SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)測(cè)試方法研究

葉序龍

（健研檢測(cè)集團(tuán)有限公司）

0 引言

SBS 改性瀝青防水卷材相對(duì)傳統(tǒng)瀝青防水產(chǎn)品，低溫和高溫性能良好，在建筑防水領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)建筑防水行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告(2020)》顯示，2020 年SBS/APP 改性瀝青防水卷材將達(dá)到75818 萬(wàn)平方米，占我國(guó)2020 年防水材料總產(chǎn)量的30.14%。SBS 改性瀝青防水卷材浸涂的瀝青具有易燃特性，著火后會(huì)導(dǎo)致火焰快速蔓延[1]，且SBS 改性瀝青防水卷材施工主要使用熱熔法施工，施工時(shí)如操作不當(dāng)易引燃SBS 改性瀝青防水卷材，發(fā)生火災(zāi)造成生產(chǎn)安全事故。準(zhǔn)確測(cè)試SBS 改性瀝青防水卷材燃燒性能對(duì)提高SBS 改性瀝青防水卷材阻燃性能和預(yù)防施工現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)具有重要意義。

現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范無(wú)SBS 改性瀝青防水卷材燃燒性能的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外通常采用氧指數(shù)作為評(píng)價(jià)瀝青類材料的燃燒性能指標(biāo)之一。氧指數(shù)表征材料在氮氧混合氣中維持持續(xù)燃燒所需要的最低氧濃度(體積比)，其數(shù)據(jù)重復(fù)性較好、試驗(yàn)方法和設(shè)備簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果和其他燃燒性能試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果又較好的相關(guān)性。本文參照NB/SH/T 0815-2010《瀝青燃燒性能測(cè)定 氧指數(shù)法》，結(jié)合SBS 改性瀝青防水卷材的特性，對(duì)SBS 改性瀝青卷材氧指數(shù)測(cè)試方法進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

某公司生產(chǎn)的使用相同聚酯胎基的3mm 厚普通SBS 改性瀝青防水卷材和3mm 厚阻燃SBS 改性瀝青防水卷材，具體信息見表1。

表1

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

JF-3 型數(shù)顯式氧指數(shù)測(cè)定儀、噴嘴直徑2mm 丙烷氣點(diǎn)火器。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣制備

試樣在卷材上均勻分布采取縱向試件，試樣尺寸為120mm×6.5mm×3mm 和150mm×38mm×3mm 兩種。試樣表面鋁箔去除方法為常溫下用膠帶粘在覆面層上，冷卻至-10℃，撕去膠帶。試樣表面聚乙烯膜去除方法為使用火焰噴槍烤，在最短的時(shí)間內(nèi)去除聚乙烯膜。[2]

1.3.2 試樣安裝

試樣尺寸為120mm×6.5mm×3mm 使用NB/SH/T 0815-2010《瀝青燃燒性能測(cè)定 氧指數(shù)法》中規(guī)定的夾具。 試 樣 尺 寸 為150mm ×38mm ×3mm 使 用GB/T 5454-1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》中規(guī)定的U 形夾子。

1.3.3 評(píng)定與計(jì)算

測(cè)試結(jié)果評(píng)定與計(jì)算按NB/SH/T 0815-2010《瀝青燃燒性能測(cè)定 氧指數(shù)法》進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣尺寸與夾持方式

從圖1 和圖2 可以看出尺寸為120mm×6.5mm×3mm 試件會(huì)出現(xiàn)卷材受熱軟化而發(fā)生彎曲，頂部會(huì)碰觸到燃燒筒引起火焰熄滅的現(xiàn)象，影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而尺寸為150mm×38mm×3mm 的試樣夾為U 形夾，則不會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象。因此試樣尺寸宜為150mm×38mm×3mm，采用U 形夾子夾持試件。

