1耗氧原理

耗氧原理测试方法是基于一个简单的物理事实，即要产生热释放量，就得消耗一定量的氧气。对于燃烧产物为CO2、H2O、HF、HCl、Br2、SO2和N2的有机液体和气体燃料，学者研究认为由于燃烧过程中能量的产生主要是断裂C-C键或者C-H键造成的，这些键具有相似的键能，因此尽管对于这类燃料，摩尔燃烧热存在很大的变化，但消耗的每克氧气的燃烧热平均值均为12.72kJg，误差在±3%以内。对于天然燃料，如建筑中常用的木材、纸张、棉花等材料，消耗单位质量氧气产生的热释放平均值为13.21kJg，误差在±5.3%以内；对不完全燃烧，也存在相同结论。对于大多数天然有机材料及塑料、橡胶等材料燃烧时消耗1m3（标准状态下）氧气约放出1.7MJ的热量，或者说每消耗1kg氧气约放出13.1×103kJ的热量，其测量精度在5%以内。因此，通过精确测量某种物质燃烧产生的烟气流量及组分浓度，便可以求出其热释放速率，这种方法被称为耗氧原理量热法，现在已经广泛地应用于建筑火灾测试中。我国新分级标准的主要实验SBI单体燃烧试验（即EN13823SBI）是以该耗氧原理为基础的建筑材料燃烧性能测试方法，主要遵循以下简化假设：①完全燃烧时每消耗单位质量氧气释放的热量为常数，E=13.1MJkg；②所有气体都是理想气体；③流入系统的空气包括O2、CO2、H2O和N2，流出系统的气体包括O2、CO2、CO、H2O和N2，其中N2在此实验条件下不参与燃烧反应，其他所有不参加燃烧反应的惰性气体都被当作N2；④O2、CO2、CO都在干性基础上测量［1］。

2试验评价方法

新标准GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》对建筑材料的评级要求，包含的材料燃烧特性参数更全、试验的燃烧模型与火灾更接近、试验中材料安装状态和工程应用实际更符合。目前建筑材料燃烧性能的评定按照GB8624-2006进行，该标准适用于各类工业与民用建筑中所使用各种建筑材料。依据该标准规定，建筑材料的燃烧性能分为A1、A2、B、C、D、E和F（铺地材料Alf1、A2f1、Bf1、Cf1、Df1、Ef1和Ff1）七个级别。A1、A2（Alf1、A2f1）级属于不燃材料，B、C（Bf1、Cf1）级属于难燃材料，D、E（Df1、Ef1）级属于可燃材料，F（Ff1）级属于易燃材料。该标准涉及到的试验主要有单体燃烧试验、不燃性试验、可燃性试验以及氧弹量热仪，评价指标主要有燃烧增长速率指数、总热释放量、蔓延长度等，燃烧增长速率指数是基于“耗氧原理”计算所得，也是燃烧分级的最重要评价参数。最新分级标准（GB8624-2002）《建筑材料及制品燃烧性能分级》也即将执行。

3试验结果及讨论

3.1板材及墙面材料试验选取了多组有代表性的难燃胶合板、石膏板、墙纸、吸音板等装饰材料进行分级试验，具体结果见表1。可见，难燃胶合板、石膏板、墙纸、吸音板等材料的燃烧性能主要分布在B、C级，属于难燃材料类，按GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》（2001年版）要求，可以应用在公共、民用建筑及工业厂房的墙面、屋面等部位。

3.2地毯及地面装饰试验选取了多组有代表性的地毯及地面装饰材料进行试验，试验材料包括多种高分子地毯、复合地毯及木地毯，具体结果见表2。可见，地毯及地面装饰材料的燃烧性能等级主要分布在Bfl~Dfl，属于难燃材料、可燃材料范畴。按照GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》（2001年版）要求，绝大部分建筑强调地面材料用B1级及以上材料，因此建议地毯及地面装饰类材料应采用难燃等级的材料，尽量避免用可燃材料。

