全面解析建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法-煙密度箱
全面解析建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法-煙密度箱
1、范圍：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算及試驗(yàn)報(bào)告的具體要求。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)量建筑材料在燃燒或分解的試驗(yàn)條件下的靜態(tài)產(chǎn)煙量的試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)方法是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，通過(guò)測(cè)試試驗(yàn)煙箱中光通量的損失來(lái)進(jìn)行煙密度測(cè)試。本試驗(yàn)設(shè)備可以在試驗(yàn)期間觀察到火焰和煙氣等現(xiàn)象。
本標(biāo)準(zhǔn)被用來(lái)測(cè)量和描述在可控制的實(shí)驗(yàn)室條件下材料、制品、組件對(duì)熱和火焰的反應(yīng)，但不能夠用來(lái)描述和評(píng)價(jià)材料、制品或組件在真實(shí)火災(zāi)條件下的火災(zāi)毒性和危險(xiǎn)性。當(dāng)考慮到與特定的終使用時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)相關(guān)的所有因素時(shí)，測(cè)試的結(jié)果可以用做火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估的參數(shù)。
2、規(guī)范性引用文件：
下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 2918-1998 塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（idt ISO 291：1997）
3、試驗(yàn)方法：
3.1 本試驗(yàn)方法的目的是確定在燃燒和分解條件下建筑材料可能釋放煙的程度。其原理是通過(guò)測(cè)量材料燃燒產(chǎn)生的煙氣中固體塵埃對(duì)光的反射而造成光通量的損失來(lái)評(píng)價(jià)煙密度大小。
3.2 試驗(yàn)時(shí)，將試樣直接暴露于火焰中，產(chǎn)生的煙氣被收集在試驗(yàn)煙箱里。試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)燃?xì)獗閴毫?76kPa，將25mm×25mm×6mm的試樣放置在試驗(yàn)煙箱（圖1）中的金屬支撐網(wǎng)上，用丙烷燃燒器直接點(diǎn)燃試樣。試驗(yàn)煙箱尺寸為300mm×300mm×790mm，裝有光源、光電池和儀表來(lái)測(cè)量光束水平穿過(guò)300mm光路后光的吸收率。除了距煙箱底部25mm高處的通風(fēng)口，煙箱在4min的試驗(yàn)期內(nèi)是關(guān)閉的。
3.3 試驗(yàn)過(guò)程中得到光吸收數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的曲線，典型的圖形如圖2所示。兩個(gè)指標(biāo)被用來(lái)劃分材料的等級(jí)：大煙密度值和煙密度等級(jí)。
3.4 試驗(yàn)程序的有效性在于在特定條件下用一種簡(jiǎn)單、直接、有效的方式測(cè)量產(chǎn)生的煙氣數(shù)量的能力。易燃材料產(chǎn)生煙的程度受材料的數(shù)量、形狀、濕度、通風(fēng)、溫度和供氧量的顯著影響。
4、試驗(yàn)裝置：
煙箱的構(gòu)造如圖1。
4.1 煙箱
4.1.1 煙箱由一個(gè)裝有耐熱玻璃門的300mm×300mm×790mm大小的防銹蝕的金屬板構(gòu)成。煙箱固定在尺寸為350mm×400mm×57mm的基座上，基座上設(shè)有控制器。煙箱內(nèi)部應(yīng)有保護(hù)金屬免受腐蝕的表面處理。
4.1.2 煙箱除了在底部四周有25mm×230mm的開(kāi)口外其余部分應(yīng)被密封。一個(gè)1700L/min的排風(fēng)機(jī)被安裝在煙箱的一邊，排風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與煙箱內(nèi)部連通，排風(fēng)口與通風(fēng)櫥相連。如果煙箱處于集煙罩下，可以不必連接到通風(fēng)櫥。
