以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法
【专利摘要】本发明提出了一种以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，包括如下步骤：S1，对膨胀珍珠岩板进行预处理，放入不燃性试验炉进行燃烧试验，每组为M个密度相同且燃烧厚度依次递增的膨胀珍珠岩板，然后依次增加膨胀珍珠岩板的密度N次，对不燃性试验炉燃烧进行计时，并记录炉内状态；S2，对每组膨胀珍珠岩板进行燃烧热值测定；S3，将膨胀珍珠岩板制成的防火门，测试耐火极限，进行线性回归分析，从而生成该防火门耐火极限时间与其芯板密度和厚度的线性回归模型，通过线性回归模型计算出的耐火极限和采用标准方法实测出的结果误差在10min以内。该方法可以应用于木质防火门耐火极限快速检测，具有良好的科研和实用价值。
【专利说明】
以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及消防安全检测领域，尤其涉及一种以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火 门耐火极限快速检测方法。
【背景技术】
[0002] 防火门是一种具有防火、隔烟、阻挡高温的等特殊功能的防火分隔物，能在一定时 间内阻止火势蔓延和烟气扩散，是逃生通道的有效保护屏障。目前市场上的防火门以木质 防火门和钢制防火门为主，其中，木质防火门由于其重量轻，安装方便，装饰效果好等优点， 应用日益广泛。但随着市场竞争日趋激烈，以次充好的现象也越来越多，潜藏了较大的火灾 隐患。如何快速检测木质防火门的耐火极限，阻止劣质产品进入流通或使用环节，是消防产 品监督的重大课题。
[0003] 目前防火门检测是按照GB 12955-2008《防火门》、GB 7633-2008《门和卷帘的耐火 试验方法》标准要求，模拟防火门的安装实际情况，在规定的升温曲线的条件下，对防火门 整体进行耐火极限检测。该方法需要较大的实验场地，安装繁琐耗时，燃气耗费大，专业检 测设备昂贵，耗费燃料，检测成本高，不宜推广使用。目前，国内外尚无对木质防火门的快速 检测方法的相关方法。因此开发一种成本低、使用方便的快速评价木质防火门的方法已是 必然趋势。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种以膨胀 珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法。
[0005] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防 火门耐火极限快速检测方法，包括如下步骤：
[0006] S1，对膨胀珍珠岩板进行预处理，放入不燃性试验炉进行燃烧试验，其中，每组为Μ 个密度相同且燃烧厚度依次递增的膨胀珍珠岩板，然后依次增加膨胀珍珠岩板的密度Ν次， MXN=S，M、N多5,对不燃性试验炉燃烧进行计时，并记录炉内温升，收集所有碳化物、灰和 残肩，称量残留物质量；
[0007] S2，对每组膨胀珍珠岩板进行燃烧热值测定；
[0008] S3,将S个上述膨胀珍珠岩板制成的防火门，测试耐火极限，生成测试结果实验表， 进行线性回归分析，得到防火门耐火极限时间与膨胀珍珠岩板密度、厚度的相关系数为 0.98,表明该防火门耐火极限时间、密度、厚度线性关系显著，从而生成该防火门耐火极限 时间与其芯板密度和厚度的线性回归模型，通过线性回归模型计算出的耐火极限和采用标 准方法实测出的结果误差在l〇min以内。
[0009] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，所 述膨胀珍珠岩板制成体积(76 ± 8) cm3，直径(450-2 )mm，高度(50 ± 3 )mm的圆柱体。
[0010] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，包 括:若膨胀珍珠岩板为匀质制品或非匀质制品的主要组分，则阻燃材料质量m样<50g;若膨 胀珍珠岩板为非匀质制品的次要组分，则阻燃材料质量10g。
[0011] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，所 述S3还包括：
