建筑材料及制品燃燒熱值的測定

隨著建筑材料技術的不斷發展，現在使用的大部分材料已經能夠滿足市場的需求。但隨之而來的問題是，很多建筑材料的燃燒性能無法滿足要求，間接導致在發生火災情況時可能會產生重大的人員及財產的損失。因此，近年來，建筑材料的的燃燒性能越來越被重視，燃燒熱值作為評定燃燒性能等級（A級）的必檢參數，其重要性是不言而喻的。

 

建筑材料的燃燒熱值是表征建筑材料潛在火災危險性的重要參數，是計算建材燃燒釋放熱量和火災荷載必不可少的基礎數據。熱值是材料的自然屬性，可用于評價建材制品潛在的火災荷載，是評價燃燒性能分級的試驗方法之一。

 

一、燃燒熱值試驗檢測

建筑材料及制品的燃燒性能燃燒熱值的試驗有兩種，一種是坩堝法，一種是香煙紙法。兩種試驗方法的不同點是部分試驗用品及工具的差異。試驗環境的溫度及試驗用蒸餾水的水溫為兩者必備試驗要素。

 

根據標準GB/T14402-2007《建筑材料及制品的燃燒性能燃燒熱值的測定》的規定，具體試驗方法如下：

 

1、試驗準備

（1）制樣

選擇有代表性的樣品，對勻質或非勻質制品的被測組分截取試樣。若被測組分為勻質制品或非勻質制品的主要成分，則樣塊最小質量為50g，若被測組分為非勻質制品的次要成分，則樣塊最小質量為10g。截取試樣后，將其研磨至粉末狀。

 

（2）質量測定

稱取被測樣品0.5g，苯甲酸0.5g，必要時，稱取點火絲、棉線和“香煙”紙。

 

（3）制樣方法

坩堝試驗

a、將已稱量的試樣和苯甲酸的混合物放入坩堝中；

b、將已稱量的點火絲連接到兩個電極上；

c、調節點火絲的位置，使之與坩堝中的試樣良好的接觸。

 

 

香煙試驗

a、調節已稱量的點火絲下垂到心軸的中心；

b、用已稱量的“香煙紙”將心軸包裹，并將其邊緣重疊處用膠水粘結，如果“香煙紙”已粘結，則不需要再次粘結。兩端留出足夠的紙，使其和點火絲擰在一起；

c、將紙和心軸下端的點火絲擰在一起放入模具中，點火絲要穿出模具的底部；

d、移除心軸，將已稱量的試樣和苯甲酸的混合物放入“香煙紙”；

e、從模具中拿出裝有試樣和苯甲酸混合物的“香煙紙”，分別將“香煙紙”兩端扭在一起。

f、稱量“香煙”狀樣品，確保總重和組成成分的質量之差不能超過10mg；

g、 將“香煙”狀樣品放入坩堝。

 

（4）狀態調節

試驗前，應將粉末試樣、苯甲酸和“香煙紙”按照規定要求進行狀態調節。

 

（5）水當量標定

量熱儀、氧彈及其附件的水當量應通過對5組質量相同的標準苯甲酸樣品進行總熱值測定進行標定。水當量應為5次標定結果的平均值，每次標定結果與水當量的偏差不能超過0.2%。

 

2、燃燒熱值標準試驗程序

試驗應在標準試驗條件（溫度23±2℃；濕度50±5%）下進行，試驗室溫度和量熱筒內水溫差不得超過±2 K。

 

 

（1）稱取五份定量的樣品與苯甲酸拌勻（總量為1g），精確至0.1mg。

（2）安裝試樣和點火絲，確保其接觸良好，避免點火絲接觸坩堝邊緣。

（3）在氧彈中加入10mL蒸餾水，用來吸收試驗過程中產生的酸性氣體。擰緊氧彈密封蓋，連接氧彈和氧氣瓶閥門，給氧彈充氧至壓力達到3.0~3.5Mpa。

（4）在量熱儀內筒中加入與標定時相同量的蒸餾水，將氧彈放入量熱儀內筒，使其淹沒過氧彈（用水量2L,精確至1g），檢查并確保氧彈沒有泄露。

（5）將量熱儀內筒放入外筒。

（6）打開儀器，安裝溫度傳感器，開啟攪拌機和計時器。

（7）調節內筒水溫，使其和外筒水溫基本相同，直到10min內的連續讀數偏差不超過±0.01K。將此時的溫度作為起始溫度。

（8）溫度平衡10min后自動點燃樣品，在量熱儀內筒快速升溫階段，外筒水溫應與內筒水溫盡量保持一致，直到10min內的連續讀數偏差不超過±0.01K，將此時的溫度作為最高溫度，試驗自動終止。

（9）將氧彈從量熱儀中取出，放置10min后緩慢泄壓。打開氧彈觀察試樣沉淀物，確定試樣是否完全燃燒。

 

3、總熱值計算

根據標準規定，對樣品燃燒總熱值進行計算。

（1）對于勻質材料，應進行3次試樣，取3次試驗結果的平均值（最大值與最小值偏差≤0.2MJ/kg,有效范圍0~3.2MJ/kg）。

（2）對于非勻質材料，應計算每個單獨組分的總熱值（最大值與最小值偏差≤0.1MJ/kg,有效范圍0~4.1MJ/kg）。

 

二、注意事項

（1）制樣時，應對被測組分任意截取至少5個樣作為試樣。對于松散填充材料，從制品上任意截取最小質量為50g的樣塊作為試樣；對于含水產品，將制品干燥后，任意截取其最小質量為10g的樣塊作為試樣。如果有要求，應在最小面積為250mm×250mm的試樣上對制品每個組分進行表面密度的測試，對于含水制品，需干燥后進行測試。

 

 

（2）在對試樣進行研磨時，不能有熱分解發生，要采用交錯研磨的方式。如果樣品不能研磨，則可以采用別的方式將樣品制成小顆粒或片材。

 

（3）在進行水當量測定時，預制的苯甲酸小丸片的燃燒熱值同試驗時采用的標準苯甲酸粉末燃燒熱值一致時，才能將預制小丸片用于試驗。

 

（4）在進行燃燒熱值試驗時，如果采用坩堝法時試樣不能完全燃燒，那么采用“香煙”法進行試驗，如果試樣同樣不能完全燃燒，則繼續采用“香煙”法重復試驗。

 

（5）試驗時，應對3個試樣進行試驗，如果試驗結果不能滿足有效性的要求，則需對另外2個試樣進行試驗。按分級體系的要求，可進行多于3個試樣的試驗。

 

三、總結

近年來，建筑建設突飛猛進，隨著城市化進程的不斷加快，我國建筑朝著高層化發展，這就使大眾對建筑材料的各項性能越來越重視，尤其是在建筑材料防火這一方面，要求更是越來越嚴格。而燃燒熱值作為建筑材料防火性能的重要指標之一，可根據燃燒熱值試驗來評價建筑材料潛在的火災荷載，因此燃燒熱值試驗檢測對建筑材料的防火性能具有重要意義。

 

在建筑工程尤其是高層建筑中，我們應該加大力度嚴格進行建筑材料的燃燒熱值試驗檢測，盡量采用燃燒熱值低的材料，這樣就能大大降低火災的發生。