集成墻板防火阻燃性能比對與分析

摘要：我國集成墻面產(chǎn)品的國家推薦性標準為JG/T579-2021《建筑裝配式集成墻面》。本次檢測的試驗依據(jù)為GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》、GB/T20284-2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗》，重點對燃燒增長速率指數(shù)FIGRA、600s的總放熱量THR600s、煙氣生成速率指數(shù)SMOGRA、試驗600s總煙生成量TSP600s共四個項目進行了檢測。檢測結果表明，材料的熱釋放速率、熱釋放總量、煙氣生成速率、產(chǎn)煙總量有著某種關聯(lián)。本文主要介紹和分析檢測結果的相關性和標準，為提升材料的燃燒性能提供參考。

關鍵詞：熱釋放速率；熱釋放總量；煙氣產(chǎn)生速率；產(chǎn)煙總量；防火阻燃性能。

引言

本文對市場上可采購的集成墻面產(chǎn)品進行了購樣檢測，分析產(chǎn)品燃燒性能及產(chǎn)煙特性的相關性，提出產(chǎn)品標準在設計、生產(chǎn)、施工、驗收環(huán)節(jié)相對應的注意事項，并給出相應建議。本次集成墻面產(chǎn)品檢測項目主要了解產(chǎn)品的燃燒性能，分析其所帶來的潛在火災風險。根據(jù)前期調研情況，最終從燃燒性能評定方面選取燃燒增長速率指數(shù)FIGRA、總放熱量THR600s、煙氣生成速率指數(shù)SMOGRA、總煙氣生成量TSP600s四個檢測項目作為本次檢測任務的分析對象。石塑材料、竹木纖維材料的火災危險性在于產(chǎn)煙量大，燃燒過程中熱釋放量大，火焰蔓延速度較快，并且伴隨燃燒產(chǎn)生大量的有毒煙氣。在評價集成墻面材料的火災危險性時，主要根據(jù)材料的產(chǎn)煙危險性和放熱危險性來建立評價模型。熱危險性選取燃燒增長指數(shù)和總放熱量作為評價指標，指標數(shù)值越大，火災危險性越大；產(chǎn)煙熱危險性選取產(chǎn)煙速率指標和總產(chǎn)煙量為評價指標，數(shù)值越大，在火場中隨著時間的推移，燃燒產(chǎn)生的濃煙越容易影響人員逃生，從而火災危險性越大。因此，選擇FIGRA、THR600s、SMOGRA和TSP600s四個指標參照層次分析法建立評價體系，得到圖1所示的集成墻板產(chǎn)品火災危險性評價層次結構圖。[1]

一、標準狀況

目前我國有關集成墻面產(chǎn)品燃燒性能主要參照歐洲建筑材料EN13501-1《建筑產(chǎn)品和部件燃燒性能的分類-第1部分：根據(jù)燃燒試驗反應的試驗數(shù)據(jù)進行分類》適用于建筑產(chǎn)品和建筑材料（除地面材料和管道）、地面材料（地板，地面鋪裝材料）管道等。根據(jù)測試結果等級分為A、B、C、D、E、F等級。EN13501-1規(guī)定了一些試驗方法，既考慮了實際的火災場景，又考慮了材料的最終用途，因而更有實際代表性。

建筑制品防火測試：由兩個成直角垂直翼組成的樣品暴露于直角底部主燃燒器產(chǎn)生的火焰中，火焰由丙烷氣體通過砂盒燃燒器燃燒產(chǎn)生約（307±20）kW的熱輸出。以墻角火災為參考場景，采用耗氧原理測試材料的燃燒熱釋放速率等參數(shù)，考察材料對火災發(fā)展的變化情況。標準規(guī)定了用以確定建筑材料或制品（不包括鋪地材料以及2000/147/EC號《EC決議》中指出的制品）在單體燃燒試驗（SBI）中對火反應性能的方法。試驗原理：以墻角火災為參考場景，采用耗氧原理測試材料的燃燒熱釋放速率等參數(shù)，熱釋放量和消耗的氧氣量成正比；大多數(shù)材料燃燒，每消耗1kg的O2釋放出131MJ熱量，通過SBI試驗連續(xù)測量排煙管道內氧氣濃度和質量流速，通過公式計算出熱釋放速率、熱釋放總量等參數(shù)，并同時測得產(chǎn)煙量及產(chǎn)煙速率等參數(shù)。[2]