4.1.3 在煙箱門的左右兩側(cè)距底座480mm高的居中位置處，各有一開(kāi)口直徑為70mm的不漏煙的玻璃圓窗，在這些位置和煙箱外部，安裝有相應(yīng)的光學(xué)設(shè)備和附加控制裝置。
4.1.4 在煙箱背部安裝有一塊可更換的白色塑料板，它位于距底座480mm煙箱背面板的居中處，高90mm、寬150mm，透過(guò)它可以看見(jiàn)一個(gè)照亮的白底紅字的逃生標(biāo)志“EXIT”字樣。白色背景可以方便觀察到材料的火焰、煙氣和燃燒特性。通過(guò)觀察安全出口標(biāo)志有利于找到能見(jiàn)度和測(cè)試值之間的關(guān)系。
4.2 樣品支架
樣品放在一個(gè)邊長(zhǎng)為64mm的正方形框槽上，正方形是由6mm×6mm×0.9mm不銹鋼網(wǎng)格構(gòu)成，正方形支架位于底座上方220mm處并與煙箱各邊等距離。鋼絲格網(wǎng)位于不銹鋼框槽內(nèi)，不銹鋼框槽通過(guò)固定于煙箱右邊的一根鋼桿手柄支撐。安裝在同樣的鋼桿手柄上，在樣品支架的下方76mm處有一個(gè)類似的不銹鋼框槽，它支撐著一個(gè)正方形的石棉板，石棉板可以收集試驗(yàn)期間樣品的滴落物。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)樣品支架的鋼桿，可使燃燒的樣品落在下方盛有少量水的盤子中而熄滅掉。
4.3 點(diǎn)火系統(tǒng)
4.3.1 樣品應(yīng)該由工作壓力為276kPa的點(diǎn)火器產(chǎn)生的丙烷火焰來(lái)點(diǎn)燃。燃?xì)鈶?yīng)與空氣混合，當(dāng)燃?xì)鈴闹睆綖?.13mm的孔通過(guò)時(shí)，利用丙烷文氏管的作用推動(dòng)空氣并一起通入點(diǎn)火器。點(diǎn)火器應(yīng)按照?qǐng)D3所示的剖面圖裝配。點(diǎn)火器必須設(shè)計(jì)能提供足夠的外部空氣。
注1：工業(yè)等級(jí)不小于85%，總熱值為23000 cal/L的丙烷氣滿足要求。
注2：因?yàn)榭椎臏y(cè)量結(jié)果與供氣壓力是成比例的，所以必須注意孔是燃?xì)馔獬龅膚ei一方式。
4.3.2 樣品下方的點(diǎn)火器應(yīng)能夠快速調(diào)整位置以便點(diǎn)火器的軸線落在底座上方一個(gè)8mm點(diǎn)上，點(diǎn)火器在煙箱背面角落向?qū)茄由觳⑴c底座呈45°向上傾斜。點(diǎn)火器的出口應(yīng)離煙箱背面的參考點(diǎn)260 mm。
4.3.3 煙箱外部的管道至少150mm，應(yīng)能夠?qū)⒖諝鈱?dǎo)入點(diǎn)火器。
4.3.4 丙烷壓力應(yīng)當(dāng)是可調(diào)的，是自動(dòng)調(diào)節(jié)。丙烷壓力應(yīng)通過(guò)壓力表顯示出來(lái)。
4.4 光電系統(tǒng)
4.4.1 用光源、一個(gè)帶屏障層的光電池和一個(gè)溫度補(bǔ)償計(jì)來(lái)測(cè)量光束穿過(guò)300mm的煙氣層后的百分比。光束路徑沿水平方向傳播，如圖4。
44.2 光源安裝在煙箱左壁凸出去的一個(gè)光源盒內(nèi)，位于底座上方480mm高的地方。光源為燈絲密集型儀表燈泡，工作電壓為5.8V。光源是一個(gè)球形反射體，其電源由一個(gè)可調(diào)電壓變壓器提供。一個(gè)焦距為(60～65)mm的透鏡將光束聚焦在儀器右壁的光電池上。
4.4.3 另一個(gè)裝有光度計(jì)的盒子安裝在煙箱的右邊。帶屏障層光電池應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)光譜響應(yīng)。光電池前面應(yīng)設(shè)置圓形網(wǎng)格箱用來(lái)保護(hù)電池免受散光照射。網(wǎng)格應(yīng)為暗黑拋光的，并且開(kāi)口的深度至少為寬度的兩倍。光電池感應(yīng)產(chǎn)生的電流以光的吸收率顯示在儀表上。光電池隨著溫度的增加線性減少，因此應(yīng)做出補(bǔ)償。光電池工作溫度不高于50℃。
4.4.4 儀表應(yīng)該有兩個(gè)量程?？赏ㄟ^(guò)切換儀表到它靈敏度的十分之一來(lái)改變量程。當(dāng)煙累積到能吸收90%的光束時(shí)，應(yīng)快速轉(zhuǎn)換使儀表的靈敏度降低到基本值。要達(dá)到這一點(diǎn)，儀表的刻度應(yīng)是從90%到100%，而不是0到100%。
4.5 記時(shí)裝置
