火災(zāi)化學(xué)—第十三講

1、第六章第六章 材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià)材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià) 材料：指包括金屬、無(wú)機(jī)非金屬、有機(jī)聚合物在內(nèi)的各類(lèi)材料：指包括金屬、無(wú)機(jī)非金屬、有機(jī)聚合物在內(nèi)的各類(lèi)化學(xué)物質(zhì)，已廣泛應(yīng)用于人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面?；瘜W(xué)物質(zhì)，已廣泛應(yīng)用于人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。 但是，無(wú)論是聚合物材料還是無(wú)機(jī)材料，將其暴露于火災(zāi)但是，無(wú)論是聚合物材料還是無(wú)機(jī)材料，將其暴露于火災(zāi)中時(shí)，都會(huì)引發(fā)或遭遇一些危害。中時(shí)，都會(huì)引發(fā)或遭遇一些危害。 對(duì)于聚合物材料，由于其結(jié)構(gòu)組成中不可避免地存在對(duì)于聚合物材料，由于其結(jié)構(gòu)組成中不可避免地存在C、H、O等阻燃性元素，在外界熱源或火源誘導(dǎo)下，很容易發(fā)生燃燒等阻燃性元素，在外界熱源或火源誘導(dǎo)

2、下，很容易發(fā)生燃燒并釋放熱核有毒氣體，從而引發(fā)火災(zāi)并帶來(lái)危害。并釋放熱核有毒氣體，從而引發(fā)火災(zāi)并帶來(lái)危害。 對(duì)于無(wú)機(jī)材料，如現(xiàn)代建筑中大量使用的鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混對(duì)于無(wú)機(jī)材料，如現(xiàn)代建筑中大量使用的鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雖然本身并不可燃，然而易在火場(chǎng)高溫作用下屈服凝土結(jié)構(gòu)，雖然本身并不可燃，然而易在火場(chǎng)高溫作用下屈服，導(dǎo)致坍塌等嚴(yán)重事故。，導(dǎo)致坍塌等嚴(yán)重事故。 因此，對(duì)材料的火災(zāi)安全性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，是一項(xiàng)必不因此，對(duì)材料的火災(zāi)安全性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，是一項(xiàng)必不可少且非常重要的工作，它為材料的合理化設(shè)計(jì)和安全應(yīng)用提可少且非常重要的工作，它為材料的合理化設(shè)計(jì)和安全應(yīng)用提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。供理論和實(shí)踐

3、指導(dǎo)。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、基本概念一、基本概念1. 對(duì)火反應(yīng)特征對(duì)火反應(yīng)特征 材料在火災(zāi)中的行為是指材料遇火時(shí)對(duì)火的反應(yīng)特征。一材料在火災(zāi)中的行為是指材料遇火時(shí)對(duì)火的反應(yīng)特征。一般而言，聚合物材料在火災(zāi)中的行為可以用以下參數(shù)來(lái)描述：般而言，聚合物材料在火災(zāi)中的行為可以用以下參數(shù)來(lái)描述： 被引燃的難易程度；被引燃的難易程度； 火焰?zhèn)鞑ニ俾?，即火焰沿材料表面的蔓延速率；火焰?zhèn)鞑ニ俾?，即火焰沿材料表面的蔓延速率?耐火性；耐火性； 熱量釋放速率；熱量釋放速率； 自熄的難易程度；自熄的難易程度； 生煙性，包括生煙量、煙的釋放速率及煙氣組成，特別是生煙性，包括生煙量、煙的釋放速率及煙氣組成，特別

4、是有毒氣體或腐蝕性氣體含量等。有毒氣體或腐蝕性氣體含量等。 無(wú)機(jī)材料在火災(zāi)中雖不能燃燒，但其在火災(zāi)高溫下的屈服無(wú)機(jī)材料在火災(zāi)中雖不能燃燒，但其在火災(zāi)高溫下的屈服、坍塌或爆裂所造成的危害比聚合物材料有過(guò)之而無(wú)不及。、坍塌或爆裂所造成的危害比聚合物材料有過(guò)之而無(wú)不及。 評(píng)價(jià)無(wú)機(jī)材料的火災(zāi)安全性，耐火性能是一項(xiàng)非常重要的評(píng)價(jià)無(wú)機(jī)材料的火災(zāi)安全性，耐火性能是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。指標(biāo)。 由以上分析可見(jiàn)，材料對(duì)火反應(yīng)特性是由以上分析可見(jiàn)，材料對(duì)火反應(yīng)特性是指表征材料受火時(shí)產(chǎn)生的系列性能，包括可指表征材料受火時(shí)產(chǎn)生的系列性能，包括可燃性、續(xù)燃性、火焰蔓延性、放熱性、發(fā)煙燃性、續(xù)燃性、火焰蔓延性、放熱性、發(fā)煙

