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临界辐射通量检测

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发布时间：2025-05-30 15:09:27 更新时间：2025-05-29 15:09:27

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

临界辐射通量检测：评估材料防火阻燃性能的关键指标

临界辐射通量（Critical Radiant Flux, CRF）是评估铺地材料（如地毯、地板、地坪系统等）在暴露于辐射热源时抵抗火焰蔓延能力的关键参数。其值代表了在标准辐射热通量条件下，材料表面火焰能够自持传播的最小辐射通量水平（通常以kW/m²表示）。该数值越高，表明材料抵抗火焰蔓延的能力越强，防火安全性能越好。这一指标在建筑防火安全、特别是人员密集场所（如商业中心、医院、学校、交通枢纽）的地面材料选择中至关重要，是预测火灾中火焰沿地面水平扩散速度和范围的核心依据。各国消防法规及建筑规范普遍将其作为强制性的准入要求，以确保在火灾初期为人员疏散和消防救援争取宝贵时间。

检测项目

临界辐射通量检测的核心项目就是测定材料的临界辐射通量值（CRF）。此外，在测试过程中通常还会观察和记录以下关键现象和辅助数据：

1. 火焰传播行为： 观察火焰在试样表面的蔓延方式、速度及稳定性。

2. 燃烧长度： 记录从点燃点至火焰最终熄灭位置（或达到预设终止点时）的传播距离。

3. 熄灭时间/位置： 确定火焰在辐射通量梯度上最终熄灭的具体位置，该位置对应的辐射通量值即为临界值。

4. 燃烧特性： 评估燃烧过程中是否产生熔滴、剧烈燃烧、烟尘等情况。

检测仪器

进行临界辐射通量检测的核心设备是符合标准的辐射板试验装置（Radiant Panel Test Apparatus），其主要组成部分包括：

1. 辐射热源： 核心是一个大型（通常约300mm x 450mm）的陶瓷或金属辐射板，由燃气（如丙烷）加热至高温（约700°C以上），产生均匀且可校准的辐射热通量场。

2. 试样支架与角度调节系统： 用于固定尺寸标准（通常205mm x 1050mm）的试样，并使其与辐射板成特定倾角（通常为30°）。该倾角与辐射板共同作用，在试样表面形成一个从高到低（通常约1.0 kW/m²到0.1 kW/m²）的线性辐射通量梯度场。

3. 点火系统： 在试样暴露于最高辐射通量的一端，使用标准点火器（如小气体火焰）点燃试样。

4. 测量与记录系统：

* 热流计： 用于精确测量和校准试样表面不同位置的实际辐射通量值。

* 标尺/位移传感器： 用于精确测量火焰前沿传播的距离。

* 计时器： 记录试验时间、火焰传播时间等。

* 数据采集系统： 实时采集并记录热通量、火焰位置等数据。

5. 通风与排气系统： 控制并排出试验过程中产生的烟雾和燃烧产物。

6. 安全防护装置： 确保试验人员安全。

检测方法

临界辐射通量检测的标准方法遵循以下主要步骤：

1. 试样制备与调节： 按照标准要求裁切试样至规定尺寸（如205mm宽 x 1050mm长）。试样通常需要与特定的基材（如特定密度的矿棉板）一起安装，并在标准温湿度环境中调节至平衡状态。

2. 设备校准： 使用热流计精确校准辐射板装置，确保在试样架位置形成已知的、线性的辐射通量梯度（例如，从距离点火端0mm处约10 kW/m²到1000mm处约1 kW/m²）。校准是结果准确性的关键。

3. 安装试样： 将调节好的试样（连同基材）稳固地安装在试样架上，确保整个受热面平整且角度（通常30°）准确。

4. 预热与稳定： 开启辐射板，使其达到设定温度并稳定运行，确保试样表面的辐射通量梯度符合要求。

5. 点燃： 在试样暴露于最高辐射通量（近辐射板）的一端，使用标准点火源（如小气体火焰）点燃试样边缘，持续规定时间（例如1分钟）。

6. 观察与记录：

* 启动计时器。

* 密切观察火焰沿试样表面的蔓延情况。

* 持续记录火焰前沿（通常定义为可见火焰的顶端）在标尺上的位置（距离）和时间。

7. 确定熄灭点与临界值：

* 试验通常进行至火焰自行熄灭、或传播至预设的终止线（如900mm处）、或达到最大时间（如30分钟）。

* 火焰熄灭后，精确记录火焰熄灭点的位置（距离点火端的毫米数）。

* 利用预先校准好的“辐射通量 vs. 距离”曲线图或公式，查找该熄灭点距离对应的辐射通量值（kW/m²）。此值即为该试样的临界辐射通量（CRF）。

8. 重复试验： 按照规定数量（通常至少3个有效试样）重复以上步骤。

9. 结果计算与报告： 计算所有有效试样CRF值的平均值作为最终结果，并报告单个值、平均值以及试验过程中的相关观察（如燃烧行为）。

检测标准

临界辐射通量检测遵循严格的国家或国际标准，确保测试结果的可比性和权威性。主要标准包括：

1. ASTM E648: Standard Test Method for Critical Radiant Flux of Floor-Covering Systems Using a Radiant Heat Energy Source - 这是美国材料与试验协会制定的，被北美地区广泛采用的最核心标准。

2. GB/T 11785: 铺地材料的燃烧性能测定辐射热源法 - 中国国家标准，技术内容与ASTM E648基本等效，是我国进行CRF检测的依据。

3. ISO 9239-1: Reaction to fire tests for floorings - Part 1: Determination of the burning behaviour using a radiant heat source - 国际标准化组织制定的标准，在欧洲及其他地区应用广泛。其测试原理与ASTM E648/GB/T 11785相似，但在试样尺寸、点火方式等细节上存在差异。

4. NFPA 253: Standard Method of Test for Critical Radiant Flux of Floor Covering Systems Using a Radiant Heat Energy Source - 美国消防协会标准，内容基本等同ASTM E648。

应用标准： 临界辐射通量的测试结果（CRF值）会直接应用于建筑防火规范和产品性能分级标准中，例如：

* NFPA 101 (Life Safety Code) 对不同场所（如出口通道、走廊）的地面材料规定了最低CRF要求（如Class I: ≥0.45 W/cm² 或 4.5 kW/m²; Class II: ≥0.22 W/cm² 或 2.2 kW/m²）。

* 国际建筑规范 (IBC) 等也引用了CRF要求。

* GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》 中，对于铺地材料（Dfl级），CRF（按照GB/T 11785测试）是重要的分级判定参数之一。

遵循这些标准进行临界辐射通量检测，为评估铺地材料在真实火灾场景下的防火安全性能提供了科学、可靠、统一的方法，是建筑消防安全保障体系中的重要一环。