采用時(shí)間間隔為15s的鐘表。計(jì)時(shí)器應(yīng)與點(diǎn)火器設(shè)備連接起來(lái)，當(dāng)點(diǎn)火器移到試驗(yàn)位置時(shí)應(yīng)開(kāi)始記時(shí)。
4.6 求積儀器
采用適合的求積儀或計(jì)算機(jī)軟件等其他合適的方式來(lái)計(jì)算光吸收率曲線下方的面積。
5、試驗(yàn)樣品：
5.1 標(biāo)準(zhǔn)的樣品是(25.4±0.3)mm×(25.4±0.3)mm×(6.2±0.3)mm，也可以采用其他厚度，但它們的厚度應(yīng)該和煙密度值一起在報(bào)告中說(shuō)明。試驗(yàn)可以采用厚度小于6.2mm的材料進(jìn)行試驗(yàn)，也可按照其通常實(shí)際使用厚度或者直接疊加到厚度大約6.2mm。同樣，試驗(yàn)可以采用厚度大于6.2mm的材料進(jìn)行試驗(yàn)，也可按照其通常實(shí)際使用厚度或?qū)⒉牧霞庸さ胶穸?.2mm。試樣大厚度為25mm，當(dāng)材料厚度大于25mm時(shí)，需根據(jù)實(shí)際使用情況確定受火面，并在切割時(shí)保留受火面。
5.2 每組試驗(yàn)樣品為3塊，試樣的加工可采用機(jī)械切磨的方式，要求試樣表面平整，無(wú)飛邊、毛刺。
6、狀態(tài)調(diào)節(jié)：
6.1 狀態(tài)調(diào)節(jié)：試驗(yàn)前需將試樣置于滿足GB/T 2918—1998中規(guī)定的環(huán)境條件中至少40h以上。
6.2 試驗(yàn)條件：如果沒(méi)有特別其他條件，試驗(yàn)應(yīng)在(23±2)℃和相對(duì)濕度為(50±5)%的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行。
6.3 試驗(yàn)應(yīng)在集煙罩下進(jìn)行，并有一個(gè)觀察試驗(yàn)的窗戶。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意對(duì)試驗(yàn)人員的保護(hù)。
7、標(biāo)準(zhǔn)步驟：
7.1 打開(kāi)光源、安全出口標(biāo)志、排風(fēng)機(jī)的電源。
7.2 打開(kāi)丙烷氣,點(diǎn)燃點(diǎn)火器，調(diào)整丙烷壓力到276kPa，并立即點(diǎn)燃點(diǎn)火器。
7.3 設(shè)置溫度補(bǔ)償。
7.4 調(diào)整光源使光吸收率為0%。
7.5 將樣品水平放置在支架上，使得點(diǎn)火器就位以后火焰正好在樣品的下方。
7.6 將計(jì)時(shí)器調(diào)到零點(diǎn)。
7.7 關(guān)閉排風(fēng)機(jī)，關(guān)閉煙箱門，立即將點(diǎn)火器移至樣品下，開(kāi)啟計(jì)時(shí)器。
7.8 如果在集煙罩下，應(yīng)關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)和集煙罩門。
7.9 以15s的間隔記錄光吸收率，記錄4min。
7.10 記錄試驗(yàn)期間的觀察現(xiàn)象。包括樣品出現(xiàn)火焰的時(shí)間，火焰熄滅時(shí)間，樣品燒盡的時(shí)間，安全出口標(biāo)志由于煙氣累積而變模糊的時(shí)間，一般的和不尋常的燃燒特性，如熔化、滴落、起泡、成炭。
7.11 試驗(yàn)完成以后，打開(kāi)排風(fēng)機(jī)排出煙箱的煙氣。如在集煙罩內(nèi)，應(yīng)在打開(kāi)集煙罩門以前立即打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)排盡煙氣。
7.12 打開(kāi)煙箱門，用清潔劑和水清除掉光度計(jì)、安全出口標(biāo)志和玻璃門上的燃燒沉積物。去掉篩子上的殘留物或者更換一個(gè)篩子進(jìn)行下一個(gè)試驗(yàn)。
7.13 按上述步驟進(jìn)行三次試驗(yàn)。
7.14 在每次試驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)候，或者一天至少一次用經(jīng)計(jì)量的光吸收率為50%的濾光片對(duì)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，用不透光的遮光板來(lái)校準(zhǔn)100%吸收率。也可制作多個(gè)不同光吸收率的標(biāo)準(zhǔn)濾光片來(lái)對(duì)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，如25%、50%、75%等。校準(zhǔn)時(shí)，光通量的顯示值同標(biāo)準(zhǔn)濾光片的標(biāo)定值之差三次平均值應(yīng)小于3%（值）。