5、性、產(chǎn)毒性、耐火性等。性、產(chǎn)毒性、耐火性等。2. 火災(zāi)危險(xiǎn)性火災(zāi)危險(xiǎn)性 可燃材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在：可燃材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在： 熱危險(xiǎn)性熱危險(xiǎn)性 如在火災(zāi)中釋放大量熱量，通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻如在火災(zāi)中釋放大量熱量，通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等形式將火勢(shì)擴(kuò)大，對(duì)人員造成灼傷或?qū)ㄖY(jié)構(gòu)造成損射等形式將火勢(shì)擴(kuò)大，對(duì)人員造成灼傷或?qū)ㄖY(jié)構(gòu)造成損壞。壞。 非熱危險(xiǎn)性（煙、毒、腐）非熱危險(xiǎn)性（煙、毒、腐） 如在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)釋放大量濃厚煙霧，干擾視線和人員疏散如在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)釋放大量濃厚煙霧，干擾視線和人員疏散；產(chǎn)生毒性產(chǎn)物和窒息性產(chǎn)物，直接威脅人員生命安全；產(chǎn)；產(chǎn)生毒性產(chǎn)物和窒息性產(chǎn)物，直接威脅

6、人員生命安全；產(chǎn)生刺激性或腐蝕性產(chǎn)物，危害人員皮膚、眼睛瞪器官或金屬生刺激性或腐蝕性產(chǎn)物，危害人員皮膚、眼睛瞪器官或金屬物品。物品。3. 潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性 在發(fā)生火災(zāi)以前，可燃材料、構(gòu)件、組件或制品的對(duì)火反在發(fā)生火災(zāi)以前，可燃材料、構(gòu)件、組件或制品的對(duì)火反應(yīng)特性、危害和趨勢(shì)性是潛藏的、未知的，稱(chēng)為應(yīng)特性、危害和趨勢(shì)性是潛藏的、未知的，稱(chēng)為潛在火災(zāi)危險(xiǎn)潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性性。4. 潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) 在不同實(shí)驗(yàn)尺度下，通過(guò)不同熱環(huán)境或近火環(huán)境測(cè)試獲取在不同實(shí)驗(yàn)尺度下，通過(guò)不同熱環(huán)境或近火環(huán)境測(cè)試獲取可燃材料的對(duì)火反應(yīng)特性，運(yùn)用相關(guān)指標(biāo)、方法對(duì)其熱、煙和可燃材料的對(duì)火反應(yīng)特

7、性，運(yùn)用相關(guān)指標(biāo)、方法對(duì)其熱、煙和毒方面的危害和趨勢(shì)性進(jìn)行判定的行為稱(chēng)為毒方面的危害和趨勢(shì)性進(jìn)行判定的行為稱(chēng)為潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)價(jià)。 潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的目的有兩個(gè)：潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的目的有兩個(gè)： 評(píng)價(jià)現(xiàn)有建筑中可燃材料可能產(chǎn)生的火災(zāi)危害及其可能性，評(píng)價(jià)現(xiàn)有建筑中可燃材料可能產(chǎn)生的火災(zāi)危害及其可能性，尋找材料使用的最安全方式、布局、環(huán)境；尋找材料使用的最安全方式、布局、環(huán)境； 為未來(lái)材料的選擇和設(shè)計(jì)提供依據(jù)；為未來(lái)材料的選擇和設(shè)計(jì)提供依據(jù)；第二節(jié)第二節(jié) 聚合物材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià)聚合物材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià) 聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性可分為兩類(lèi)：聚合物材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性可分為兩類(lèi)：

