GB T 16173-1996 建筑材料燃烧或热解发烟量的测定方法(双室法).pdf

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1、中华人民共和国国家标准GB/T 16173一1996发烟量的测定方法(双室法)est method for smoke generation from burning or pyrolysis 。fbuilding materialsCdual-chamber test) 本标准非等效采用ISO/DIS5924(燃烧试验对火反应一一建筑制品的发烟量(双窒法)(1991年版)。1 主题内容与适用范围本标准规定了建筑材料燃烧或热解发烟量的测定方法。本标准适用于测定厚度不大于70mm的建筑材料及其制品、复合材料及其他固体材料在燃烧或热分解时的发烟量。2 术语2. 1 受火面exposed surfa

2、ce 试样承受加热条件的表面。2.2 烟密度(D)smoke density 烟密度是试样在规定的试验条件下发烟量的量度，它是用透过烟的光强度衰减量来描述的。设入射光强度为/0透过烟以后的光强度为/.透光率为1.则g定义D= log,(100/1) 式中，1=(/斤。)XIOO2. 3 最大烟密度(Dm)maximum smoke density 每次试验中D的最大值，记为Dm.出现Dm的试验时间，记为tm.单位s.2.4 最大烟密度平均值(Dmm)mean maximum smoke density 在同一辐照度等级下试验所得到Dm的算术平均值，记为DlDm0 tm的算术平均值称为出现最大烟

3、密度平均时间，记为tmm，单位s.2.5 最离烟密度(hm)highest mean maximum smoke density 在不同辐射等级下试验所得到的全部Dmm中的最高值，记为Dm。2.6 残余烟密度CD，)residual smoke density 每次试验结束并排烟完毕后，系统所显示的烟密度值，记为礼。2. 7 质量损失(W，)mass loss 每次试验结束，待样品冷却后称量.该值与试验前样品称量的减少值，记为W单位g.2.8 质量损失的平均值(Wm) mean mass loss 同一辐照度等级下试验所得到的全部W，的算术平均值，记为Wm单位g。2.9 着火19mtlon 样

4、品在试验中出现明火苗即为着火。对应着火的试验时间，记为t，.单位s。国家技术监督局1996-03-05批准1996-09-01实施I ! 1 GB/T 16173-1996 2. 10辐度irradiance样品的单位受火面承受的热辐射通量密度称为辐照度，单位kW/m。本标准采用10、20、30、40、50 kW /m五种辐照度等级。2. 11 恒定质量constant mass 试验前，样品在相间24h的两次称量中，其差值小于试样质量的0.1%.或差值小于O.1 g.取其大者，作为恒定质量标准。2. 12试样speClmen 由被测试材料按规定的尺寸加工成的测试试件称为试祥。2.13样品wr

5、apped叩eClmen样品是进行测试的试样，它是由试样与基板重叠后，用铝箱包缠起来的一个组合体如图l示)。2. 14 空气隙alr gap 当被测试的样品在实际使用时为背靠空间时，则试祥和基板间要加一个空隙，称为空气隙。空气隙长和宽均为l2oimm，其高度与试样的厚度之和不大于70mm。3 试样静j备3- 1 对试样材料的要求3- 1. 1 具备下列表面特征之一的试样适合作试验。8. 表面上任何一点相对于水平面的不规则度不大于士1mm. b. 对凹凸不平整表面，应取其受火面中心部位直径为150mm的圆面积为基准面，基准面中最高凸点到最低凹点的深度不大于10mm。不符合a、b规定的试祥必须进行

6、加工，使之符合规定，并在试验报告中注明。3. 1. 2 对于表面与底面不对称的试样，应根据该试祥在实际情况下的使用情况来取样，其受火面可选用表、底两个面来进行试验。3- 1. 3 复合试样对于厚度小于70mm的复合试样，应就整个厚度来取样;厚度大于70mm的复合试样应打磨非受火面，以满足厚度为70_mm的要求。3- 1. 4 组合试样当被视1)式样在实际使用中，依附于某一衬底材料时，贝)IE.将两者按实际的粘接方式接合起来进行取样。3- 2 试样制作3- 2. 1 在被测材料中取25个试样。试样长165_mm、宽165-imm，厚度为试样实际使用情况下的厚度，其厚度应不大于70mm. 3- 2

