建筑材料燃燒或熱解發(fā)煙量的測(cè)定方法（雙室法）

建筑材料燃燒或熱解發(fā)煙量的測(cè)定方法(雙室法)GB／T16173—1996國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1996—03—05批準(zhǔn)1996—09—01實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)非等效采用ISO／DIS5924《燃燒試驗(yàn)——對(duì)火反應(yīng)——建筑制品的發(fā)煙量(雙室法)》(1991年版)。1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑材料燃燒或熱解發(fā)煙量的測(cè)定方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)定厚度不大于70mm的建筑材料及其制品、復(fù)合材料及其他固體材料在燃燒或熱分解時(shí)的發(fā)煙量。2術(shù)語(yǔ)2．1受火面exposedsurface試樣承受加熱條件的表面。2．2煙密度(D)smokedensity煙密度是試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下發(fā)煙量的量度，它是用透過(guò)煙的光強(qiáng)度衰減量來(lái)描述的。設(shè)入射光強(qiáng)度為I0，透過(guò)煙以后的光強(qiáng)度為I，透光率為T(mén)，則：定義D=log10(100／T)式中：T=(I／I0)×1002．3最大煙密度(D，)maximumsmokedensity每次試驗(yàn)中D的最大值，記為Dm。出現(xiàn)Dm的試驗(yàn)時(shí)間，記為tm，單位s。2．4最大煙密度平均值(Dmm)meanmaximumsmokedensity在同一輻照度等級(jí)下試驗(yàn)所得到Dm的算術(shù)平均值，記為Dmm。tm的算術(shù)平均值稱為出現(xiàn)最大煙密度平均時(shí)間，記為tmm，單位s。2．5最高煙密度(Dhm)highestmeanmaximumsmokedensity在不同輻射等級(jí)下試驗(yàn)所得到的全部Dmm中的最高值，記為Dhm。2．6殘余煙密度(Dr)residualsmokedensity每次試驗(yàn)結(jié)束并排煙完畢后，系統(tǒng)所顯示的煙密度值，記為Dr。2．7質(zhì)量損失(W1)massloss每次試驗(yàn)結(jié)束，待樣品冷卻后稱量，該值與試驗(yàn)前樣品稱量的減少值，記為W1，單位g。2．8質(zhì)量損失的平均值(Wm)meanmassloss同一輻照度等級(jí)下試驗(yàn)所得到的全部W1的算術(shù)平均值，記為Wm，單位g。2．9著火ignition樣品在試驗(yàn)中出現(xiàn)明火苗即為著火。對(duì)應(yīng)著火的試驗(yàn)時(shí)間，記為t1，單位s。2．10輻照度irradiance樣品的單位受火面承受的熱輻射通量密度稱為輻照度，單位kW／m2。本標(biāo)準(zhǔn)采用10、20、30、40、50kW／m2五種輻照度等級(jí)。2．11恒定質(zhì)量constantmass試驗(yàn)前，樣品在相間24h的兩次稱量中，其差值小于試樣質(zhì)量的0．1％，或差值小于0．1g，取其大者，作為恒定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2．12試樣specimen由被測(cè)試材料按規(guī)定的尺寸加工成的測(cè)試試件稱為試樣。2．13樣品wrappedspecimen樣品是進(jìn)行測(cè)試的試樣，它是由試樣與基板重疊后，用鋁箔包纏起來(lái)的一個(gè)組合體(如圖1示)。2．14空氣隙airgap當(dāng)被測(cè)試的樣品在實(shí)際使用時(shí)為背靠空間時(shí)，則試樣和基板間要加一個(gè)空隙，稱為空氣隙?？