱性越好，地毯燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量越容易被導(dǎo)走，因而地毯燃燒越不劇烈。材料的導(dǎo)熱性可以通過(guò)傅立葉定律 Φ = － λA △t△x 作定性估計(jì)。式中，Φ 是單位時(shí)間內(nèi)材料傳遞的熱量，λ是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，A 是材料的面積，△x 是材料的厚度，△t 是材料兩端的溫差［3］。可以看到當(dāng)材料的傳熱面積、厚度、溫差和傳熱時(shí)間相差不大的情況下，影響產(chǎn)熱量的主要因素是 λ，λ 越小，導(dǎo)熱性越差，傳熱量越少。市售地磚與木地板相比，前者的導(dǎo)熱系數(shù)要大，所以作為基材時(shí)更容易將地毯產(chǎn)生的熱量導(dǎo)走，使燃燒變得緩和。
2． 3 不同氧含量對(duì)地毯燃燒性能的影響
材料燃燒時(shí)受周?chē)h(huán)境的氧含量影響很大。室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，往往是隨著燃燒的進(jìn)行，室內(nèi)氧氣濃度逐漸降低，因此研究燃燒環(huán)境氧含量不同的條件下地毯燃燒性能對(duì)了解實(shí)際室內(nèi)火災(zāi)中地毯的燃燒行為具有指導(dǎo)作用。表 3 是在不同氧含量條件下地毯的燃燒情況。從表 3 可以看到，隨著環(huán)境氧含量的增加，地毯燃燒時(shí)間和損毀質(zhì)量有減小的趨勢(shì)，這說(shuō)明氧含量增加能明顯提高火焰的蔓延速度。氧含量增加后，主要是加快了火焰在其蔓延主方向的傳播速度，而在其他方向上，這種促進(jìn)作用并不明顯，所以，在較短時(shí)間內(nèi)火焰即可傳播到規(guī)定的位置，表現(xiàn)為環(huán)境氧含量的增加，燃燒時(shí)間和損毀質(zhì)量都減小。氧含量為 17% 時(shí)，地毯燃燒已經(jīng)變得非常困難，燃燒器從地毯表面移走后，有焰燃燒僅維持了 30s。
除以上因素外，地毯燃燒還受其他多種因素的影響，比如地毯與基材接觸的緊密程度，簇絨地毯表面的不均勻等都會(huì)對(duì)地毯的燃燒性能產(chǎn)生一定影響，甚至使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)隨機(jī)性。
3 結(jié)論
通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，可得出以下結(jié)論:
( 1) 地毯燃燒
時(shí)受其位置狀態(tài)的影響顯著，隨著地毯與水平夾角的增大，地毯的損毀長(zhǎng)度逐漸增大，燃燒時(shí)間逐漸縮短，損毀質(zhì)量逐漸增大。
( 2) 襯托地毯的基材對(duì)其燃燒性能有重要影響，基材的導(dǎo)熱系數(shù)越小，地毯燃燒越劇烈。
( 3) 環(huán)境氧含量的增加可以顯著加快火焰在其蔓延主方向的傳播速度，致使燃燒規(guī)定距離的時(shí)間和損毀質(zhì)量均有所減小。
1 實(shí)驗(yàn)部分
實(shí)驗(yàn)儀器為地毯燃燒 45℃ 測(cè)試儀( 南京江寧縣分析儀器廠) ; 樣品為市售化纖簇絨地毯; 將地毯裁剪成400mm × 220mm 的尺寸備用。根據(jù) GB /T14768－ 1993、將地毯放置于測(cè)試儀內(nèi)測(cè)試。具體方法為調(diào)節(jié)地毯燃燒 45° 測(cè)試儀的燃燒器火焰高度為24mm，燃燒器噴嘴前端與試樣表面的距離為 1mm，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)用燃燒器對(duì)試樣表面施加火焰 30s，然后將燃燒器從試樣表面移走，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄地毯燃燒損毀至距離點(diǎn)火處 200mm 所需的時(shí)間，以及損毀質(zhì)量，由于燃燒時(shí)火焰有可能也向下蔓延，因此ZUI后需記錄總損毀長(zhǎng)度。對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行適當(dāng)改造，將地毯分別在不同的角度、基材、燃燒環(huán)境氧含量下分別實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。
2 結(jié)果與討論
2． 1 位置狀態(tài)對(duì)地毯燃燒性能的影響