7、. 2 每一试样需一块基板作衬垫。基板长、宽与试样相同，厚度6mm。材质由不燃绝热的硅酸钙制成，其密度为(825士125)kg/m. 3- 2. 3 试样和基板的状态调节将试样和基板放在温度为(23士2)C.相对湿度为(50土5)%的环境中，放置24h以上，并使其达到们1定质量。3. 3 样品制备将状态调节后的试样和基板重叠后，用厚0.02mm的铝街缠包在一起制成样品。受火面的中心部位的铝街应去掉个直径为140mm的困孔作为直接暴露的受火面(如图l示)。制备完毕后的样品应再放入状态调节环境中备用。4 试验装置4. 1 双室烟箱(ISO烟箱i72 GB/T 16173-1996 双室烟箱由分解室

8、和测量室两部分组成(如图2示)。分解室内安装有使样品发烟的主机，测量室两侧面_t安装光密度计。4. 1. 1 测量室测量室由厚度为18mm的胶合饭制成(如图3示)。长1500 mm、宽600mm、高1300 mmo在测量室两侧的中心位置各留有一个开口用来安装光密度计。两侧前方离顶面250mm、离前侧150mm处各留有一个开口，作为搅拌烟气的风机定位口。后侧门可打开。顶面后端离后侧面150mm的居中处留有直径为100mm的排烟口，作为排烟和泄压的通道。烟箱内的烟气压力应不大于150Pa。分解室与测量窒密封交连的前侧门上下两端都留有一个矩形开口，开口长550mm、宽150mm作为两室烟气的通道。4

9、. 1.2 分解室分解室由双层不锈钢板制成(如图2示)。层间距18mm，内填绝热岩棉。分解室内部长600mm、宽325 mm、前侧高1150mm、后侧高1300mm。顶盖面为斜面，居中处留有长300mm.宽100mm的-l:方形孔.用来安装厚0.02mm的铝衔。当加热试验时会产生可燃气体，为预防着火时有可能产生的压力冲击对箱体的破坏而设置的。前侧门长540mm、宽540mm.可以打开，门上嵌有观察试验情况的玻璃窗。4.2 分解装置分解装置内的主机由支撑框架、滑动杆、压板机构、配重机构、热辐射锥、试祥托盘及掩蔽板等组成(如图5示)。当试验需要在引火条件下测试烟密度值时，应按附录A(参考件)进行。

10、4. 2. 1 支撑框架支撑框架由底架、支柱和罩板组成。底架长275mm、宽230mm，由30mm正方形条钢围成。底架下面装有可调节高度的四只支脚。底架上面垂直立有四根直径为16mm的支柱，它用来定位罩板。罩板由厚度为4mm边长为220mm正方形钢板制成，罩板居中处留有直径为150mm的圆孔，以作为辐射锥对样品的加热通道。圆孔上缘应倒角450. 4.2.2 滑动杆滑动杆高380mm，直径为16mm，材质为不锈钢。它垂直安装在底架宽边上的中心部位，用来定位横梁和热辐射锥处于适当位置e4.2.3 压板机构压板机构由压板、横梁、推杆、导向杆组成。压板由厚4mm、-l:180 mm、宽180mm的不锈

11、钢板制成。推杆长148mm由直径为12mm不锈钢柱制成，它固定在压板中心位置。导向杆长140mm，由直径为6mm的不锈钢柱制成，推杆和导向杆都可以在横梁的套孔中上下滑动，在配重系统的压力作用下，使压板上的样品紧贴罩板并受力(20土2)N。4.2.4 配重机构配重机构由不锈钢制成。它由配重臂、重块、支撑臂、推杆、底托组成。配重臂-l:260 mm左右，重块质量3kg左右。重块可以在配重臂上滑动，调节重块位置，使之对样品产生(20土2)N的力。4. 2. 5 热辐射锥热辐射锥是试验中对样品产生热辐射的装置(如图4示)。它由锥套、加热器及热电偶组成。锥套由1 mm 厚的不锈钢板制成。锥套有两层，问距