諝庀堕L(zhǎng)和寬均為mm，其高度與試樣的厚度之和不大于70mm。3試樣制備3．1對(duì)試樣材料的要求3．1．1具備下列表面特征之一的試樣適合作試驗(yàn)。a．表面上任何一點(diǎn)相對(duì)于水平面的不規(guī)則度不大于土1mm。b．對(duì)凹凸不平整表面，應(yīng)取其受火面中心部位直徑為150mm的圓面積為基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面中最高凸點(diǎn)到最低凹點(diǎn)的深度不大于10mm。不符合a、b規(guī)定的試樣必須進(jìn)行加工，使之符合規(guī)定，并在試驗(yàn)報(bào)告中注明。3．1．2對(duì)于表面與底面不對(duì)稱的試樣，應(yīng)根據(jù)該試樣在實(shí)際情況下的使用情況來(lái)取樣，其受火面可選用表、底兩個(gè)面來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。3．1．3復(fù)合試樣對(duì)于厚度小于70mm的復(fù)合試樣，應(yīng)就整個(gè)厚度來(lái)取樣；厚度大于70mm的復(fù)合試樣應(yīng)打磨非受火面，以滿足厚度為mm的要求。3．1．4組合試樣當(dāng)被測(cè)試樣在實(shí)際使用中，依附于某一襯底材料時(shí)，則應(yīng)將兩者按實(shí)際的粘接方式接合起來(lái)進(jìn)行取樣。3．2試樣制作3．2．1在被測(cè)材料中取25個(gè)試樣。試樣長(zhǎng)mm、寬mm，厚度為試樣實(shí)際使用情況下的厚度，其厚度應(yīng)不大于70mm。3．2．2每一試樣需一塊基板作襯墊?；彘L(zhǎng)、寬與試樣相同，厚度6mm。材質(zhì)由不燃絕熱的硅酸鈣制成，其密度為(825土125)kg／m3。3．2．3試樣和基板的狀態(tài)調(diào)節(jié)將試樣和基板放在溫度為(23±2)℃，相對(duì)濕度為(50±5)％的環(huán)境中，放置24h以上，并使其達(dá)到恒定質(zhì)量。3．3樣品制備將狀態(tài)調(diào)節(jié)后的試樣和基板重疊后，用厚0．02mm的鋁箔纏包在一起制成樣品。受火面的中心部位的鋁箔應(yīng)去掉一個(gè)直徑為140mm的圓孔作為直接暴露的受火面(如圖1示)。制備完畢后的樣品應(yīng)再放入狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境中備用。4試驗(yàn)裝置4．1雙室煙箱(ISO煙箱)雙室煙箱由分解室和測(cè)量室兩部分組成(如圖2示)。分解室內(nèi)安裝有使樣品發(fā)煙的主機(jī)，測(cè)量室兩側(cè)面上安裝光密度計(jì)。4．1．1測(cè)量室測(cè)量室由厚度為18mm的膠合板制成(如圖3示)。長(zhǎng)1500mm、寬600mm、高1300mm。在測(cè)量室兩側(cè)的中心位置各留有一個(gè)開(kāi)口用來(lái)安裝光密度計(jì)。兩側(cè)前方離頂面250mm、離前側(cè)150mm處各留有一個(gè)開(kāi)口，作為攪拌煙氣的風(fēng)機(jī)定位口。后側(cè)門(mén)可打開(kāi)。頂面后端離后側(cè)面150mm的居中處留有直徑為100mm的排煙口，作為排煙和泄壓的通道。煙箱內(nèi)的煙氣壓力應(yīng)不大于150Pa。分解室與測(cè)量室密封交連的前側(cè)門(mén)上下兩端都留有一個(gè)矩形開(kāi)口，開(kāi)口長(zhǎng)550mm、寬150mm作為兩室煙氣的通道。4．1．2分解室分解室由雙層不銹鋼板制成(如圖2示)。層間距18mm，內(nèi)填絕熱巖棉。分解室內(nèi)部長(zhǎng)600mm、寬325mm、前側(cè)高1150mm、后側(cè)高1300mm。