材料的位置狀態(tài)對(duì)材料的燃燒情況有很重要的影響［2］，表 1 是將地毯分別放置為不同角度時(shí)地毯的燃燒情況。從表 1 可以看出，燃燒時(shí)，隨著地毯與水平夾角的增大，地毯的損毀長(zhǎng)度逐漸增大，燃燒時(shí)間逐漸縮短，損毀質(zhì)量逐漸增大，這說(shuō)明地毯燃燒得越來(lái)越劇烈。這是由于火焰在地毯表面蔓延時(shí)，火焰和熱產(chǎn)物對(duì)未燃燒的部分有預(yù)熱作用，由于燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱煙氣是垂直水平面向上散發(fā)的，地毯的傾斜角度越大，則熱煙氣對(duì)地毯的預(yù)熱作用越顯著，因此燃燒越劇烈。燃燒越劇烈，釋放的熱量越多，預(yù)熱作用越強(qiáng)，以至于火焰下部未燃燒的部分也受到了預(yù)熱作用，所以，隨著地毯與水平夾角的增大，火焰朝反方向傳播的趨勢(shì)也越來(lái)越明顯，表現(xiàn)為損毀長(zhǎng)度的增加。其中，當(dāng)?shù)靥核椒胖脮r(shí)，由于火焰的預(yù)熱作用太弱，當(dāng)燃燒器從地毯表面移走后，有焰燃燒僅維持了 106s 即自行熄滅。
2． 2 基材對(duì)地毯燃燒性能的影響
地毯用作室內(nèi)地面裝飾材料時(shí)，襯托地毯的基材對(duì)其燃燒性能有重要影響，研究不同基材對(duì)地毯燃燒狀況的影響對(duì)了解實(shí)際火災(zāi)中地毯的燃燒情況具有重要意義。表 2 是采用不同基材時(shí)地毯的燃燒情況。從表 2 可以看出，采用不同基材時(shí)，地毯的燃燒狀況差別較大。以木地板作為地毯的基材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，地毯的損毀長(zhǎng)度為 243mm，燃燒時(shí)間為 190s，損毀質(zhì)量為 20． 2g，而以市售地磚為基材時(shí)，地毯的損毀長(zhǎng)度為 200mm，即火焰未向下傳播，燃燒時(shí)間也增加為 484s，損毀質(zhì)量是幾種基材中ZUI少的，僅為11． 0g。不同基材對(duì)地毯燃燒性能的影響主要表現(xiàn)
在其導(dǎo)熱性不同上，基材導(dǎo)熱性越好，地毯燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量越容易被導(dǎo)走，因而地毯燃燒越不劇烈。材料的導(dǎo)熱性可以通過(guò)傅立葉定律 Φ = － λA △t△x 作定性估計(jì)。式中，Φ 是單位時(shí)間內(nèi)材料傳遞的熱量，λ是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，A 是材料的面積，△x 是材料的厚度，△t 是材料兩端的溫差［3］。可以看到當(dāng)材料的傳熱面積、厚度、溫差和傳熱時(shí)間相差不大的情況下，影響產(chǎn)熱量的主要因素是 λ，λ 越小，導(dǎo)熱性越差，傳熱量越少。市售地磚與木地板相比，前者的導(dǎo)熱系數(shù)要大，所以作為基材時(shí)更容易將地毯產(chǎn)生的熱量導(dǎo)走，使燃燒變得緩和。
2． 3 不同氧含量對(duì)地毯燃燒性能的影響
材料燃燒時(shí)受周?chē)h(huán)境的氧含量影響很大。室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，往往是隨著燃燒的進(jìn)行，室內(nèi)氧氣濃度逐漸降低，因此研究燃燒環(huán)境氧含量不同的條件下地毯燃燒性能對(duì)了解實(shí)際室內(nèi)火災(zāi)中地毯的燃燒行為具有指導(dǎo)作用。表 3 是在不同氧含量條件下地毯的燃燒情況。從表 3 可以看到，隨著環(huán)境氧含量的增加，地毯燃燒時(shí)間和損毀質(zhì)量有減小的趨勢(shì)，這說(shuō)明氧含量增加能明顯提高火焰的蔓延速度。氧含量增加后，主要是加快了火焰在其蔓延主方向的傳播速度，而在其他方向上，這種促進(jìn)作用并不明顯，所以，在較短時(shí)間內(nèi)火焰即可傳播到規(guī)定的位置，表現(xiàn)為環(huán)境氧含量的增加，燃燒時(shí)間和損毀質(zhì)量都減小。氧含量為 17% 時(shí)，地毯燃燒已經(jīng)變得非常困難，燃燒器從地毯表面移走后，有焰燃燒僅維持了 30s。
除以上因素外，地毯燃燒還受其他多種因素的影響，比如地毯與基材接觸的緊密程度，簇絨地毯表面的不均勻等都會(huì)對(duì)地毯的燃燒性能產(chǎn)生一定影響，甚至使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)隨機(jī)性。
3 結(jié)論
通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，可得出以下結(jié)論:
( 1) 地毯燃燒
時(shí)受其位置狀態(tài)的影響顯著，隨著地毯與水平夾角的增大，地毯的損毀長(zhǎng)度逐漸增大，燃燒時(shí)間逐漸縮短，損毀質(zhì)量逐漸增大。
( 2) 襯托地毯的基材對(duì)其燃燒性能有重要影響，基材的導(dǎo)熱系數(shù)越小，地毯燃燒越劇烈。
( 3) 環(huán)境氧含量的增加可以顯著加快火焰在其蔓延主方向的傳播速度，致使燃燒規(guī)定距離的時(shí)間和損毀質(zhì)量均有所減小。
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