木材的燃烧性能研究--锥形量热计法

采用锥形量热计(Cone Calorimeter)对多种木材在阻燃处理前后的燃烧性能进行测试，并分析木材在阻燃处理前后燃烧性能的变化规律。试验表明，经阻燃处理的材料其热释放速率显著降低，推迟了燃烧波峰出现的时间，因而可以安全应用于建筑室内。而普通的木材由于热释放速率大而具有很大的火灾危险性。研究还发现普通木材燃烧都会形成两个波峰。锥形量热计能精确测量材料的热释放速率、烟密度等数值，对于研究材料的燃烧性能和正确使用具有重大的现实意义。     

两种常见壁纸燃烧性能的实验研究

壁纸的燃烧性能对室内火灾的发展蔓延及火灾危害都有重要的影响,本文使用小比例火灾实验设备——锥形量热仪,对市场上两种常见壁纸(普通PVC壁纸BZA和高级阻燃壁纸BZB)的燃烧性能进行实验研究。实验结果表明,两种壁纸在一定的热辐射强度下都可发生有焰燃烧,普通PVC壁纸与高级阻燃壁纸相比,其点燃时间短、热释放速率峰值大、发烟量高,具有更大的火灾危险性。     

氧浓度对典型吸音材料燃烧特性影响

用氧气可变的气体控制系统火焰蔓延仪对聚酯纤维吸音板、阻燃聚酯纤维吸音板、木质吸音板、防火木质吸音板等典型吸音板材在不同的氧气体积分数(16.00%,20.95%,30.00%,40.00%)条件下进行燃烧实验,测定引燃时间、热释放速率、质量损失速率、有效燃烧热等。对比分析贫氧、富氧及正常空气氛围下典型吸音材料燃烧特性,归纳氧浓度对该类材料热释放速率、产烟速率等参数的影响规律。结果表明:相同氧浓度下,阻燃处理试样比未处理试样的热释放速率均值有不同程度的降低;当气体环境从氧气体积分数为20.95%向富氧状态变化时产烟总量随着氧气体积分数的增大而减小。     

氧体积分数对阻燃三元乙丙橡胶燃烧特性的影响

阻燃三元乙丙橡胶广泛用于公共建筑、交通工具等领域,火灾时其周围的氧体积分数会发生变化。为研究此类材料在真实火灾中的情况,以铺地用的阻燃三元乙丙橡胶为样品,采用火焰蔓延仪和热重/差热同步分析仪,在不同氧体积分数的氧氮混合气氛下进行试验,研究氧体积分数对燃烧特性的影响。结果表明,有氧气氛下,氧体积分数降低时,失重速率、放热量和活化能均降低,但反应模型不变。样品能够发生明火燃烧的氧体积分数范围为15%～18%。有明火燃烧时,氧体积分数降低时,火焰降低,刺激性黑烟量减少,残留物表面灰白色区域和裂纹减少,裂隙变浅;临界热辐射通量、等效对流换热系数和引燃温度升高,HRR曲线第一个峰值和火势蔓延速率降低;CO产率第二个峰值以及CO/CO₂值升高。在无明火燃烧时,样品释放出大量灰烟,残留物中部凸起,表面中部为灰黑色、有金属光泽的,底部有黄褐色黏稠液体,CO和CO₂产率远低于有焰燃烧。     

采伐迹地燃烧物热释放及气体释放特性

设置全尺寸燃烧室,模拟采伐迹地地表可燃物的蔓延燃烧,研究不同含水率和风速条件下的热释放速率、热释放总量和O_2、CO_2、CO体积分数的变化规律。实验结果表明,含水率增加,风速不变时,燃烧床燃料在蔓延燃烧过程中,热释放速率和热释放量减小;风速变大,含水率不变时,热释放速率和热释放量增大;含水率增大,O_2体积分数较高,CO_2体积分数变小,CO体积分数增大;风速增加,O_2体积分数相对变小,CO_2体积分数增大,CO体积分数减小;CO体积分数的变化呈现出明显的双峰曲线形状,双峰之间还有一段鞍底较平稳的阶段。     

阻燃生态板在装配式木结构中的应用研究

阻燃生态板用于装配式木结构的墙体覆盖材料,可集覆盖、内部装饰、阻燃于一体,提高木结构建筑的装配化程度。阻燃生态板可降低墙体热释放速率和总热释放量,降低建筑火灾荷载和蔓延速率,使墙体的产烟速率和产烟总量得到有效控制。燃烧性能等级达到B1级的阻燃生态板,可作为墙体覆盖材料直接使用。     

CONE法研究木材阻燃剂的阻燃性能

采用锥形量热仪法,评价木材阻燃剂FRW的系列产品FRW-C1和FRW-C2的阻燃性能.结果表明,当热辐射功率为50 kW/m2时,FRW-C1和FRW-C2阻燃处理红松的热释放速率、总热释放比红松素材显著降低,点燃时间、残余物质量分数和火灾性能指数均比素材大幅提高,二者均能有效地降低木材燃烧时的热释放和发生强烈火灾的潜在危险性,阻燃作用显著.     