8、熱危險(xiǎn)性熱危險(xiǎn)性 與燃燒過(guò)程中熱量的釋放有關(guān)。與燃燒過(guò)程中熱量的釋放有關(guān)。 非熱危險(xiǎn)性非熱危險(xiǎn)性 與燃燒過(guò)程中釋放的煙氣、毒性和腐蝕性與燃燒過(guò)程中釋放的煙氣、毒性和腐蝕性 燃燒產(chǎn)物有關(guān)燃燒產(chǎn)物有關(guān)一、熱危險(xiǎn)性一、熱危險(xiǎn)性 熱危險(xiǎn)性：是指與熱過(guò)程有關(guān)的危害及其造成危害的趨勢(shì)。熱危險(xiǎn)性：是指與熱過(guò)程有關(guān)的危害及其造成危害的趨勢(shì)。 （一）（一） 評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo) 1. 著火性著火性 著火性：是指材料在熱能的作用下，其表面揮發(fā)出的可燃著火性：是指材料在熱能的作用下，其表面揮發(fā)出的可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃的能力。氣體被點(diǎn)燃的能力。 材料的著火溫度越高，材料也就越安全。材料的著火溫度越高，材料也就越安全。 材料的著

9、火性可以通過(guò)自燃和閃點(diǎn)的溫度來(lái)衡量，也可以材料的著火性可以通過(guò)自燃和閃點(diǎn)的溫度來(lái)衡量，也可以根據(jù)錐形量熱儀測(cè)量的點(diǎn)火時(shí)間（根據(jù)錐形量熱儀測(cè)量的點(diǎn)火時(shí)間（TTI）來(lái)衡量，或者根據(jù)點(diǎn)燃）來(lái)衡量，或者根據(jù)點(diǎn)燃材料所需的最小熱輻射通量來(lái)衡量。材料所需的最小熱輻射通量來(lái)衡量。 材料的點(diǎn)燃時(shí)間（材料的點(diǎn)燃時(shí)間（TTI或或tig）是使材料表面恰好能維持有焰）是使材料表面恰好能維持有焰燃燒時(shí)需要的時(shí)間，以秒（燃燒時(shí)需要的時(shí)間，以秒（s）為單位。）為單位。TTI越長(zhǎng)，表明聚合物越長(zhǎng)，表明聚合物材料在此條件下越不易點(diǎn)燃，材料的阻火性越好。材料在此條件下越不易點(diǎn)燃，材料的阻火性越好。 2. 熄滅的難易性熄滅的難易性

10、 材料著火后，越易被熄滅，可能帶來(lái)的火災(zāi)危險(xiǎn)性就越小。材料著火后，越易被熄滅，可能帶來(lái)的火災(zāi)危險(xiǎn)性就越小。 3. 火焰?zhèn)鞑ニ俾驶鹧鎮(zhèn)鞑ニ俾?火焰?zhèn)鞑ニ俾剩菏侵富鹧嫜匾粋€(gè)固體表面持續(xù)著火時(shí)，火火焰?zhèn)鞑ニ俾剩菏侵富鹧嫜匾粋€(gè)固體表面持續(xù)著火時(shí)，火焰前峰移動(dòng)的速率。焰前峰移動(dòng)的速率。 火焰?zhèn)鞑ニ俾手苯佑绊懙交馂?zāi)發(fā)展速率和人員逃生可利用火焰?zhèn)鞑ニ俾手苯佑绊懙交馂?zāi)發(fā)展速率和人員逃生可利用的時(shí)間。的時(shí)間。 4. 熱釋放速率（熱釋放速率（HRR） 熱釋放速率：是指在預(yù)置的入射熱流強(qiáng)度下，材料被點(diǎn)燃熱釋放速率：是指在預(yù)置的入射熱流強(qiáng)度下，材料被點(diǎn)燃后單位面積的熱釋放速率。后單位面積的熱釋放速率。 HRR是表征火