頂蓋面為斜面，居中處留有長(zhǎng)300mm，寬100mm的長(zhǎng)方形孔，用來(lái)安裝厚0．02mm的鋁箔。當(dāng)加熱試驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生可燃?xì)怏w，為預(yù)防著火時(shí)有可能產(chǎn)生的壓力沖擊對(duì)箱體的破壞而設(shè)置的。前側(cè)門(mén)長(zhǎng)540mm、寬540mm，可以打開(kāi)，門(mén)上嵌有觀察試驗(yàn)情況的玻璃窗。4．2分解裝置分解裝置內(nèi)的主機(jī)由支撐框架、滑動(dòng)桿、壓板機(jī)構(gòu)、配重機(jī)構(gòu)、熱輻射錐、試樣托盤(pán)及掩蔽板等組成(如圖5示)。當(dāng)試驗(yàn)需要在引火條件下測(cè)試煙密度值時(shí)，應(yīng)按附錄A(參考件)進(jìn)行。4．2．1支撐框架支撐框架由底架、支柱和罩板組成。底架長(zhǎng)275mm、寬230mm，由30mm正方形條鋼圍成。底架下面裝有可調(diào)節(jié)高度的四只支腳。底架上面垂直立有四根直徑為16mm的支柱，它用來(lái)定位罩板。罩板由厚度為4mm邊長(zhǎng)為220mm正方形鋼板制成，罩板居中處留有直徑為150mm的圓孔，以作為輻射錐對(duì)樣品的加熱通道。圓孔上緣應(yīng)倒角45°。4．2．2滑動(dòng)桿滑動(dòng)桿高380mm，直徑為16mm，材質(zhì)為不銹鋼。它垂直安裝在底架寬邊上的中心部位，用來(lái)定位橫梁和熱輻射錐處于適當(dāng)位置。4．2．3壓板機(jī)構(gòu)壓板機(jī)構(gòu)由壓板、橫梁、推桿、導(dǎo)向桿組成。壓板由厚4mm、長(zhǎng)180mm、寬180mm的不銹鋼板制成。推桿長(zhǎng)148mm由直徑為12mm不銹鋼柱制成，它固定在壓板中心位置。導(dǎo)向桿長(zhǎng)140mm，由直徑為6mm的不銹鋼柱制成。推桿和導(dǎo)向桿都可以在橫梁的套孔中上下滑動(dòng)，在配重系統(tǒng)的壓力作用下，使壓板上的樣品緊貼罩板并受力(20±2)N。4．2．4配重機(jī)構(gòu)配重機(jī)構(gòu)由不銹鋼制成。它由配重臂、重塊、支撐臂、推桿、底托組成。配重臂長(zhǎng)260mm左右，重塊質(zhì)量3kg左右。重塊可以在配重臂上滑動(dòng)，調(diào)節(jié)重塊位置，使之對(duì)樣品產(chǎn)生(20土2)N的力。4．2．5熱輻射錐熱輻射錐是試驗(yàn)中對(duì)樣品產(chǎn)生熱輻射的裝置(如圖4示)。它由錐套、加熱器及熱電偶組成。錐套由1mm厚的不銹鋼板制成。錐套有兩層，間距10mm，內(nèi)裝密度為100kg／m3隔熱巖棉。錐套上孔內(nèi)直徑為(66±1)mm，下孔面內(nèi)徑為(200±3)mm，錐體高(75±1)mm。在離錐套上孔面1mm處，留有直徑為10mm的圓孔作為加熱器插入口，在錐套中部留有對(duì)稱的直徑為2mm的兩個(gè)圓孔作為兩支鎧裝熱電偶的插入口，一支熱電偶用作溫度控制；一支用作溫度監(jiān)視。加熱器為鎧裝電熱管，管長(zhǎng)3500mm，外直徑8．5mm，功率3kW。電熱管繞成錐狀并緊固在錐套內(nèi)罩上。電熱管上部繞成圓型，其截面會(huì)擋住一部分錐套上孔的圓面空間，擋住部分的面積不能大于錐套上孔圓面積的10％。熱輻射錐安裝在滑動(dòng)桿上，其錐套下孔面距罩板面(22±1)mm。熱輻射錐能提供樣品表面10～50kW／m2且均勻分布的輻照度。在離中心點(diǎn)直徑為50mm的范圍內(nèi)各點(diǎn)部位的輻照度平均值與中心部位輻照度的偏差不大于土3％；離中心點(diǎn)直徑為50～100mm的圓帶面內(nèi)各點(diǎn)部位的輻照度平均值與中心部位輻照度的偏差不大于土5％(如圖6示)。4．2．6樣品托盤(pán)及掩蔽板樣品托盤(pán)是用來(lái)定位試驗(yàn)樣品的(如圖8示)。