二、檢驗項目、結果趨勢及比對分析

由于本次主要研究燃燒性能等級與產(chǎn)煙特性等級在不同材料燃燒時的火災危險性。因此，我們將統(tǒng)計到的30組樣品（15組石塑集成墻面產(chǎn)品、15組竹木纖維墻面產(chǎn)品）數(shù)據(jù)進行分析。因為火災的發(fā)生發(fā)展會有很大程度波動，所以經(jīng)過觀察曲線變化的規(guī)律，先剔除2組數(shù)據(jù)，一組極大值和一組極小值。再剔除2組偏離曲線變化趨勢、差值較大的數(shù)據(jù)，得到11組竹木纖維集成墻板趨勢圖和11組石塑集成墻板趨勢圖。

（一）竹木纖維集成墻板結果分析

竹木纖維集成墻板產(chǎn)品燃燒性能等級的總熱釋放與總產(chǎn)煙量進行數(shù)據(jù)比對，得到圖2。圖示可見，燃燒性能達到B1級時，產(chǎn)煙特性等級卻達不到s1級，僅有3組達到s2級要求，剩余8組均為s3級，也就是無要求。再來比對燃燒性能等級的熱釋放速率與產(chǎn)煙速率數(shù)據(jù)，得到圖3。圖示可見，僅有2組樣品燃燒性能等級數(shù)據(jù)達到了B1（C）級要求，其余均達不到B2（D）級要求。

（二）石塑集成墻板結果分析

把石塑集成墻板產(chǎn)品燃燒性能等級的總熱釋放與總產(chǎn)煙量進行數(shù)據(jù)比對，得到圖4。圖示可見，燃燒性能達到B1級時，產(chǎn)煙特性等級卻達不到s1級，僅有9組達到s2級要求，剩余2組均為s3級，也就是無要求。再來比對燃燒性能等級的熱釋放速率與產(chǎn)煙速率數(shù)據(jù)，得到圖5。圖示可見，雖然有10組樣品燃燒性能等級數(shù)據(jù)達到了B1（C）級要求，但是其對應的產(chǎn)煙釋放速率均為s2級。沒有一組樣品的產(chǎn)煙釋放速率達到s1級。

雖然通過圖2-圖6可以看出燃燒速率和總量趨勢變化是有相關性的，都會隨之增大。然而，變化的相關性卻和標準分級并無對應關系。我們嘗試將其對應關系進行配對，并分析其規(guī)律。

（三）燃燒性能等級與產(chǎn)煙特性等級的比對分析

本次檢測的30組集成墻面產(chǎn)品雖然有部分達到了燃燒性能B1級要求，但是產(chǎn)煙特性等級數(shù)據(jù)相對偏高。我們按照兩種方式進行對比分析，一種是燃燒性能等級A級對應s1級，B1級對應s2級，B2級和B3級對應s3級；另一種是燃燒性能等級A級和B1級對應s1級，B2級對應s2級，B3級對應s3級。得到了比對表1和比對表2。

可以看出，竹木集成墻面產(chǎn)品采用方式一進行比對后，有3組燃燒性能B1級的對應s2級的產(chǎn)品，而有12組燃燒性能B2級的產(chǎn)品對應s3級產(chǎn)煙特性，s3級是對產(chǎn)煙特性沒有要求的產(chǎn)品（監(jiān)管缺失）。如果按照方式二進行比對并納入監(jiān)管，要求符合燃燒性能等級達到A級和B1級，且產(chǎn)煙特性等級達到s1級，那么無一組產(chǎn)品符合使用和驗收要求。