11、災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)。是表征火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)。 5. 火災(zāi)性能指數(shù)（火災(zāi)性能指數(shù)（FPI） 它是點(diǎn)燃時(shí)間（它是點(diǎn)燃時(shí)間（TTI）與熱釋放速率峰值（）與熱釋放速率峰值（PkHRR）的比值。它是）的比值。它是材料本身的一個(gè)屬性。材料本身的一個(gè)屬性。 FPI值越高（值越高（FPI1），表示火災(zāi)危險(xiǎn)性越??；數(shù)值越低（），表示火災(zāi)危險(xiǎn)性越?。粩?shù)值越低（FPI1）表示火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。）表示火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。 6. 火災(zāi)蔓延指數(shù)（火災(zāi)蔓延指數(shù)（FGI） 它是熱釋放速率峰值（它是熱釋放速率峰值（PkHRR）和到達(dá)峰值時(shí)間（）和到達(dá)峰值時(shí)間（tPkHRR）的比值。）的比值。 FGI越大，表明達(dá)到一個(gè)較高熱釋放速

12、率峰值所用時(shí)間越短，則火災(zāi)越大，表明達(dá)到一個(gè)較高熱釋放速率峰值所用時(shí)間越短，則火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。危險(xiǎn)性越大。 7. 煙氣參數(shù)（煙氣參數(shù)（SP） 它是熱釋放速率峰值（它是熱釋放速率峰值（PkHRR）和特殊消光面積（）和特殊消光面積（SEA）的乘積與）的乘積與1000的比值。的比值。 SP用于表示火災(zāi)發(fā)展最為充分時(shí)的煙氣遮光度大小，可用于衡量人用于表示火災(zāi)發(fā)展最為充分時(shí)的煙氣遮光度大小，可用于衡量人員疏散和逃生的難易程度。其數(shù)值越低，危險(xiǎn)性越小。員疏散和逃生的難易程度。其數(shù)值越低，危險(xiǎn)性越小。 （二）（二） 對(duì)火反應(yīng)測(cè)試方法對(duì)火反應(yīng)測(cè)試方法 1. 極限氧指數(shù)（極限氧指數(shù)（LOI）法）法極限氧指數(shù)（極

13、限氧指數(shù)（LOI）定義：）定義： 在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣在氮、氧混合氣體中，維持平衡在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣在氮、氧混合氣體中，維持平衡燃燒所需的燃燒所需的最低氧濃度最低氧濃度（體積百分含量）。（體積百分含量）。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法：測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法： ISO 4589、ASTM D2863、GB 2406-80測(cè)定儀器：測(cè)定儀器： 氧指數(shù)儀氧指數(shù)儀氧指數(shù)測(cè)定儀氧指數(shù)測(cè)定儀2. UL94法（可燃性的測(cè)定）法（可燃性的測(cè)定）可燃性定義：可燃性定義： 指材料進(jìn)行有焰燃燒的能力。在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，指材料進(jìn)行有焰燃燒的能力。在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，能進(jìn)行有焰燃燒的材料，歸為可燃材料。能進(jìn)行有焰燃燒的材料，歸為可燃材料

14、。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法：測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法： 此法用于測(cè)定按一定位置放置的塑料被施加火焰后的此法用于測(cè)定按一定位置放置的塑料被施加火焰后的行為。行為。UL 94、ISO 12992、ISO 1210、GB 2408-80、GB 4609-84測(cè)定儀器：測(cè)定儀器： 水平、垂直燃燒試驗(yàn)儀水平、垂直燃燒試驗(yàn)儀水平、垂直燃燒試驗(yàn)儀（1） 垂直燃燒試驗(yàn)（垂直燃燒試驗(yàn)（94V-0、94V-1、94V-2）垂直燃燒試驗(yàn)裝置示意圖 根據(jù)樣品燃燒時(shí)間、熔滴是否引燃脫脂棉等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將材根據(jù)樣品燃燒時(shí)間、熔滴是否引燃脫脂棉等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將材料分級(jí)，其中，料分級(jí)，其中，V-2級(jí)為最低阻燃級(jí)，級(jí)為最低阻燃級(jí)，V-0為最高阻燃級(jí)。為最