低辐射强度下古建筑木构件材料的燃烧特性

为研究古建筑木构件材料在火灾下的燃烧特性,使用锥型量热仪对古木材试样的点燃时间、临界辐射强度、热释放速率、燃烧气体中CO2体积分数等燃烧特性进行试验研究。试验发现3种不同厚度试样的临界辐射强度分别为8.81,9.40,10.55 kW/m2。试样厚度增加会使古木材点燃时间延长,临界辐射强度增大,材料的热释放速率所形成的双峰值曲线的峰值降低。燃烧气体中CO2体积分数曲线与热释放速率所绘制出的曲线的形态一致,同一厚度的试样在不同辐射强度下其燃烧特性呈现出显著区别。与新木材相关燃烧特性参数对比,劣化后的古木材临界热辐射强度降低、点燃时间减小,5 min内平均热释放速率较高。研究表明,古建筑木构件材料燃烧特性有显著变化,可为古建筑火灾研究提供参考。     

弹簧床垫燃烧性能及防火保护的研究

利用家具量热仪对无防火保护的弹簧床垫燃烧性能进行研究,并与有防火保护的弹簧床垫燃烧性能进行对比.实验在敞开的家具量热仪实验装置下进行,通过测量床垫燃烧过程中的热释放速率、CO和CO2有害气体的产生速率等燃烧性能参数,评价弹簧床垫火灾特性和危险性以及防火保护的效果.研究结果表明:无防火保护的单人弹簧床垫一旦引燃,4min内即可达到轰燃,并释放出大量的CO和CO2有害气体,火灾危险性非常大,通过添加防火棉能有效的抑制弹簧床垫的燃烧,降低火灾危险性.     

ZnMgAl-CO3-LDHs的沥青阻燃抑烟性能与机理分析

采用层状无卤高效抑烟剂ZnMgAl-CO_3-LDHs制备阻燃沥青,通过热重-差热分析仪、锥形量热仪和X射线光电子能谱仪研究了层状双氢氧化物(LDHs)对沥青阻燃抑烟性能的影响,并分析其阻燃机理.结果表明:掺加质量分数为2%的LDHs可使沥青燃烧的最大热释放速率、平均热释放速率和总烟释放量分别下降24.9%,14.3%和27.0%;LDHs在2%掺量下即有较好的阻燃抑烟效果,而在25%掺量下的阻燃抑烟效果提升有限;LDHs的层状结构可以在沥青燃烧初期降低沥青的失重速率,并提升残渣的完整性、致密性和抗氧化性,但LDHs的热解吸热效应并未在沥青燃烧过程中发挥明显作用.     

无卤膨胀阻燃聚丙烯的热降解和燃烧特性

采用氧指数测试、垂直燃烧试验、热重分析、锥形量热仪研究膨胀阻燃剂(IFR)和金属醋酸盐对膨胀阻燃聚丙烯(IFRPP)的阻燃性能、热降解性能和燃烧性能的影响。IFR的添加能明显改善IFRPP的阻燃性能,金属醋酸盐的添加会进一步增强IFRPP的阻燃性能。IFR和金属醋酸盐之间存在阻燃协效作用。IFR和金属醋酸盐的添加会降低IFRPP的热稳定性,提高高温下的残炭量,金属醋酸盐存在催化成炭作用。IFR的添加降低了膨胀阻燃聚丙烯的热释放速率、总热释放量、生烟速率、总生烟量、一氧化碳和二氧化碳生成量,金属醋酸盐的添加会进一步降低以上数值。IFR的添加能明显降低IFRPP的火灾危险性,共同添加IFR和金属醋酸盐的IFRPP的火灾危险性最低。     

ATH与IFR在纳米复合物HDPE/LDH中的协效阻燃作用

采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/层状双氢氧化物(LDH)的纳米复合物,对其进行膨胀阻燃,并研究了氢氧化铝(ATH)对该体系的协效阻燃作用。利用锥形量热法,分析了该类复合物的燃烧特性,包括引燃时间、热释放速率、总热释放量、火灾性能指数、火灾增长指数、CO释放速率、质量损失率等,分析燃烧残留物形貌。结果表明,添加了ATH与IFR协效阻燃剂的HDPE/LDH纳米复合材料火灾危险性进一步降低;在LDH的加入量为1%,IFR与ATH的添加量分别是4%与39%时,二者协效阻燃作用效果最佳。     

三种不同有机保温材料燃烧性能的研究

用单体燃烧试验法(SBI)、氧指数、氧弹热值法和烟气毒性动物试验法研究XPS挤塑板、聚氨酯、橡塑海绵3类保温材料的燃烧性能以及材料的产烟毒性,试验样品尺寸相同。橡塑海绵氧指数最高,为33.8,阻燃性能最好。聚氨酯烟气毒害危险性大,热释放速率和热释放总量最大,发生轰然的几率大。挤塑板热释放速率峰值出现较晚。     