12、10mm，内装密度为100kg/m隔热岩棉。锥套上孔内直径为(66士1)mm，下孔面内径为(200土3)mm，锥体高(75土1)mm。在离锥套上孔面1mm处，留有直径为10mm的圆孔作为加热器插入口，在锥套中部留有对称的直径为2mm的两个圆孔作为两支铠装热电偶的插入口，一支热电偶用作温度控制s支用作温度监视o加热器为铠装电热管，管民3500mm.外直径8.5mm，功率3kW。电热管绕成锥状并紧固在锥套内罩上。电热管上部绕成圆型，其截面会挡住一部分锥套上孔的圆面空间，挡住部分的面积不能大于锥套上孔圆面积的10%。热辐射锥安装在滑动杆上，其锥套下孔面距罩板面(22士1)mmo 173 GB/T 1

13、6173-1996 热辐射锥能提供佯品表面1O50kW/m且均匀分布的辐照度。在离中心点直径为50mm的范围内各点部位的辐照度平均值与中心部位辐照度的偏差不大于土3%;离中心点直径为50100mm的圆带面内各点部位的辐照度平均值与中心部位辐照度的偏差不大于土5%(如图6示。4.2.6 样品托盘及掩蔽板样品托盘是用来定位试验样品的如图8示)。定位后的祥品中央的暴露面应置于罩板开孔的中央位置。掩蔽板是用来掩蔽样品的，试验前放在罩板上面，试验时抽出。4.3光密度汁光密度计由测量光源装置和光接收转换器两部分组成，它们分别安装在测量室两侧面的居中处(如图7示)。4. 3. 1 测量光源装置测量光源采用色

14、温为(2856士30)K的光源灯，其功率为1015W。灯光通过一组透镜后形成一柬直径为25mm的准平行光束。测量时，应通过一组滤光片，使之测量光束到达接收器的光为视见函数光波(如图7a、7b示)。4. 3. 2 光接收器光接收器的波t主主体响应范围为400750nm，在测量量程内，其光电转换的非线性度不大于2.5% (如图7b示)。4. 3. 3 气体清洗系统为避免烟尘附着在光学系统上，在测量光源装置和光接收转换器的前面要装有空气清洗系统，试验时的空气流量为(6土2)mL/s，其流动状态为旋转气流。4.4 灭火箱灭火箱内充有氮气，用以阻止样品在试验结束后放入箱中的继续燃烧。4.5 模拟试样板模

15、拟试样板由不燃隔热板和模拟试样组成。隔热板密度(825士125)kg/m，模拟试样用密度为(200土50)kg/旷的陶每棉(或岩棉制成(如图9示)。4.6 附加仪器及设备4. 6. 1 控温装置控温装置可选用DWK702型精密温度控制器。负载功率为3.5kW，准确度为土O.16 %，控温范围为01200C。当试验选用某一辐照度等级时，其对应的温度值的变化不大于土5C。4.6.2 热流计热流计是测定热辐射锥在样品表面提供辐照度大小的仪表。可选用CR52 10型热流传感器，其量程为0100kW /m，精度为士0.5kW/m2。4.6.3 试验记录和运算设备在进行样品的测试过程中，可选用计算机及相应

16、的AD/DA板来完成试验的操作、记录和计算结果的打印。4.6.4 横流搅拌风机为使分解室产生的烟气均匀分布于测量室中进行测试，应采用圆型横流风扇来搅拌。4.6.5 计时器it时器可选用电子秒表，量程为1h，分辨力为O.01 s，精度为土0.2%。4.6.6 天平对样品的称重的天平量程为2000 g，感量为O.1 g，精度为土0.2%。5 标定5. 1 光学测量系统的标定1 .J GB/T 16173-1996 5. 1. 1 使用一组标准的滤光片(在透光率为0100%范围内选三种).垂直放入光路中，计算机显示的透光率值与滤光片的标准值的误差平均值不大于5%.否则应作出显示值的校正曲线来对试验结

