不同木屋燃烧特性试验过程及结果分析

■ 陈兵 郑锦 贵州省黔东南州消防救援支队

一、试验基本情况

（一）木屋制备

前期，完成13栋小木屋的制作及阻燃处理工序。(1)构造及参数：①尺寸：长2m、高2m、宽1m；②四周有四根柱子、顶部有四根梁支撑的框架结构，柱、梁的截面直径为8cm左右；③各栋木屋围护结构的板为坚向搭接，板与板之间、板与柱之间、板与梁之间无缝隙；④各栋木屋屋顶为斜屋顶，高度为0.5m，坡度为30%左右；⑤四周墙板及屋斜顶板厚度为2cm左右，各栋木屋底部悬空；围护结构一长边正面的中间位置留有一个高1.5m、宽0.3m的门洞；⑥使用木材为黔东南本地的杉木。(2)阻燃处理情况：①不实施阻燃处理：4栋；②搭建后阻燃处理：分别喷涂2遍3种不同防火涂料的各2栋，喷涂2遍某阻燃液的2栋；③搭建前阻燃处理：通过真空高压浸渍法，采用某阻燃液实施阻燃处理1栋。

（二）试验场地及现场布置

本试验场地选择在周边有大型仿古木质结构建筑群的贵州省凯里市某斗牛城内。现场预先放置13栋木屋，分为第一、二、三批次点火试验木屋（11栋木屋内分别提前放入0.5kg刨花和25kg木柴）。

（三）其他有关情况

本次试验2021年6月17举行，天气晴，最高气温33 ℃。（1）高压水枪应用。常用高压洗车水枪及相关设备提前进场设置，准备利用该水枪对1栋不阻燃木屋开展灭火。（2）简易喷淋应用。对另1栋不阻燃木屋设置简易喷淋喷头1具，并对该木屋预先设置热成像仪等监测设备并开展监测。（3）试验数据监测。邀请国内某知名高校的专业团队对不阻燃、经喷涂某防火涂料和通过真空高压浸渍法浸入某阻燃液的4栋木屋开展相关试验数据的全过程监测。

二、试验过程

（一）第一阶段阻燃试验过程

此阶段共点火5栋木屋，未安排试验数据监测。

14时54分，同时对编号为“A”开头的相邻5栋试验木屋内刨花点火，其中2栋分别喷涂2种不同的防火涂料、1栋喷涂阻燃液、2栋不做阻燃处理。

14时54分30秒，5栋木屋内的木柴被引燃。15时02分，5栋木屋内的木柴已处于猛烈燃烧阶段，且不做阻燃处理的2栋木屋本体已开始出现明火，但经阻燃处理的3栋木屋本体还未被引燃……15时08分，不做阻燃处理的2栋木屋的梁、柱上无明火。经阻燃处理的3栋木屋上的燃烧终止。

（二）第二阶段阻燃试验过程

此阶段，因试验数据监测需要，对编号为“B”开头的4栋试验木屋点火。15时19分，同时对4栋试验木屋的刨花点火，其中1栋喷涂1种防火涂料（与第一阶段的防火涂料不同，布置5个点位热电偶）、1栋喷涂阻燃液（与第一阶段的阻燃液相同）、1栋经真空高压浸入阻燃液处理（与第一阶段的阻燃液相同，布置5个点位热电偶）、1栋内预先设置简易喷淋系统的不做阻燃处理。

15时19分30秒，4栋木屋内的木柴被引燃，其中2栋阻燃木屋的热电偶数据开始增大。15时26分，除内预先设置简易喷淋系统的不做阻燃木屋灭火已熄灭外（具体情况在下文中详述），经阻燃处理3栋木屋内的木柴已处于猛烈燃烧阶段但木屋本体还未被引燃……15时31分，经阻燃处理的2栋木屋均出现局部被烧穿的现象，另外1栋经真空高压浸入阻燃液处理的木屋基本保持完好，各栋木屋的明火处于衰减阶段。2栋阻燃木屋热电偶的数据开始下降。15时32分，经阻燃处理的3栋木屋燃烧终止。