阻燃PVC壁纸燃烧性能分析

采用锥形量热仪对阻燃PVC壁纸的燃烧性能进行测试,并与不阻燃PVC壁纸的燃烧性能进行对比。样品质量10g,测试环境温度为22℃,相对湿度为74%。样品的底部边缘被包裹在铝箔中并水平放置在样品池中。与不阻燃PVC壁纸相比,阻燃PVC壁纸的点燃时间由5s延长至8s,燃烧时间由203s延长至234s,热释放速率峰值降低20.7%,到达热释放速率峰值的时间延长10s,热释放速率平均值可降低22.7%,热释放总量大大降低,烟释放速率降低,CO和CO2产率平均值和峰值均降低,质量损失速率的平均值和峰值较小,到达峰值的时间延长。     

汽车发动机舱火灾全尺寸试验与FDS模拟研究

针对某型小汽车发动机舱开展全尺寸火蔓延试验与FDS数值模拟研究。研究分为两个工况,分别模拟电路火灾和油路火灾,重点关注了发动机舱不同起火部位下,舱内各点的温度分布及随时间的变化规律,不同部位的辐射热通量,发动机舱热释放速率以及CO体积分数分布等反映发动机舱火灾燃烧特性的参数。结果表明:两种方法所得数据均合理有效;该型车油路火灾要比电路火灾更加剧烈。     

红松林地表凋落物层燃烧数值模拟

采用PyroSim建立红松林地表凋落物层大空间模型,对凋落物层的燃烧温度、热释放速率、烟气浓度等进行数值模拟。取红松林地表凋落物进行试验,探究其燃烧与蔓延过程。结果表明,红松林地表凋落物层燃烧时温度在100～490 ℃;随着高度增加,温度下降幅度由剧烈逐渐趋于平缓;燃烧150 s时,热释放速率HRR达到7.5×105 kW,且有继续上升趋势;燃烧烟气中CO2体积分数达8％～10％;火场内流动风速为2 m/s时,烟气体积分数下降65％左右。凋落物燃烧温度曲线与模拟结果相似,采用PyroSim软件能够近似地模拟红松林地表凋落物层燃烧的过程与发展趋势。     

小尺寸乙醇-水混合溶液池火燃烧特性研究

以体积分数10%为间隔配制11种浓度的乙醇-水混合溶液模拟不同酒精浓度的酒品,采用锥形量热仪,依据ISO5660测试其燃烧特性,获得质量损失速率、热释放速率、燃烧效率等关键参数,并给出不同浓度情况下各典型参数的预测公式。测得的燃料平均热释放速率和热释放速率峰值均与酒精浓度大致呈线性关系。已知库存酒精溶液的闪点时,可大致估算火灾情况下的平均热释放速率、总热释放速率,为酒类场所的火灾危险性定量预测提供依据,为白酒工厂、库房等地的总平面布置、储存规范、消防安全与应急处理提供参考。     

木质地板阻燃性能的研究

试验对强化地板和实木复合地板进行阻燃处理,采用锥形量热仪对处理前后地板的燃烧性能进行测试,分析地板在阻燃处理前后燃烧性能的变化规律。测试结果表明,阻燃处理后地板有效燃烧热有所下降,但下降幅度不大;热释放速率和质量损失率显著下降;抑烟性能不理想,燃烧时烟释放量增加。     

FEP 通信电缆燃烧性能试验研究

利用FIPEC 试验装置对FEP 通信电缆的燃烧特性进行了全尺寸试验研究。通过测试通信电缆在燃烧过程中的热释放速率、产烟速率、燃烧增长速率指数及火焰蔓延距离等参数研究其火焰蔓延情况,同时对影响电缆火焰蔓延的因素进行了分析。研究发现：点火源功率对FEP 通信电缆的火焰蔓延影响较小;电缆的排列方式和热边界条件是其影响FEP 通信电缆火焰蔓延的重要因素。同火源功率下,间隔排列比接触排列的火焰蔓延速度更快,其火灾危险性要大;同火源功率下,在钢梯后增加不燃背板比未加背板安装的火焰蔓延速度要快的多,其火灾危险性要大得多;FEP 通信电缆燃烧性能可达到GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》的B1 级。     

GA 306国家标准修订方案的探讨

参考国内外现有标准,分别采用IEC标准、英国标准和GB 31247对阻燃耐火电缆进行验证试验,对电缆燃烧时的发热、产烟、完整性等指标进行定量分级,评价阻燃耐火电缆的性能,制定新的分级方法。试验结果表明:阻燃电缆中聚烯烃类电缆在产烟速率和产烟总量方面表现较好,PVC类电缆则在热释放速率、热释放总量和燃烧增长指数等指标方面表现优异。