17、果进行校正。5. 1. 2 标定周期在每次开机测量前，应作透光率为0和100%的标定。5.2 热辐射锥的标定5.2.1 辐照度的标定在模拟试样板中放入热量计，热流计的接受面应在模拟试样的表平面内。将带有热流汁的模拟试样板置于测试位置，由热辐射锥提供1050kW/m2五个等级的辐照度。其辐照度分布应满足第4.2.5条要求。5.2.2 标定条件在标定时，应启动横流风机和热辐射锥、控温装置和温度显示仪，当调节到预定的辐照度等级时，稳定5min再测定辐照度分布并绘制分布图。在标定过程中，温度设定值的变化不太子土5C。5. 2. 3 标定检查通常在试验150h后要进行常规标定。常规标定选用30kW/m2

18、等级，其偏差应不大于0.6 kW 1m.否则应重新全面标定。6 试验程序6. 1 试验前的准备试验前必须完成第5章的装置标定，按第3章制好样品和进行状态调节。6.2 试验步骤6. 2. 1 根据样品质量来调节重块位置，使样品受力(20土2)N 0 6.2.2 取出样品后放入模拟试样板并把它置于测试的位置。6.2.3 关闭分解室的前门和测量室的后门。启动横流风机和温度控制仪，按确定的辐照度设定相应的温度。6.2.4 接通光学系统和测量系统并预热10min左右。6. 2. 5 当控制温度达到设定值时，需稳定5min后放入样品。6. 2. 6 打开分解室前门，在罩板上方放入掩蔽板后再将安放有样品的样

19、品托盘置于测试位置。6. 2. 7 抽出掩蔽板，迅速关闭分解室前门并启动测试系统，试验开始(6.2. 6和6.2. 7条的操作应在20 s内完成。6. 2. 8 在同一个辐照度等级下需重复作三次试验，每次试验进行20min。6.3 试验观察在整个试验过程中应观察并记录试验情况，如样品发泡、软化、熔融、膨胀、皱缩及着火等现象，并记录着火时间(川和熄灭时间(t.)0 6.4 试验结束后，打开排烟阀，打开分解室前门并启动抽烟机排除烟箱内的烟气。试验结束30s后在罩板上面放入掩蔽板灭火，然后取出样品托盘并放入灭火箱中冷却。6. 5 对试验后的样品称最并计算质量损失值(W;)。6. 6 重复试验待烟气清

20、除后，重复6.2. 56. 2. 7条步骤。直至在不同的辐照度下对样品测试完毕。7 试验报告试验报告必须包括以下几个方面的内容:7. 1 试验方法的依据，承接试验的单位、地点及试验日期。J i ;J GB/T 16173-1996 7.2 送祥单位名称、地点、联系人。7.3 样品的组份、结构和形状及尺寸。7.4 试验结果的内容包括3试验采用的辐照度等级$在每一种辐照度试验条件出现最大烟密度的平均值及其出现最大烟密度的平均时间s在每一种辐照度试验条件下样品质量损失的平均值1样品着火的平均试验时间及熄灭的平均时间;全部试验中最大烟密度平均值的最高值即最高烟密度值)。7.5 试验全过程中的现象记录如

21、样品发泡、熔融、膨胀、皱缩等。推荐的试验报告格式如附录cc参考件)示。尸l、幅栖=0.(lZ 民样165X165X6 基扳165X165X6图1样品制作, GB/T 16173-1996 6 oom-。山叫./ 问图2烟箱示意图1 测量室.2顶盖.3抽烟机.4分解室.5一分解室前门s6一泄压排烟阀.7横流风扇叶光密度计安装口。的叫图3测量室l 7 J7H GB/T 16173-1996 罩植 ;1100 铠辑电鹅曹图4辐射锥创N 图5主机示意图直径100mm内的罔格./1 在 直径50mm内的同梅_L 1(. 网稽的中心点 f旦正方形罔格中心点 。罩板和!O mm 1 图6辐射照度分布网格 凶