定位后的樣品中央的暴露面應(yīng)置于罩板開(kāi)孔的中央位置。掩蔽板是用來(lái)掩蔽樣品的，試驗(yàn)前放在罩板上面，試驗(yàn)時(shí)抽出。4．3光密度計(jì)光密度計(jì)由測(cè)量光源裝置和光接收轉(zhuǎn)換器兩部分組成，它們分別安裝在測(cè)量室兩側(cè)面的居中處(如圖7示)。4．3．1測(cè)量光源裝置測(cè)量光源采用色溫為(2856±30)K的光源燈，其功率為10～15W。燈光通過(guò)一組透鏡后形成一束直徑為25mm的準(zhǔn)平行光束。測(cè)量時(shí)，應(yīng)通過(guò)一組濾光片，使之測(cè)量光束到達(dá)接收器的光為視見(jiàn)函數(shù)光波(如圖7a、7b示)。4．3．2光接收器光接收器的波長(zhǎng)主體響應(yīng)范圍為400～750nm，在測(cè)量量程內(nèi)，其光電轉(zhuǎn)換的非線性度不大于2．5％(如圖7b示)。4．3．3氣體清洗系統(tǒng)為避免煙塵附著在光學(xué)系統(tǒng)上，在測(cè)量光源裝置和光接收轉(zhuǎn)換器的前面要裝有空氣清洗系統(tǒng)，試驗(yàn)時(shí)的空氣流量為(6土2)mL／s，其流動(dòng)狀態(tài)為旋轉(zhuǎn)氣流。4．4滅火箱滅火箱內(nèi)充有氮?dú)?，用以阻止樣品在試?yàn)結(jié)束后放入箱中的繼續(xù)燃燒。4．5模擬試樣板模擬試樣板由不燃隔熱板和模擬試樣組成。隔熱板密度(825±125)kg／m3。模擬試樣用密度為(200±50)kg／m3的陶瓷棉(或巖棉)制成(如圖9示)。4．6附加儀器及設(shè)備4．6．1控溫裝置控溫裝置可選用DWK—702型精密溫度控制器。負(fù)載功率為3．5kW，準(zhǔn)確度為土0.16％，控溫范圍為0～1200℃。當(dāng)試驗(yàn)選用某一輻照度等級(jí)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的溫度值的變化不大于土5℃。4．6．2熱流計(jì)熱流計(jì)是測(cè)定熱輻射錐在樣品表面提供輻照度大小的儀表。可選用CR5—2—10型熱流傳感器，其量程為0～100kW／m2，精度為土0．5kW／m2。4．6．3試驗(yàn)記錄和運(yùn)算設(shè)備在進(jìn)行樣品的測(cè)試過(guò)程中，可選用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的AD／DA板來(lái)完成試驗(yàn)的操作、記錄和計(jì)算結(jié)果的打印。4．6．4橫流攪拌風(fēng)機(jī)為使分解室產(chǎn)生的煙氣均勻分布于測(cè)量室中進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)采用圓型橫流風(fēng)扇來(lái)攪拌。4．6．5計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器可選用電子秒表，量程為1h，分辨力為0．01s，精度為土0.2％。4．6．6天平對(duì)樣品的稱重的天平量程為2000g，感量為0．1g，精度為土0．2％。5標(biāo)定5．1光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定5．1．1使用—組標(biāo)準(zhǔn)的濾光片(在透光率為0～100％范圍內(nèi)選三種)，垂直放入光路中，計(jì)算機(jī)顯示的透光率值與濾光片的標(biāo)準(zhǔn)值的誤差平均值不大于5％，否則應(yīng)作出顯示值的校正曲線來(lái)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。5．1．2標(biāo)定周期在每次開(kāi)機(jī)測(cè)量前，應(yīng)作透光率為。和100％的標(biāo)定。5．2熱輻射錐的標(biāo)定5．