可以看出，石塑集成墻面產(chǎn)品采用方式一進行比對后，有13組燃燒性能B1級的數(shù)據(jù)對應10組s2級的產(chǎn)品，而有2組燃燒性能B2級的產(chǎn)品對應5組s3級產(chǎn)煙特性，s3級是對產(chǎn)煙特性沒有要求的產(chǎn)品。由于石塑產(chǎn)品整體厚度較薄，這也是該產(chǎn)品比竹木纖維制品檢測結果略好的原因。[3]如果按照方式二進行比對并納入監(jiān)管，要求符合燃燒性能等級達到A級和B1級，且產(chǎn)煙特性等級達到s1級，那么無一組產(chǎn)品符合使用和驗收要求。

三、小結

集成墻面產(chǎn)品在本次檢測中按照標準要求只有燃燒速率增長指數(shù)FIGRA與600s的總放熱量THR600s有不合格項檢出。在煙氣附加分級中，試驗600s總煙生成量TSP600s項目達不到s2級的樣品有17組，不符合率為567%，卻成了無人監(jiān)管的數(shù)據(jù)盲區(qū)，質量不容樂觀。市場上銷售的集成墻面產(chǎn)品阻燃性能狀況不容樂觀，達到B1級的產(chǎn)品僅有16組，不合格率為467%，有較大比例的集成墻面產(chǎn)品只添加少量阻燃劑或未添加阻燃劑，屬于可燃產(chǎn)品，火災危害性大。產(chǎn)煙量大的樣品對應的原材料多為回收料，說明行業(yè)中生產(chǎn)及監(jiān)管不足，造成了材質質量一般的產(chǎn)品流入了市場。檢測項目燃燒增長速率指數(shù)不符合的樣品也較多，說明材料燃燒時起火速率較快，火災危害性較大。

集成墻面產(chǎn)品以木塑/石塑材料為主，在接觸熱源后在高溫環(huán)境中發(fā)生化學分解，隨著溫度的變化，熱分解過程排出的產(chǎn)物也不同。集成墻面產(chǎn)品從受熱到燃燒大體可分為四個階段，即干燥、預碳化、碳化、燃燒四個階段。集成墻面產(chǎn)品的使用加大了室內火災發(fā)生的概率，增加了消防難度，加劇了火災發(fā)展與煙氣蔓延。然而，從應用情況來看，市場更看重集成墻面產(chǎn)品的裝飾性能，對材料的燃燒性能重視程度不夠。據(jù)統(tǒng)計，在國內建筑室內裝飾材料火災中，75%-85%的人員死亡原因是吸入燃燒產(chǎn)生的毒害氣體及煙塵導致的。材料在生產(chǎn)過程中加入了大量的助劑和阻燃劑，使其在燃燒時產(chǎn)生大量的有毒氣體，常見的有毒有害氣體包括CO、CO2、SO2、NO2、NOx、氰化物、二噁英等，在幾分鐘甚至更短時間內即可使人中毒死亡，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅。

在檢測的樣品中發(fā)現(xiàn)，市場標識管理不規(guī)范，造成相同款式相同材質的產(chǎn)品被賦予了不同的品牌現(xiàn)象，對于此種現(xiàn)象應采取一定措施予以規(guī)范。在與生產(chǎn)廠家確認樣品時，遇到生產(chǎn)廠家否認向該銷售門店供貨的信息，存在樣品信息失真的可能性。這種情況可能是因為銷售門店為了擴大銷售額，滿足客戶對品牌等方面的要求，從同行業(yè)串貨?？山ㄗh生產(chǎn)廠家設立銷售直屬點，使消費者買到正宗品牌產(chǎn)品。本次檢測僅針對集成墻面產(chǎn)品燃燒性能及產(chǎn)生的煙氣量進行分析，而在實際火災中，集成墻面產(chǎn)品燃燒產(chǎn)生的有毒有害煙氣對人體產(chǎn)生的危害更大。因此，建議后續(xù)工作對集成墻面產(chǎn)品燃燒產(chǎn)生的煙氣毒性進行測定，以進一步了解集成墻面產(chǎn)品的火災風險。