[0012] 当膨胀珍珠岩板密度一样时，随着膨胀珍珠岩板厚度的增加，燃烧后质量损失呈 一个逐渐降低的趋势，当该膨胀珍珠岩板密度增加时，温度给膨胀珍珠岩板内部带来的温 度变化越小，所以在同一组分的情况下物质的质量损失越低，该膨胀珍珠岩板对试验炉内 温升影响均在一定范围之内。
[0013] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，所 述S3包括:在使用该线性回归模型时，为避免误判的风险，引入安全系数2。
[0014] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，所 述线性回归模型包括：
[0015] 耐燃时间与密度厚度的线性回归模型为：
[0016] z = f(x,y)=-63.06+0.2108x+1.508y；
[0017] 式中：z为耐燃时间，单位为min，x为样品密度，单位为kg/cm3，y为样品厚度，密度 为mm〇
[0018] 所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，优选的，所 述线性回归模型中设置xe [250,500]，ye [25,40]。
[0019] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0020] 本发明选取膨胀珍珠岩为芯板的木质防火门作为研究对象，通过检测分析密度、 厚度对芯板不燃性、燃烧热值的影响，构建了耐火极限、密度、厚度关系的数学模型。通过多 个批次木质防火门样品对该数学模型进行验证，拟合出的耐火极限与实测值误差<l〇min。 该方法可以应用于木质防火门耐火极限快速检测，具有良好的科研和实用价值。
[0021] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0023]图1是本发明总体流程图。
【具体实施方式】
[0024] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"纵向"、"横向"、"上"、"下"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。
[0026] 在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0027] 如图1所示，
[0028] 膨胀珍珠岩板材，即选用传统保温材料膨胀珍珠岩颗粒，通过选择适当的胶粘剂， 采取冷/热压机高压成型工艺制成，成品板材规格可达2100mm X 900mm或更大，密度在260~ 450kg/m3,通过胶粘剂配方以及压缩比例的调整，可以取得良好的隔热和耐烧性能，烧缩率 和质量损失率较低，是一种性能较好的防火门芯材料。
[0029] 该木质防火门制作过程:将芯板填充木质框架内，受火面、背火面均加盖5mm厚的 无机防火板，制成简易的木质防火门模型，按照GB 12955中规定的方法进行耐火极限测试， 根据GB 7633、GB/T 9978.1的耐火性能判定条件进行判定。
[0030] 影响防火门耐火性能的主要因素是防火门的内填充材料。膨胀珍珠岩板材因具有 良好的隔热、耐烧性能成为了木质防火门常用的填充料。不燃材料的阻燃性能评价指标目 前主要有燃烧热值(PCS)、质量损失(Am)、炉内温升(ΛΤ)、持续燃烧时间，燃烧速率增长指 数(FIGRA)、总热释放量(THR)，这些测试试验耗时短，检测样品量需求少。因此拟选取膨胀 珍珠岩作为试验样品，按照选定的方法检测不同厚度和密度情况下材料的阻燃性能评价指 标。将实验结果与材料耐火极限测试值相关联，研究其关系，以开发一种成本低、使用方便 的快速评价木质防火门耐火极限的方法。
[0031] 通过检测分析木质防火门芯板膨胀珍珠岩板材不同密度、厚度对芯板阻燃性能、 耐火极限的影响，建立了耐火极限、密度、厚度关系的数学模型。采用新的数学模型与 GB7633-2008耐火极限的测试方法对9批次木质防火门进行比对验证，结果显示，拟合值和 实测值的误差<l〇min。提供了一种快速、可行的木质防火门耐火极限检测方法。
[0032] 1工作步骤 [0033] 1.1样品与仪器
[0034] 定做25组芯板为膨胀珍珠岩板材样品，其密度、厚度值如表1所示：
[0035] 表1膨胀珍珠岩板材样品密度、厚度值
[0037] 实验仪器:JCB-2型建材不燃性试验炉;C5000型量热仪;AL204型分析天平；门和卷 帘燃烧炉系统。所述阻燃材料优选为膨胀珍珠岩。
