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錐形量熱儀方法國內外標準對比分析
發布時間:2021-09-24 瀏覽次數:35162 來源:歐美大地


錐形量熱儀,ISO 5660-1,GB/T16172,建筑材料熱釋放速率試驗方法,材料燃燒特性測試,FTT錐形加熱器

錐形量熱儀是研究材料燃燒特性的最常用試驗儀器,它能夠測得燃燒材料的多項參數,以用于評價材料在實際火災中的燃燒行為。

我國執行標準

GB/T16172-2007《建筑材料熱釋放速率試驗方法》(等同采用ISO 5660-1:2002)


國際標準

ISO 5660-1:2015 Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)

錐形量熱儀,ISO 5660-1,GB/T16172,建筑材料熱釋放速率試驗方法,材料燃燒特性測試,FTT錐形加熱器

國標ISO 5660-1:2015與我國現行標準GB/T 16172-2007存在差異。本文主要對兩個標準進行詳細地對比分析,并歸納總結我國標準和國際標準之間的主要技術性差異。


試驗儀器方面的技術性差異

我國標準與國際標準之間關于試驗儀器方面的技術性差異


兩個標準之間的最主要不同在于測量范圍

  • ISO5660-1:2005:詳細描述了煙氣測量原理、煙氣測量元件、光路校準、煙氣數據計算方法等相關要求。實際火災中,煙氣指標是確定火災危險性的重要參數,因此對煙氣參數的測試很有意義。

  • GB/T 16172-2007:在氣體分析儀方面,僅對氧分析儀進行了規定。

FTT氣體分析儀

FTT氣體分析儀

國際標準新增了煙氣測量的相關規定要求

國際標準還新增了CO2分析儀和CO分析儀的具體要求,比如其測量范圍、線性度、響應時間等,并對CO2分析儀和CO分析儀的校準方法進行了明確規定。對于CONE方法測試材料的燃燒放熱,其基礎為耗氧原理,即通過測量材料燃燒所消耗的氧氣,從而換算出材料燃燒所釋放的熱量,而根據氣體分析儀測量氣體種類的不同,材料熱釋放的計算公式也有差異,目前大多數CONE都能測得O2、CO2和CO三種氣體的濃度,由此可見,明確CO2分析儀和CO分析儀的要求十分必要。

其他差異

此外,與我國標準相比,國際標準對稱重設備、熱流計以及流量計的要求有所降低。

FTT錐形加熱器

FTT錐形加熱器


儀器標定方面的技術性差異

CONE的標定分為3類,分別為預標定、工作標定和非經常性標定。

  • 預標定:在CONE交付使用或儀器主要部件維修或更換時進行,其包括輻射控制系統響應時間、稱重設備的響應時間和輸出漂移、氧分析儀的滯后時間和響應時間、氧分析儀的輸出噪聲和漂移、防護屏的影響。

  • 工作標定:在每個試驗日開始試驗時進行,其包括稱重設備的精度、氧分析儀、熱釋放速率標定、輻射錐標定。

  • 非經常性標定:要求每隔一段時間進行,其包括工作熱流計的標定、熱釋放速率測量的線性、標定燃燒器用流量計的精度。

我國標準與國際標準之間關于儀器標定方面的具體技術性差異


其中,對于氧分析儀的滯后時間和響應時間預標定,國際標準中新增明確了氧讀數最大偏差為插入燃燒器或者移去燃燒器之后的1min到3min之間的平均氧濃度值。


試樣相關方面的技術性差異

國際標準ISO5660-1:2015中新增了對于一些特殊試樣的處理方法,包括過度卷曲或收縮的試樣、易熔化制品、厚度小于6mm的制品以及需要壓緊的材料。

過度卷曲或收縮的試樣

若采用4根金屬絲不能限制其變形,則應采用直徑(0.8±0.1)mm,間距(20±2)mm的金屬絲格網以限制試樣的嚴重變形,金屬絲格網的長寬均為100mm。

易熔化制品

若其熔融物溢出邊緣框架或滲入到邊緣框架與試樣架之間,則試驗時應不使用邊緣框架,而應使用0.1mm厚度的鋁托盤包裝紙,且超過試樣上表面10mm。

厚度小于6mm的制品

在一些特殊情況可以直接放在耐火纖維層上進行試驗。

試驗時需要壓緊的材料

如纖維,不應使用定位架,而應將試樣放入鐵絲籠中進行試驗,鐵絲籠如圖所示。鐵絲籠通過將100mm×100mm×10mm的固體模塊放在尺寸為241mm×101mm的鐵絲網上對折形成,鐵絲直徑為(1.0±0.1)mm,間距為(9±1)mm。需要注意的是,這種情況下的初始暴露面積為0.01m2。


鐵絲籠

對于上述幾類特殊試樣,若按照我國標準規定進行測試,則可能在試驗過程中出現不可預料的情況,使得試驗結果無效,比如試樣變形影響輻射錐、試樣熔化溢出試樣架等。因此,國際標準中對于特殊試樣的新增規定很有必要,與我國標準相比,國際標準在試樣相關方面的規定也更加廣泛。


結論與建議

通過對錐形量熱儀方法相關的我國標準GB/T16172-2007與國際標準ISO 5660-1:2015對比分析,其主要的技術性差異在于:

  1. 國際標準中新增了煙氣測量以及CO2分析儀和CO分析儀的相關規定要求;

  2. 與我國標準相比,國際標準對于儀器部分元件的要求有所降低;

  3. 兩個標準之間對于儀器標定的部分規定存在差異;

  4. 國際標準中新增了試驗時對于某些特殊試樣的處理方法。

CONE在進行材料燃燒性能的評估研究時,需要充分考慮各種情況,因此相關標準仍有很大發展完善的可能。


END

參考文獻:覃況, 徐晶晶. 錐形量熱儀方法國內外標準對比分析[J]. 標準科學, 2017(10):89-92.


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