2．1輻照度的標(biāo)定在模擬試樣板中放入熱量計(jì)，熱流計(jì)的接受面應(yīng)在模擬試樣的表平面內(nèi)。將帶有熱流計(jì)的模擬試樣板置于測(cè)試位置，由熱輻射錐提供10～50kW／m2五個(gè)等級(jí)的輻照度。其輻照度分布應(yīng)滿足第4．2．5條要求。5．2．2標(biāo)定條件在標(biāo)定時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)橫流風(fēng)機(jī)和熱輻射錐、控溫裝置和溫度顯示儀。當(dāng)調(diào)節(jié)到預(yù)定的輻照度等級(jí)時(shí)，穩(wěn)定5min再測(cè)定輻照度分布并繪制分布圖。在標(biāo)定過(guò)程中，溫度設(shè)定值的變化不大于土5℃。5．2．3標(biāo)定檢查通常在試驗(yàn)150h后要進(jìn)行常規(guī)標(biāo)定。常規(guī)標(biāo)定選用30kW／m2等級(jí)，其偏差應(yīng)不大于0.6kW／m2，否則應(yīng)重新全面標(biāo)定。6試驗(yàn)程序6．1試驗(yàn)前的準(zhǔn)備試驗(yàn)前必須完成第5章的裝置標(biāo)定，按第3章制好樣品和進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。6．2試驗(yàn)步驟6．2．1根據(jù)樣品質(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)重塊位置，使樣品受力(20±2)N。6．2．2取出樣品后放入模擬試樣板并把它置于測(cè)試的位置。6．2．3關(guān)閉分解室的前門(mén)和測(cè)量室的后門(mén)。啟動(dòng)橫流風(fēng)機(jī)和溫度控制儀，按確定的輻照度設(shè)定相應(yīng)的溫度。6．2．4接通光學(xué)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)并預(yù)熱10min左右。6．2．5當(dāng)控制溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，需穩(wěn)定5min后放入樣品。6．2．6打開(kāi)分解室前門(mén)，在罩板上方放入掩蔽板后再將安放有樣品的樣品托盤(pán)置于測(cè)試位置。6．2．7抽出掩蔽板，迅速關(guān)閉分解室前門(mén)并啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，試驗(yàn)開(kāi)始(6．2．6和6．2．7條的操作應(yīng)在20s內(nèi)完成)。6．2．8在同一個(gè)輻照度等級(jí)下需重復(fù)作三次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)進(jìn)行20min。6．3試驗(yàn)觀察在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)觀察并記錄試驗(yàn)情況，如樣品發(fā)泡、軟化、熔融、膨脹、皺縮及著火等現(xiàn)象，并記錄著火時(shí)間(㈠和熄滅時(shí)間(te)。6．4試驗(yàn)結(jié)束后，打開(kāi)排煙閥，打開(kāi)分解室前門(mén)并啟動(dòng)抽煙機(jī)排除煙箱內(nèi)的煙氣。試驗(yàn)結(jié)束30s后在罩板上面放入掩蔽板滅火，然后取出樣品托盤(pán)并放入滅火箱中冷卻。6．5對(duì)試驗(yàn)后的樣品稱量并計(jì)算質(zhì)量損失值(Wi)。6．6重復(fù)試驗(yàn)待煙氣清除后，重復(fù)6．2．5～6．2．7條步驟。直至在不同的輻照度下對(duì)樣品測(cè)試完畢。