[0038] 1.2样品预处理
[0039]按照GB 7633-2008标准制取试样。不燃性实验中将样品制成体积（76 ± 8)cm3，直 径(45%)^^高度(50±3)mm的圆柱体。燃烧热值实验中对匀质制品或非匀质制品的被测组 分，应任意截取至少5个样块作为试样。若被测组分为匀质制品或非匀质制品的主要组分， 则m#<50g。若被测组分为非匀质制品的次要组分，则m#<10g。耐火试验样品按照样品本身 实际尺寸进行试验。
[0040] 1.3试样方法
[0041] (1)不燃性试验。将试样放入(750±5)°C的加热炉中，启动计时器，记录炉内温度。 实验结束后，收集试验时和试验后碎裂或掉落的所有碳化物、灰和其他残肩，冷却至环境温 度，称量试样的残留质量。
[0042] (2)燃烧热值测定。称取样品0.5g，苯甲酸0.5g。将试样和苯甲酸的混合物放入坩 埚，将已称量的点火丝连接到两个电极上。在氧弹中倒入10mL的蒸馏水，将氧弹连接好，按 照规定程序实验。
[0043] (3)耐火极限测试。将芯板填充木质框架内，受火面、背火面均加盖5mm厚的无机防 火板，制成简易的木质防火门模型，按照GB 12955中规定的方法进行耐火极限测试，根据GB 7633-2008、GB/T 9978.1-2008的耐火性能判定条件进行判定。
[0044] 2结果与讨论
[0045] 2.1不燃性实验结果
[0046] 将25组样品进行不燃性实验。所有样品均无燃烧起火现象，测试结果如表2所示： [0047]表2不燃性实验结果
[0050]注:表中的各测量数据，均是多次试验测试值的加权值。
[0051 ]从表2中数据可以看出，样品均满足GB 12955-2008《防火门》标准中对填充材料不 燃性的要求。当样品密度一样时，随着样品厚度的增加，试样质量损失呈一个逐渐降低的趋 势。
[0052]不燃性实验中，试样厚度是一致的，当样品厚度增加时，要达到试样厚度，厚度越 大的样品，所叠加的样品厚度就会越低，可能带来的质量损失就会越小。而当样品厚度一样 时，随着样品密度的增加，试样质量损失也呈现一个逐渐降低的趋势。当密度增加时，温度 给试样内部带来的温度变化可能越小，所以在同一组分的情况下物质的质量损失应该越 低。炉内温升由于实验温度较高，所用材料均为不燃材料，因此试样对炉内温升影响均在一 定范围之内。
[0053] 2.2燃烧热值
[0054] GB 12955-2008《防火门》标准中要求防火门门扇填充的是对人体无毒无害的防火 隔热材料，应经国家认可授权检测机构检验达到GB 8624-2012规定燃烧性能A1级要求。申 请燃烧性能A1级的制品应按照GB/T 5464标准和GB/T 14402-2007标准规定进行试验。采用 GB/T 14402标准测试所选样品的燃烧热值。样品均由同一公司提供，经试验证明燃烧热值 为同一值:〇. 156MJ/kg，满足GB 8624-2012标准中A1级材料燃烧热值规定。
[0055] 2.3耐火极限测定
[0056]对25组样品制作的木质防火门分别进行了耐火极限测定，测得结果如表3所示。 [0057]表3耐火极限测定结果
[0059] 2.4建立数学模型
[0060] 根据表3中数据，通过Excel进行线性回归，得到的数据如表4所示，耐火极限、芯板 密度、厚度的相关系数为0.98,正相关度高。二元线性回归模型通过F统计检验 (Significance F=1.11223E-15<0.05)和t检验（X的P-value = l ·43Ε-14〈0·05，Υ 的卩-value = 1.2E-ll〈0.05)，表明耐火极限、密度、厚度的线性关系显著，回归方程与样本的观 测值拟合程度高。
[0061] 综上，耐燃时间与密度厚度的二元线性模型为：
[0062] z = f(x,y)=-63.06+0.2108x+1.508y (1)
[0063] 式中：z为耐燃时间，单位为min
[0064] X为样品密度，单位为kg/cm3
[0065] y为样品厚度，密度为mm
[0066] 该模型表明，芯板每增加 1mm的厚度，耐燃时间会延长1.5min，密度和厚度引起的 耐燃时间变化量少1.3单位，厚度对耐燃时间的影响更大。
[0067] 但应注意z<0时，该二元函数无意义，应注意该函数使用的边界条件，考虑到各生 产中的实际情况，设置X e [250，500]，y e [25，40]。通过该方法获取的X和y为优选的区间范 围。