15、高阻燃級(jí)。UL 94 V-0、V-1及V-2垂直燃燒測(cè)定判別指標(biāo)水平燃燒試驗(yàn)裝置示意圖o若時(shí)間超過(guò)若時(shí)間超過(guò)30s，移走點(diǎn)火源后，試樣還沒(méi)燃燒到，移走點(diǎn)火源后，試樣還沒(méi)燃燒到25mm標(biāo)記處，并自標(biāo)記處，并自動(dòng)熄滅，則可劃歸為動(dòng)熄滅，則可劃歸為94 HB級(jí)；級(jí)；o若時(shí)間不到若時(shí)間不到30s，試樣就燃燒到，試樣就燃燒到25mm標(biāo)記處，則撤去火焰，從火焰燃標(biāo)記處，則撤去火焰，從火焰燃經(jīng)經(jīng)25mm標(biāo)記處時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到標(biāo)記處時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到100mm處或燃燒熄滅時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，計(jì)算處或燃燒熄滅時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，計(jì)算燃燒速率。燃燒速率。o對(duì)厚為對(duì)厚為3-13mm的試樣，若燃燒速度的試樣，若燃燒速度38mm/min；或

16、對(duì)厚度小于；或?qū)穸刃∮?mm試試樣，燃燒速度樣，燃燒速度76mm/min；或試樣燃燒；或試樣燃燒100mm前火即熄滅，則該塑料前火即熄滅，則該塑料可劃歸為可劃歸為94 HB級(jí)。級(jí)。（2） 水平燃燒試驗(yàn)（水平燃燒試驗(yàn)（94HB）3. 錐形量熱儀法錐形量熱儀法錐形量熱儀(Cone Calorimeter)錐形量熱儀(BSE Cone Calorimeter)錐形量熱儀(BSE Cone Calorimeter) 錐形量熱儀的測(cè)試參數(shù)錐形量熱儀的測(cè)試參數(shù)（1） 熱釋放速率（熱釋放速率（HRR） HRR指單位面積樣品釋放熱量的速率。指單位面積樣品釋放熱量的速率。 單位：?jiǎn)挝唬篕W/M2。 HRR的最

17、大值為熱釋放速率峰值（的最大值為熱釋放速率峰值（PkHRR）。）。 HRR或或PkHRR越大，聚合物材料表面接收的熱反饋越多，越大，聚合物材料表面接收的熱反饋越多，熱裂解速率越快，從而產(chǎn)生的揮發(fā)性可燃物越多，火焰?zhèn)鞑ヒ矡崃呀馑俾试娇?，從而產(chǎn)生的揮發(fā)性可燃物越多，火焰?zhèn)鞑ヒ苍娇臁Ｒ虼司酆衔锊牧显诨馂?zāi)中的危險(xiǎn)性就越大。越快。因此聚合物材料在火災(zāi)中的危險(xiǎn)性就越大。（2） 總釋放熱（總釋放熱（THR） THR指單位面積的材料從開(kāi)始燃燒到結(jié)束所釋放的熱量。指單位面積的材料從開(kāi)始燃燒到結(jié)束所釋放的熱量。 單位：?jiǎn)挝唬篗J/M2。 THR越大，說(shuō)明聚合物材料燃燒時(shí)所釋放的熱量就越大，越大，說(shuō)明聚合物材料燃燒

18、時(shí)所釋放的熱量就越大，即聚合物材料在火災(zāi)中的危險(xiǎn)性就越大。即聚合物材料在火災(zāi)中的危險(xiǎn)性就越大。（3） 有效燃燒熱（有效燃燒熱（EHC） EHC指某一時(shí)刻指某一時(shí)刻 t 時(shí)所測(cè)得的熱釋放量與質(zhì)量損失量之比。時(shí)所測(cè)得的熱釋放量與質(zhì)量損失量之比。 單位：?jiǎn)挝唬篗J/Kg。 EHC反映了可燃性揮發(fā)氣體在氣相火焰中的燃燒程度。反映了可燃性揮發(fā)氣體在氣相火焰中的燃燒程度。（4） 點(diǎn)燃時(shí)間（點(diǎn)燃時(shí)間（TTI） TTI是恰好維持材料表面有焰燃燒時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間。是恰好維持材料表面有焰燃燒時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間。 單位：?jiǎn)挝唬篠。 TTI越長(zhǎng)，表明聚合物材料在此條件下越不易點(diǎn)燃，材料的越長(zhǎng)，表明聚合物材料在此條件下越不易點(diǎn)燃