7試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告必須包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：7．1試驗(yàn)方法的依據(jù)，承接試驗(yàn)的單位、地點(diǎn)及試驗(yàn)日期。7．2送樣單位名稱、地點(diǎn)、聯(lián)系人。7．3樣品的組份、結(jié)構(gòu)和形狀及尺寸。7．4試驗(yàn)結(jié)果的內(nèi)容包括；試驗(yàn)采用的輻照度等級(jí)；在每一種輻照度試驗(yàn)條件下出現(xiàn)最大煙密度的平均值及其出現(xiàn)最大煙密度的平均時(shí)間；在每一種輻照度試驗(yàn)條件下樣品質(zhì)量損失的平均值；樣品著火的平均試驗(yàn)時(shí)間及熄滅的平均時(shí)間；全部試驗(yàn)中最大煙密度平均值的最高值(即最高煙密度值)。7．5試驗(yàn)全過(guò)程中的現(xiàn)象記錄如樣品發(fā)泡、熔融、膨脹、皺縮等。推薦的試驗(yàn)報(bào)告格式如附錄C(參考件)示。

附錄A引火狀態(tài)下的煙密度測(cè)試(參考件)A1意義參照ISO／DIS5924附錄A．2及A．5．4條建議，編寫(xiě)了本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A。這對(duì)于在50kW／m2輻照度下，只有借助附加點(diǎn)火源才能使樣品著火的某些阻燃建筑材料煙密度測(cè)試，有著重要意義。同時(shí)，可比對(duì)大型火災(zāi)試驗(yàn)或其他煙密度測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果，也有著重要意義。由于引火裝置與ISO5657相同，這就可以在測(cè)試建筑材料煙密度的同時(shí)又考查建材的著火性。A2引火裝置引火裝置由電機(jī)、限位凸輪、調(diào)節(jié)輪、從動(dòng)凸輪、引火臂、次點(diǎn)火源、調(diào)節(jié)重塊等組成(如圖A1示)。A2．1引火臂引火臂的端部安有與臂垂直的火焰噴嘴。噴嘴噴出引火用的燃?xì)狻Ｈ細(xì)獠捎帽闅夂涂諝獾幕旌蠚怏w。丙烷氣流量19～20mL／min；空氣流量160～180mL／min，引火火焰長(zhǎng)(10土1)mm。引火臂在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，穿過(guò)熱輻射錐上孔中心位置作往返不停地引火運(yùn)動(dòng)，每隔4+0.4s引火一次，往、返穿過(guò)熱輻射錐的時(shí)間都不大于0．5s，停留在樣品表面時(shí)間為(1土0．1)s，對(duì)樣品表面施力0.1～0.2N。A2．2次點(diǎn)火源次點(diǎn)火源用來(lái)對(duì)引火臂噴嘴噴出的燃?xì)膺M(jìn)行多次點(diǎn)火。次點(diǎn)火源由孔徑1～2mm的噴嘴噴出已燃燒的火焰，其焰長(zhǎng)(15土1)mm。A3操作程序完成第6．2．1～6．2，6條的試驗(yàn)步驟。A3．1將次點(diǎn)火源和引火臂噴出的燃?xì)恻c(diǎn)燃，立即啟動(dòng)電機(jī)來(lái)傳動(dòng)引火臂作往返引火運(yùn)動(dòng)。A3．2繼續(xù)第6．2．7條試驗(yàn)步驟，直至全部試驗(yàn)結(jié)束。A4試驗(yàn)報(bào)告推薦的試驗(yàn)報(bào)告如附錄C。引火條件下的煙密度測(cè)試應(yīng)在備注中注明。

附錄B試驗(yàn)結(jié)果的誤差分析(參考件)系統(tǒng)誤差可通過(guò)調(diào)校儀器和用高一級(jí)的測(cè)量?jī)x器對(duì)本裝置校正來(lái)解決。隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布，但因其測(cè)試次數(shù)n<30則可通過(guò)t分布來(lái)計(jì)算。本試驗(yàn)取