（三）第三阶段阻燃试验过程

此阶段，增加无线感温探测器和无线感烟探测器的测试。因试验数据监测需要，对其余编号为“C”开头的2栋试验木屋内的刨花点火。

15时34分，同时对2栋试验木屋的刨花点火，其中1栋喷涂防火涂料（与第一阶段和本阶段第一时段的防火涂料均不同）、1栋不做阻燃处理，2栋木屋均分别布置5个点位热电偶、1具温光双响应火灾探测器、1具木材专用火灾探测器、1具无线感温探测器和1具无线感烟探测器。15时34分3秒温光双响应火灾探测器被触发、15时34分6秒木材专用火灾探测器被触发、15时34分7秒感烟探测器被触发、15时34分13秒感温探测器被触发，15时37分21秒，2栋木屋热电偶的数据开始增大。15时36分30秒，2栋木屋内的木柴被引燃。15时39分，2栋木屋内的木柴出现完全燃烧，试验人员使用二氧化碳灭火器将2栋木屋内的火扑灭。2栋阻燃木屋热电偶的数据开始下降。15时40分，试验人员将2栋木屋内的火扑灭。随后，2栋木屋内的温光双响应火灾探测器、木材专用火灾探测器、感烟探测器、感温探测器等监测仪器取出。2栋阻燃木屋热电偶继续保留。16时06分，再次放入0.5kg刨花后，试验人员对2栋木屋进行二次点火。16时06分11秒，2栋木屋热电偶的数据开始增大……16时18分，不做阻燃处理的木屋的梁、柱上无明火，经阻燃处理的木屋上的燃烧终止。试验过程，详见图1。

图1 各阶段的不阻燃木屋（左）与阻燃木屋（右）燃烧情况变化

三、试验结果分析

（一）木屋耐火时间

1.不阻燃木屋

各阶段2栋不阻燃木屋的燃烧过程中，此类木屋从被引燃到其板材等维护结构被完全烧毁，耗时11～12分钟，说明其火灾发展迅速，耐火性能极差。

2.阻燃木屋

各阶段3栋喷涂防火涂料木屋和1栋喷涂阻燃液的燃烧过程，此类木屋从被引燃到其板材等维护结构局部被烧毁，耗时11～12分钟。而截止该时间节点，经真空高压浸入阻燃液处理的木屋维护结构破坏现象不明显，其耐火性能明显要优于通过喷涂方式实施阻燃处理的木屋。

（二）温度变化

1.不阻燃木屋

第三试验阶段热电偶对1栋不阻燃木屋的监测数据，该木屋本体发生猛烈燃烧时，即16时13分段，5个监测点位监测到60次温度的平均值在931～960.1℃之间，最高温度达到971.6℃。

2.阻燃木屋

第二试验阶段，1栋喷涂防火涂料阻燃木屋局部被猛烈燃烧的木柴火引燃时，即15时27分段，5个监测点位监测到60次温度的平均值为931～957.6℃之间，5个点位的热电偶监测到温度为911.4～937.7℃之间，最高温度达到971.6℃。另外，经真空高压浸入阻燃液处理的木屋在木柴火发生猛烈燃烧时，即15时28分段，5个监测点位监测到60次温度的平均值在808.2～1023.6℃之间，最高温度达到1025.9℃。原因是经阻燃处理（防火涂料处理或高压浸入阻燃液处理）的木屋的火焰蔓延更慢，需要更长的时间，火场才能达到较高的温度，且能够给人员逃生提供更多的时间。

3.高压水枪、简易喷淋、火灾探测器等测试及结果

（1）高压水枪

第一阶段的试验过程中，15时04分20秒，消防员使用高压水枪对其中一栋不做阻燃处理的木屋进行灭火。15时04分56秒，该栋木屋被扑灭。该高压水枪灭火耗时较短。

（2）简易喷淋

第二阶段的试验过程中，点火后，15时19分38秒，热成像摄像头监测到不阻燃处理温度大于158度，刨花、木柴被引燃。15时19分59秒，简易喷淋头启动喷水。15时20分44秒，在该木屋本体还未引燃的情况下明火被喷淋扑灭。可见，该简易喷淋动作迅速。监测过程，详见图2。

（3）火灾探测器

第三阶段的试验过程中，15时34分3秒温光双响应火灾探测器被触发、15时34分6秒木材专用火灾探测器被触发、15时34分7秒感烟探测器被触发、15时34分13秒感温探测器被触发。4种探测器均较为灵敏，能更早发现火情。

四、结论与展望

（1）经真空高压浸入阻燃液处理的木屋抗火性能最好。

（2）经喷涂防火涂料或阻燃液的木屋具有一定的耐火性。

（3）高压水枪、简易喷淋、无线火灾探测器等对小火或初期火灾防控具有明显作用。

（4）持续探索，逐步推动木结构阻燃处理。鉴于此次木屋阻燃试验取得的效果，试点先行，及时对贵州省凯里斗牛城、黎平府衙等大型仿古或新建木结构建筑群实施阻燃处理，切实提升其耐火等级。