22、e、横梁1 1 . 1 之L: 1. y 16173-1996 。的4 GB/T 300 640 3 图7光密度计安装图1一光源矗统，2空气清洗口，3光接收系统，4框架滤光片86 189 的ah连撞电理179 光源系统图70凸缘16173-1996 光电转换器GB/T 192. 5 盯卢守hh凸缘光接收系统图7bN筒【。kh 100 170 115 手栖N 样品托盘208 图8l启()GB!T 16173-1996 牛。N。20 。2 也。角多是。165 205 图9模拟试样板a lSl GB/T 16173-1996 附录A引火状态下的烟密度测试(参考件)A1 意义参照ISO/Dl55924

23、附录A.2及A.5. 4条建议，编写了本标准的附录A.这对于在50kW /m辐照度下，只有借助附加点火源才能使样品着火的某些阻燃建筑材料烟密度测试，有着重要意义。同时，可比对大型火灾试验或其他炮密度测试方法的测试结果，也有着重要意义.由于引火装置与1505657相同，这就可以在测试建筑材料烟密度的同时又考查建材的着火性。A2 引火装置引火装置由电机、限位凸轮、调节轮、从动凸轮、引火臂、次点火源、调节重块等组成(如图A1示。4 5 1 2 3 。守6 7 8 图A1附有号!火装置的主机I 电机，2一限位凸轮，3一调节轮，4一队动凸轮，5弓i火臂，6 次点火源，7辐射锥，8一调节重块A2.1 引火

24、臂引火臂的端部安有与臂垂直的火焰喷嘴。啧嘴喷出引火用的燃气。燃气采用丙烧气和空气的棍合气体。丙烧气流量1920mL/min;空气流量160180mL/min，引火火焰长(10士1)mm.引火臂在传动机构的作用下，穿过热辐射锥上孔中心位置作往返不停地引火运动，每隔4+0.4 5引火一次，往、返穿过热辐射锥的时闵都不大于0.5S，停留在样品表面时间为(1土。.1) s，对样品表面施力。.1 O. 2 N. A2.2 次点火源次点火源用来对号l火臂喷嘴喷出的燃气进行多次点火。次点火源自孔径12mm的喷嘴喷出己燃烧的火焰，其焰长(15士1)mm。lR2 -GB/T 16173一1996A3 操作程序完

25、成第6.2.1-6.2.6条的试验步骤。A3.1 将次点火源和引火臂喷出的燃气点燃，立即启动电机来传动引火臂作往返引火运动。A3. 2 继续第6.2. 7条试验步骤，直至全部拭验结束。A4 试验报告推荐的试验报告如附录C.引火条件下的烟密度测试应在备注中注明。附录B试验结果的误差分析(参考牛)系统误差可通过调校仪器和用高一级的测量仪器对本装置校正来解决。随机误差符合正态分布，但因其测试次数30则可通过t分布来计算。本试验取其置信概率为95%。在同一辐照度下，当Dm值的变化系数大于28%时，应重复该项试验。计算方法可表示为设。为真值J为给定值，且为试验值，则，P(8CX1X2x，)延。豆豆O(X

26、1X2x，)= 1 设r为试验值的平均值.n为试验次数.s为试验值的方差，t.为Cn-l)自由度时、置信度为(1的的分布值.8，8为置信上、下限值贝, 令hJL 、In 。=Z士27号s=fc辛1一王巾r 则主Xl00%是100(l-a)%置信度内的变化系数。x U;-J 、试验项目试验地址电话送样单位地址试样组份试样结构试样尺寸(mm)试祥质量(平均值辐照度最大烟密度平均值D.m出现Dm时间的平均值t质量损失的平均值Wm平均着火时间t平均熄火时间最高烟密度vm试验观察A发泡B熔融主栓备注18.1 GB/T 16173-1996 附录C试验报告格式(参考仲)邮编电话取向t主s宽厚2kW/m2 10 20 s g s s C膨胀D皱缩结果出现(审核批准编号g试验依据，GBxxx-xx 试验日期年月日电挂送样人邮编电挂形状质量/表面积(g/mml受火丽30 40 50 备注年月日GB/T 16173-1996 附加说明:本标准编制由中华人民共和国公安部提出。本标准由全国消防标准化技术委员会第七分技术委员会归口。本标准由公安部四川消防科学研究所负责起草、公安部天津消防科学研究所参加起草。本标准主要起草人杜憋焉、傅学成、盛文克、杨泽安。183