19、，材料的阻燃性就越好。阻燃性就越好。（5） 質(zhì)量損失速率（質(zhì)量損失速率（MLR） MLR是聚合物材料在燃燒時(shí)質(zhì)量損失的變化速率。是聚合物材料在燃燒時(shí)質(zhì)量損失的變化速率。 單位：?jiǎn)挝唬篻/s。 MLR反映了聚合物材料在一定火強(qiáng)度下的熱裂解速率和行為反映了聚合物材料在一定火強(qiáng)度下的熱裂解速率和行為。4. 熱重分析（熱重分析（TG）法）法 熱重分析法是研究聚合物熱解動(dòng)力學(xué)最常用的一種方法。熱重分析法是研究聚合物熱解動(dòng)力學(xué)最常用的一種方法。 它在可控的程序升溫下，研究熱解過(guò)程中物質(zhì)質(zhì)量與穩(wěn)定之它在可控的程序升溫下，研究熱解過(guò)程中物質(zhì)質(zhì)量與穩(wěn)定之間的關(guān)系，最終從記錄的熱失重（間的關(guān)系，最終從記錄的熱失重

20、（TG）曲線上解析熱解失重速）曲線上解析熱解失重速率等參數(shù)，并根據(jù)熱分析動(dòng)力學(xué)原理，定量描述聚合物熱解過(guò)程率等參數(shù)，并根據(jù)熱分析動(dòng)力學(xué)原理，定量描述聚合物熱解過(guò)程中活化能的變化，推斷熱解反應(yīng)機(jī)理。中活化能的變化，推斷熱解反應(yīng)機(jī)理。5. 數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)是指利用先進(jìn)成熟的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)復(fù)雜火災(zāi)現(xiàn)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)是指利用先進(jìn)成熟的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)復(fù)雜火災(zāi)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬，得到直觀、仿真的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)火災(zāi)場(chǎng)景象進(jìn)行數(shù)值模擬，得到直觀、仿真的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)火災(zāi)場(chǎng)景某些層次或某些方面屬性的模擬或復(fù)現(xiàn)。某些層次或某些方面屬性的模擬或復(fù)現(xiàn)。二、非熱危險(xiǎn)性二、非熱危險(xiǎn)性 火災(zāi)煙氣是由多種物質(zhì)

21、組成的具有較高溫度的云狀混合物，火災(zāi)煙氣是由多種物質(zhì)組成的具有較高溫度的云狀混合物，主要包括：主要包括： 燃燒產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物；燃燒產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物； 在流動(dòng)過(guò)程中卷吸進(jìn)入的空氣；在流動(dòng)過(guò)程中卷吸進(jìn)入的空氣； 多種微小的固體顆粒和液滴。多種微小的固體顆粒和液滴。煙氣的危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在：煙氣的危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在： 降低可視度；降低可視度； 氣態(tài)產(chǎn)物的毒性和腐蝕性。氣態(tài)產(chǎn)物的毒性和腐蝕性。評(píng)價(jià)指標(biāo)和模型評(píng)價(jià)指標(biāo)和模型1. 材料的生煙性材料的生煙性根據(jù)測(cè)定原理，可將生煙量測(cè)定方法分為兩類(lèi)：根據(jù)測(cè)定原理，可將生煙量測(cè)定方法分為兩類(lèi)：l 光學(xué)法光學(xué)法測(cè)定測(cè)定煙密度煙密度；l 質(zhì)量法質(zhì)量法測(cè)定煙塵質(zhì)量。測(cè)定煙塵

22、質(zhì)量。煙密度箱（煙密度箱（NBS煙箱）煙箱） 煙密度箱主要由：輻射加煙密度箱主要由：輻射加熱器、引燃器、光電測(cè)量?jī)x表、熱器、引燃器、光電測(cè)量?jī)x表、記錄儀等組成。記錄儀等組成。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將試樣在箱內(nèi)燃實(shí)驗(yàn)時(shí)，將試樣在箱內(nèi)燃燒產(chǎn)生煙霧，并測(cè)定穿過(guò)煙霧燒產(chǎn)生煙霧，并測(cè)定穿過(guò)煙霧的平行光束的透光率（的平行光束的透光率（T）變）變化，再計(jì)算化，再計(jì)算比光密度比光密度。比光密度（比光密度（Ds）：）：?jiǎn)挝幻娣e試樣產(chǎn)生的煙擴(kuò)單位面積試樣產(chǎn)生的煙擴(kuò)散在單位容積煙箱單位光路長(zhǎng)的煙密度散在單位容積煙箱單位光路長(zhǎng)的煙密度。100lgVDsALTA 試樣暴露面積，試樣暴露面積，mm2 ；V 煙箱容積，煙箱容積，mm3