圖1 120mm×6.5mm×3mm試件

圖2 U 形夾

2.2 點(diǎn)火方式

紡織品氧指數(shù)測(cè)試的施焰時(shí)間控制在15s 內(nèi)，試驗(yàn)上端全部點(diǎn)燃后移去點(diǎn)火器。塑料的氧指數(shù)測(cè)試的點(diǎn)火方式分為頂面點(diǎn)燃法和擴(kuò)散點(diǎn)燃法。頂面點(diǎn)燃法施焰時(shí)間30s，每5s 移開火焰觀察一次，試樣頂面持續(xù)燃燒時(shí)立即移開點(diǎn)火器。擴(kuò)散點(diǎn)燃法連續(xù)施加火焰30s，至垂直面處于穩(wěn)態(tài)燃燒或者可見燃燒部分到支撐框架上標(biāo)線。瀝青氧指數(shù)測(cè)試施焰時(shí)間最長(zhǎng)30s，每5s 移開火焰觀察一次。從圖3 可以看出在一定范圍內(nèi)SBS 改性瀝青防水卷材的氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果隨著點(diǎn)火時(shí)間的增加而降低。通過(guò)觀察試樣點(diǎn)燃過(guò)程，試樣點(diǎn)燃要經(jīng)歷聚乙烯膜燃燒→瀝青涂蓋層融化流淌→試樣點(diǎn)燃的過(guò)程，瀝青材料的著火點(diǎn)遠(yuǎn)高于瀝青的軟化點(diǎn)[2]，SBS 改性瀝青防水卷材在瀝青涂蓋層融化流淌后才會(huì)形成穩(wěn)定的火焰。點(diǎn)火時(shí)間過(guò)短，瀝青涂蓋層沒(méi)有不能充分融化點(diǎn)燃，就不能形成穩(wěn)定的火焰。普通SBS 改性瀝青防水卷材連續(xù)施焰45s 后，點(diǎn)火時(shí)間對(duì)氧指數(shù)結(jié)果的影響才不明顯。而阻燃SBS 改性瀝青防水卷材連續(xù)施焰30s 后，點(diǎn)火時(shí)間對(duì)氧指數(shù)結(jié)果的影響才不明顯。而間斷施焰（每5s 移開一次）也會(huì)造成SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果偏高。因此，SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)測(cè)試點(diǎn)火宜采用連續(xù)施焰的方式，時(shí)間宜控制在60s 內(nèi)，當(dāng)試樣垂直面處于穩(wěn)態(tài)燃燒后立即移開火焰。

圖3 氧指數(shù)與點(diǎn)火時(shí)間的關(guān)系

2.3 上下表面隔離材料

SBS 改性瀝青防水卷材表面隔離材料通常有聚乙烯膜、細(xì)砂和鋁箔。從圖4 可以看出，當(dāng)去除SBS 改性瀝青防水卷材表面材料氧指數(shù)都有了不同程度的增大。從普通SBS 改性瀝青防水卷材（聚乙烯膜-聚乙烯膜）和阻燃SBS 改性瀝青防水卷材（聚乙烯膜-聚乙烯膜）的氧指數(shù)結(jié)果可以看出去除聚乙烯膜時(shí)氧指數(shù)有輕微上漲。這主要是因?yàn)镾BS 改性瀝青防水卷材大部分采用熱熔施工，為了施工方便SBS 改性瀝青防水卷材下表面不能使用耐高溫的聚乙烯膜，其易燃氧指數(shù)較低，所以未去除聚乙烯薄膜時(shí)氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果較低。從普通SBS 改性瀝青防水卷材（鋁箔-聚乙烯膜）和阻燃SBS 改性瀝青防水卷材（鋁箔-聚乙烯膜）氧指數(shù)結(jié)果可以看出未去除鋁箔時(shí)氧指數(shù)有較為明顯的降低。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，未去除鋁箔時(shí)，瀝青涂蓋層受熱融化會(huì)聚集在鋁箔上，而較少向下流淌，增加了燃燒的試樣量，持續(xù)燃燒時(shí)間更長(zhǎng)，同時(shí)燃燒釋放的熱量又融化了更多的瀝青涂蓋層，如此循環(huán)，試件持續(xù)燃燒時(shí)間變長(zhǎng)，氧指數(shù)有明顯的降低。SBS 改性瀝青防水卷材發(fā)生火災(zāi)事故主要集中在熱熔施工和存貯階段，為了使測(cè)試結(jié)果更加貼合施工和存貯的狀況，SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)測(cè)試時(shí)應(yīng)保留上下表面隔離材料。

圖4 氧指數(shù)與上下表面材料的關(guān)系

3 結(jié)論

⑴通過(guò)研究分析，SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)測(cè)試試樣尺寸為150mm×38mm×3mm，夾持方式使用U 形夾子，試驗(yàn)方可順利進(jìn)行；點(diǎn)火宜采用連續(xù)施焰的方式，時(shí)間控制在60s 內(nèi)，試樣垂直面處于穩(wěn)態(tài)燃燒后應(yīng)立即移開火焰，此點(diǎn)火方式貼合瀝青燃燒特征；上下表面隔離材料去除和保留對(duì)SBS 改性瀝青防水卷材氧指數(shù)影響較大，測(cè)試時(shí)保留上下表面隔離材料更符合SBS 改性瀝青防水卷材在熱熔施工和存貯階段更容易發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)。

⑵通過(guò)結(jié)果比較，SBS 改性瀝青防水卷材加入阻燃劑后對(duì)其氧指數(shù)測(cè)試結(jié)果有明顯的提升。