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锥形量热仪方法国内外标准对比分析
发布时间:2021-09-24 浏览次数:7524 来源:欧美大地


锥形量热仪,ISO 5660-1,GB/T16172,建筑材料热释放速率试验方法,材料燃烧特性测试,FTT锥形加热器

锥形量热仪是研究材料燃烧特性的最常用试验仪器,它能够测得燃烧材料的多项参数,以用于评价材料在实际火灾中的燃烧行为。

我国执行标准

GB/T16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》(等同采用ISO 5660-1:2002)


国际标准

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)

锥形量热仪,ISO 5660-1,GB/T16172,建筑材料热释放速率试验方法,材料燃烧特性测试,FTT锥形加热器

国标ISO 5660-1:2015与我国现行标准GB/T 16172-2007存在差异。本文主要对两个标准进行详细地对比分析,并归纳总结我国标准和国际标准之间的主要技术性差异。


试验仪器方面的技术性差异

我国标准与国际标准之间关于试验仪器方面的技术性差异


两个标准之间的最主要不同在于测量范围

  • ISO5660-1:2005:详细描述了烟气测量原理、烟气测量元件、光路校准、烟气数据计算方法等相关要求。实际火灾中,烟气指标是确定火灾危险性的重要参数,因此对烟气参数的测试很有意义。

  • GB/T 16172-2007:在气体分析仪方面,仅对氧分析仪进行了规定。

FTT气体分析仪

FTT气体分析仪

国际标准新增了烟气测量的相关规定要求

国际标准还新增了CO2分析仪和CO分析仪的具体要求,比如其测量范围、线性度、响应时间等,并对CO2分析仪和CO分析仪的校准方法进行了明确规定。对于CONE方法测试材料的燃烧放热,其基础为耗氧原理,即通过测量材料燃烧所消耗的氧气,从而换算出材料燃烧所释放的热量,而根据气体分析仪测量气体种类的不同,材料热释放的计算公式也有差异,目前大多数CONE都能测得O2、CO2和CO三种气体的浓度,由此可见,明确CO2分析仪和CO分析仪的要求十分必要。

其他差异

此外,与我国标准相比,国际标准对称重设备、热流计以及流量计的要求有所降低。

FTT锥形加热器

FTT锥形加热器


仪器标定方面的技术性差异

CONE的标定分为3类,分别为预标定、工作标定和非经常性标定。

  • 预标定:在CONE交付使用或仪器主要部件维修或更换时进行,其包括辐射控制系统响应时间、称重设备的响应时间和输出漂移、氧分析仪的滞后时间和响应时间、氧分析仪的输出噪声和漂移、防护屏的影响。

  • 工作标定:在每个试验日开始试验时进行,其包括称重设备的精度、氧分析仪、热释放速率标定、辐射锥标定。

  • 非经常性标定:要求每隔一段时间进行,其包括工作热流计的标定、热释放速率测量的线性、标定燃烧器用流量计的精度。

我国标准与国际标准之间关于仪器标定方面的具体技术性差异


其中,对于氧分析仪的滞后时间和响应时间预标定,国际标准中新增明确了氧读数最大偏差为插入燃烧器或者移去燃烧器之后的1min到3min之间的平均氧浓度值。


试样相关方面的技术性差异

国际标准ISO5660-1:2015中新增了对于一些特殊试样的处理方法,包括过度卷曲或收缩的试样、易熔化制品、厚度小于6mm的制品以及需要压紧的材料。

过度卷曲或收缩的试样

若采用4根金属丝不能限制其变形,则应采用直径(0.8±0.1)mm,间距(20±2)mm的金属丝格网以限制试样的严重变形,金属丝格网的长宽均为100mm。

易熔化制品

若其熔融物溢出边缘框架或渗入到边缘框架与试样架之间,则试验时应不使用边缘框架,而应使用0.1mm厚度的铝托盘包装纸,且超过试样上表面10mm。

厚度小于6mm的制品

在一些特殊情况可以直接放在耐火纤维层上进行试验。

试验时需要压紧的材料

如纤维,不应使用定位架,而应将试样放入铁丝笼中进行试验,铁丝笼如图所示。铁丝笼通过将100mm×100mm×10mm的固体模块放在尺寸为241mm×101mm的铁丝网上对折形成,铁丝直径为(1.0±0.1)mm,间距为(9±1)mm。需要注意的是,这种情况下的初始暴露面积为0.01m2


铁丝笼

对于上述几类特殊试样,若按照我国标准规定进行测试,则可能在试验过程中出现不可预料的情况,使得试验结果无效,比如试样变形影响辐射锥、试样熔化溢出试样架等。因此,国际标准中对于特殊试样的新增规定很有必要,与我国标准相比,国际标准在试样相关方面的规定也更加广泛。


结论与建议

通过对锥形量热仪方法相关的我国标准GB/T16172-2007与国际标准ISO 5660-1:2015对比分析,其主要的技术性差异在于:

  1. 国际标准中新增了烟气测量以及CO2分析仪和CO分析仪的相关规定要求;

  2. 与我国标准相比,国际标准对于仪器部分元件的要求有所降低;

  3. 两个标准之间对于仪器标定的部分规定存在差异;

  4. 国际标准中新增了试验时对于某些特殊试样的处理方法。

CONE在进行材料燃烧性能的评估研究时,需要充分考虑各种情况,因此相关标准仍有很大发展完善的可能。


END

参考文献:覃况, 徐晶晶. 锥形量热仪方法国内外标准对比分析[J]. 标准科学, 2017(10):89-92.


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