8、特殊程序：
8.1 對(duì)于大量滴落的材料，應(yīng)當(dāng)在煙箱中引人第二個(gè)燃燒器或輔助燃燒器（丙烷氣體供給相互獨(dú)立）。圖5列出了輔助燃燒器的各個(gè)組成部分。
8.2 以不銹鋼收集盤替代石棉板（圖1中的1B）收集盤。收集盤呈錐形，從而可在其底部收集到滴落物（見(jiàn)圖5中的11）。
8.3 輔助燃燒器應(yīng)當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)燃燒器同時(shí)被點(diǎn)燃。輔助燃燒器應(yīng)當(dāng)在138kPa的條件下運(yùn)行，并且其火焰位置應(yīng)在收集盤的中心。
9、可選擇程序：
9.1 光電池的輸出結(jié)果與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系使用特定的圖形記錄器記錄下來(lái)。
9.2 采用高靈敏度的傳感器等設(shè)備能夠細(xì)分超過(guò)0.1%變化的煙密度。
10、數(shù)據(jù)處理：
10.1 對(duì)每組三個(gè)樣品每隔15s的光吸收數(shù)據(jù)求平均值，并將平均值與時(shí)間的關(guān)系繪制到網(wǎng)格紙上。圖2就是這樣的曲線。
10.2 以曲線的高點(diǎn)作為大煙密度。
10.3 曲線與其下方坐標(biāo)軸所圍的面積為總的產(chǎn)煙量，煙密度等級(jí)代表了(0～4)min內(nèi)的總產(chǎn)煙量。測(cè)量曲線與時(shí)間軸所圍面積，然后除以曲線圖的總面積，即(0～~4)min內(nèi)，(0～100)%的光吸收總面積，再乘以100，定義為試樣的煙密度等級(jí)。
舉例說(shuō)明：在圖2顯示的光吸收與時(shí)間關(guān)系圖中，用縱坐標(biāo)10mm代表10%光吸收，橫坐標(biāo)10mm代表0.25min。4min的圖形總面積是16000mm2，曲線面積是12610mm2，因此，煙密度等級(jí)計(jì)算如下：
煙密度等級(jí)(SDR) = 12610/16000×100=78.8。
11、試驗(yàn)報(bào)告：
試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)包含如下信息：
a）材料名稱；
b）樣品尺寸；
c）每次試驗(yàn)中，每隔15s的光吸收率讀數(shù)和平均值；
d）繪制光吸收率與時(shí)間關(guān)系的曲線圖；
e）光吸光率中的大煙密度；
f）光吸收與時(shí)間曲線下方的面積百分比（煙密度等級(jí)）；
g）材料特性觀測(cè)結(jié)果；
h）安全出口標(biāo)記可見(jiàn)性觀測(cè)結(jié)果；
i）不同于測(cè)試方法說(shuō)明書中的任何操作細(xì)節(jié)；
j）試驗(yàn)室環(huán)境、試驗(yàn)日期和試驗(yàn)人員。
1 樣品支架：
A——不銹鋼網(wǎng)格；B——石棉板；C——調(diào)節(jié)把手；D——滅火盤。
2 點(diǎn)火器：
A——燃燒器；B——丙烷罐；C——氣體開(kāi)關(guān)閥；D——壓力調(diào)整旋鈕；E——壓力指示器；F——燃燒器的定位把手。
3 箱體（無(wú)門）：
A——門絞鏈；B——出煙孔；C——排風(fēng)機(jī)；D——風(fēng)機(jī)控制器。
4 光電系統(tǒng)：
A——安全標(biāo)志；B——測(cè)量系統(tǒng)（B1——光源和轉(zhuǎn)換器；B2——光電池和網(wǎng)格；B3——光吸收指示儀表；B4——溫度補(bǔ)償；B5——光電池溫度監(jiān)測(cè)器；B6——量程轉(zhuǎn)換）。
5 計(jì)時(shí)器：
A——計(jì)時(shí)器。
建材煙密度測(cè)試儀圖1 煙箱示意圖
建材煙密度測(cè)試儀圖2 某試樣的試驗(yàn)曲線
建材煙密度測(cè)試儀圖3 燃燒器分解圖
建材煙密度測(cè)試儀圖4 煙密度試驗(yàn)箱內(nèi)光電系統(tǒng)
1——低壓丙烷氣調(diào)節(jié)閥； 8——90°擠壓彎銅管；
2——氣瓶； 9——滑套；
3——混氣管； 10——燃燒器頭（同標(biāo)準(zhǔn)燃燒器一樣）；
4——鋁制托架； 11——收集盤；
5——可彎曲的銅管； 12——鋁制安裝板；
6——銅管； 13——90°固定法蘭；
7—45°擠壓彎銅管； 14——銅管。
建材煙密度測(cè)試儀圖5 輔助燃燒器。摘自：北京鑫生卓銳科技有限公司技術(shù)服務(wù)部。