四、建議

T/CADBM3-2018《竹木纖維集成墻面》標準中要求集成墻面產(chǎn)品防火性能符合GB8624-2012相應等級的要求，建議修改為B1（C）級以上。理由是D、E級產(chǎn)品燃燒性能對應的產(chǎn)品材料已經(jīng)近乎于無要求，燃燒時會快速蔓延，同時釋放有毒有害煙氣，還有很大可能性造成非常嚴重的后果。標準中414條，按防火性能：普通板，代號為P；阻燃板，代號為Z。建議修訂為：按防火性能：阻燃A級板，代號為A；阻燃B1級板，代號為B1；普通板，代號為P。標準中65條，防火性能：適用時，室內用竹木纖維集成墻面的防火性能應符合GB8624-2012相應等級要求。如果低于B1級，選用材質材料為B2級、B3級的產(chǎn)品進行裝飾裝修，是不符合GB50222-2017《建筑內部裝修設計防火規(guī)范》標準A級、B1級的要求。建議修改防火性能為：使用時，室內用竹木纖維集成墻面的防火性能應符合GB8624-2012標準規(guī)定的A級或B1級要求。

JG/T579-2021《建筑裝配式集成墻面》標準中65燃燒性能：木質集成墻面的燃燒性能應符合設計要求，其他集成墻面板的燃燒性能不應低于GB8624-2012中511規(guī)定的B1級。此標準條款未對使用場所進行任何描述，設計要求不應低于產(chǎn)品材料的最低要求是基本要求。產(chǎn)品標準未對產(chǎn)煙量進行任何規(guī)定，應增加燃燒性能等級的附加要求：產(chǎn)煙特性等級和燃燒滴落物/微粒等級要求。產(chǎn)煙特性等級達到s2級，燃燒滴落物/微粒等級達到d1級要求。建議將標準中75條燃燒性能要求按GB8624-2012的規(guī)定進行試驗，修訂為：燃燒性能按GB8624-2012的規(guī)定進行試驗，并按不同材料的產(chǎn)品分別達到A級或B1級（無機材料制品達到A級，有機材料制品需達到B1級）產(chǎn)品應設置一個最低可達到的要求。

建議在《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018版）、《建筑內部裝修設計防火規(guī)范》GB50222-2017、《住宅室內裝飾裝修設計規(guī)范》JGJ367-2015標準的設計規(guī)范中加入明確要求，使用達到燃燒性能等級A級的墻面材料和吊頂材料要求的建筑材料需要產(chǎn)煙特性不低于s1級，使用達到B1級墻面材料和吊頂材料要求的建筑材料需要產(chǎn)煙特性不低于s2級。除此以外，還應完善該類產(chǎn)品的認證標準、產(chǎn)品材質材料環(huán)保性能。建議標準中增加明確要求，如產(chǎn)品在滿足本產(chǎn)品標準的基礎上，需要時還需同時滿足《室內裝飾裝修材料膠粘劑中有害物質限量》GB18583-2008的標準要求。參考文獻

[1]趙斌.基于單體燃燒試驗的木飾面板燃燒性能分析[J].廣東建材，2019，35（04）：27-29.

[2]郭志強.新型集成墻板燃燒性能及火災危險性研究[J].低碳世界，2020，10（12）：247-248.

[3]羅振海，代培剛，陳英杰，等.淺談有機保溫材料性能與應用[J].廣東化工，2013，40（19）：34-35.