3.3空调管道用保温材料公共场所以及部分民用住宅楼的空调管道需要进行保温，一般可采用的保温材料有较多可选择的种类，主要有岩棉、玻璃棉、橡塑保温棉及酚醛复合板等；其中岩棉、玻璃棉造价高、容易定型，但具有不燃性等优点；橡塑保温棉及酚醛复合板属于有机材料，保温效果好，目前使用较多，其中橡塑保温材料具有柔软、耐屈绕、耐寒、耐热、导热系数低等优点［3］，但其燃烧性能较差，因此本试验选取多组有代表性的橡塑保温棉及钢面型酚醛复合板进行试验。橡塑保温棉板的燃烧性能一般为B、C、D级，属于难燃材料、可燃材料范畴；钢面型酚醛复合风管板为A2、B级，属于不燃材料、难燃材料范畴。从技术角度而言，橡塑保温棉及酚醛复合风管属于难燃材料、不燃材料范畴，若有点火源，此类材料不会引起火灾的蔓延，但酚醛复合风管的阻燃性能较好，建议多采用酚醛复合风管。

3.4临时建筑用夹芯板临时建筑用夹芯板材，2012年市面上较多采用彩钢夹芯聚苯乙烯复合板，即双面为彩钢板，中间为聚苯乙烯保温板，其中聚苯乙烯保温板分阻燃和未阻燃型；经“三打两建”后，今年市面上逐渐出现玻璃棉夹芯板材为临时建筑用板材。此次该组调查针对本市的多个工程现场的临时建筑用夹芯板材进行抽检，具体结果见表4，可见该批试验中多组夹芯板材中的聚苯乙烯泡沫板为非阻燃板材，导致夹芯板材在燃烧过程中发生坍塌，燃烧增长速率指数非常大，达到1000Ws以上，烟气释放量大，燃烧滴落物滴落后仍然继续燃烧，属于E级，为极其易燃的材料；实验中若采用双面彩钢玻璃棉复合板，燃烧增长速率相比聚苯板夹芯板材有较大的下降，但是部分仍未达到A2级（不燃材料）的要求。依据GB50720-2011《施工现场消防安全技术规范》中4.2.1宿舍、办公用房的防火设计的要求，即临时建筑应符合建筑构件的燃烧性能A级的要求；当采用金属芯材板材时，其芯材的燃烧性能等级应为A级，即不燃级别。因此依据该规范要求，建筑宿舍、办公用临时活动板房应用A级材料，而此次抽检结果表明若用聚苯夹芯的金属板材基本为易燃材料，若用玻璃棉作为夹芯的板材板部分未达到A级要求（不燃材料），因此建议应采用能达到A级材料的保温材料做临时建筑用夹芯板材，并应从管理上加强监督管理，加大抽检力度，从而保证临时建筑防火安全。

4结论

4.1燃烧增长指数是评价建筑材料燃烧性能的重要参数，该参数基于“耗氧原理”计算所得。

4.2试验选取多组有代表性的难燃胶合板、石膏板、墙纸、吸音板等装饰材料进行燃烧性能检测，其燃烧增长指数较低，综合其他参数数值，发现其为B、C级，属于难燃材料范畴，符合设计要求，可以应用在公共、民用建筑及工业厂房的墙面、屋面等部位。

4.3试验选取多组有代表性的高分子地毯、复合地毯及木地毯等材料进行燃烧性能检测，其热辐射通量高，属于难燃材料、可燃材料范畴。实际应用中应避免使用可燃性地毯进行铺贴，建议选用难燃材料类的材料进行铺贴。

4.4试验选取多组空调保温用橡塑保温棉及酚醛复合板，发现橡塑保温棉板的燃烧性能一般为B、C、D级，属于难燃材料、可燃材料范畴；钢面型酚醛复合风管板为A2、B级，属于不燃材料、难燃材料范畴。

4.5对临时建筑用金属板材进行检测，发现若用聚苯夹芯的金属板材基本为易燃材料，若用玻璃棉作为夹芯的板材板材部分未达到A级要求（不燃材料），因此建议采用能达到A级材料的保温材料做临时建筑用夹芯板材，并应从管理上加强监督管理，加大抽检力度。

作者：马烨红单位：广东省建筑科学研究院