[0068] 表4回归统计参数
[0070] 该模型观测值与拟合值的残差见表5，残差的绝对值e (ο. 5，4.96)。在使用该模型 时，由于现场检测的局限，避免误判的风险，引入安全系数2,将误差控制在lOmin以内。
[0071] 表5观测值与拟合值的残差值表
[0072]
[0073] 3比对验证试验
[0074] 对样品库中对无机防火板厚度为5mm、阻燃胶合板厚度为3mm的木质防火门随机选 取9批次样品，分别编号26~34,每批次两个样品，为每批样品赋予子编号，其中样品1破拆 之后测试1芯板的燃烧热值，样品燃烧热值均为(0.156 ± 0.001 )MJ/kg，初步判定芯板为膨 胀珍珠岩板，然后测试芯板的密度、厚度。样品2按照GB 7633-2008要求就行耐火极限的测 试，并根据式(1)进行拟合，结果见表6。
[0075]表6拟合值和实测值的误差
[0077] 通过与其余8组试验结果的比较，该模型计算出的耐火极限和采用标准方法实测 出的结果误差在l〇min以内。
[0078] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0079] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方法，其特征在于，包 括如下步骤： S1，对膨胀珍珠岩板进行预处理，放入不燃性试验炉进行燃烧试验，其中，每组为Μ个密 度相同且燃烧厚度依次递增的膨胀珍珠岩板，然后依次增加膨胀珍珠岩板的密度Ν次，ΜΧΝ = S，M、N多5,对不燃性试验炉燃烧进行计时，并记录炉内温升，收集所有碳化物、灰和残肩， 称量残留物质量； S2，对每组膨胀珍珠岩板进行燃烧热值测定； S3,将S个上述膨胀珍珠岩板制成的防火门，测试耐火极限，生成测试结果实验表，进行 线性回归分析，得到防火门耐火极限时间与膨胀珍珠岩板密度、厚度的相关系数为0.98,表 明该防火门耐火极限时间、密度、厚度线性关系显著，从而生成该防火门耐火极限时间与其 芯板密度和厚度的线性回归模型，通过线性回归模型计算出的耐火极限和采用标准方法实 测出的结果误差在lOmin以内。2. 根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，所述膨胀珍珠岩板制成体积为76 ± 8cm3，直径为450-2mm，高度为50 ± 3mm 的圆柱体。3. 根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，包括:若膨胀珍珠岩板为匀质制品或非匀质制品的主要组分，则阻燃材料 质量m样<50g;若膨胀珍珠岩板为非匀质制品的次要组分，则阻燃材料质量10g。4. 根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，所述S3还包括： 当膨胀珍珠岩板密度一样时，随着膨胀珍珠岩板厚度的增加，燃烧后质量损失呈一个 逐渐降低的趋势，当该膨胀珍珠岩板密度增加时，温度给膨胀珍珠岩板内部带来的温度变 化越小，所以在同一组分的情况下物质的质量损失越低，该膨胀珍珠岩板对试验炉内温升 影响均在一定范围之内。5. 根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，所述S3包括:在使用该线性回归模型时，为避免误判的风险，引入安全系数 2〇6. 根据权利要求1所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，所述线性回归模型包括： 耐燃时间与密度厚度的线性回归模型为： z = f (x,y)=-63.06+0.2108x+l .508y； 式中：z为耐燃时间，单位为min，x为样品密度，单位为kg/cm3，y为样品厚度，密度为mm。7. 根据权利要求6所述的以膨胀珍珠岩板为芯板的木质防火门耐火极限快速检测方 法，其特征在于，所述线性回归模型中设置X e [ 250，500 ]，y e [ 25，40 ]。
【文档编号】G01N25/22GK106093101SQ201610445460
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】龙海, 吴雪佳, 董丽楠, 苏昱, 宋哲
【申请人】重庆消防安全技术研究服务有限责任公司