23、 ；L 光路長(zhǎng)，光路長(zhǎng)，mm ；T 透光率，透光率，% 。100132lgDsT2. 燃燒毒性燃燒毒性 塑料燃燒產(chǎn)物的毒性可以化學(xué)法、生理法、生塑料燃燒產(chǎn)物的毒性可以化學(xué)法、生理法、生物法測(cè)定，但最常用的是生物實(shí)驗(yàn)法。物法測(cè)定，但最常用的是生物實(shí)驗(yàn)法。匹茲堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖 該法的基本原理是燃燒一定量的材料，并將大該法的基本原理是燃燒一定量的材料，并將大鼠置于燃燒氣態(tài)產(chǎn)物中，再觀察大鼠的受害情況。鼠置于燃燒氣態(tài)產(chǎn)物中，再觀察大鼠的受害情況。3. 材料的腐蝕性氣態(tài)產(chǎn)物材料的腐蝕性氣態(tài)產(chǎn)物 在水平管式爐中燃燒試樣，然后將燃燒產(chǎn)物溶于在水平管式爐中燃燒試樣，然后將燃燒產(chǎn)物溶于水中，再測(cè)定水溶液水中

24、，再測(cè)定水溶液pH值或滴定其中的酸含量，以值或滴定其中的酸含量，以評(píng)價(jià)燃燒產(chǎn)物的腐蝕性。評(píng)價(jià)燃燒產(chǎn)物的腐蝕性。IEC 754-2 法測(cè)定燃燒產(chǎn)物腐蝕性?xún)x器示意圖三、綜合性評(píng)價(jià)三、綜合性評(píng)價(jià) 聚合物材料的熱危險(xiǎn)與非熱危險(xiǎn)相輔相成、緊密聯(lián)系。因聚合物材料的熱危險(xiǎn)與非熱危險(xiǎn)相輔相成、緊密聯(lián)系。因此火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估必須把所有危險(xiǎn)因素發(fā)生的概率和造成的后果此火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估必須把所有危險(xiǎn)因素發(fā)生的概率和造成的后果考慮在內(nèi)。考慮在內(nèi)。 火災(zāi)是分步進(jìn)行的：火災(zāi)是分步進(jìn)行的： 首先，材料必須被點(diǎn)燃；首先，材料必須被點(diǎn)燃； 其次，火災(zāi)必須從燃點(diǎn)蔓延；其次，火災(zāi)必須從燃點(diǎn)蔓延； 再次，隨著火災(zāi)的發(fā)展，煙塵和毒性氣體大量產(chǎn)

25、生。再次，隨著火災(zāi)的發(fā)展，煙塵和毒性氣體大量產(chǎn)生。 這個(gè)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，且都具有火災(zāi)危險(xiǎn)性。這個(gè)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，且都具有火災(zāi)危險(xiǎn)性?；馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)不是簡(jiǎn)單的加和形式，而是乘積形式：火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)不是簡(jiǎn)單的加和形式，而是乘積形式： R = Af(點(diǎn)燃點(diǎn)燃)a Bf(發(fā)展發(fā)展)b Cf(煙氣煙氣)c Df(毒性毒性)d 第三節(jié)第三節(jié) 無(wú)機(jī)材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià)無(wú)機(jī)材料的火災(zāi)安全性評(píng)價(jià) 無(wú)機(jī)材料：包括混凝土、金屬（如鋼結(jié)構(gòu)）、磚無(wú)機(jī)材料：包括混凝土、金屬（如鋼結(jié)構(gòu)）、磚瓦、黏土制品、陶瓷、玻璃、石膏制品等。瓦、黏土制品、陶瓷、玻璃、石膏制品等。 無(wú)機(jī)材料一般屬于不可燃材料，它在火災(zāi)中的危無(wú)機(jī)材料一般屬于不可燃材料，它在