建筑材料热释放率检测

检测项目

建筑材料热释放率检测体系包含三大核心指标：

峰值热释放速率（pHRR）：表征材料在单位时间内释放的最大热量值，直接影响火势蔓延速度

总释放热量（THR）：反映材料在整个燃烧过程中释放的累积热量总量

临界辐射通量（CRF）：测定火焰自持传播所需的最小辐射能量阈值

质量损失速率（MLR）：记录材料燃烧过程中的质量变化动态

有效燃烧热（EHC）：计算单位质量材料完全燃烧时释放的热量

辅助性测试指标包括点燃时间（TTI）、烟气生成速率（SPR）及一氧化碳产率等参数。所有数据采集需满足时间分辨率≤3秒的精度要求。

检测范围

特殊形态材料需按GB/T 16172规定制备试样，异型构件应保留原始结构特征进行测试。

检测方法

锥形量热仪法（Cone Calorimeter）

试样预处理：23±2℃/50±5%RH环境下平衡48小时以上

测试系统校准：使用甲烷标气验证氧分析仪精度（误差≤±1%）

辐射加热器预热至设定功率（通常35kW/m²起）

点火器定位：距试样表面13mm高度持续引燃30秒

数据采集：连续记录O₂、CO₂浓度差及排气流量数据

结果计算：基于氧消耗原理计算瞬时热释放率

Q=ΔO₂×E×φ/(1+η) （E=13.1kJ/g, η为燃烧效率系数）

氧消耗法（Oxygen Consumption）

适用场景：大尺寸构件（≥1m²）的整体验证测试

测试舱规格：ISO 9705标准要求的3m×3m×2.4m空间配置

测量系统误差控制：烟尘过滤器效率≥99%，气体采样延迟＜5秒

数据处理要求：采用移动平均法消除瞬时波动干扰

检测仪器

锥形量热仪系统（FTT/FAA级别）

- 辐射锥功率范围：10-100kW/m²连续可调

- 氧气分析仪精度：±0.1% vul

- 质量流量计误差：≤±1% FS

- CO/CO₂红外分析模块：双光束NDIR技术

大型量热测试舱

- 燃烧室容积：≥27m³（符合ISO 9705）

- 集烟罩捕获效率：＞98%

- 热电偶阵列：K型热电偶×15组

- 激光烟密度计：635nm波长±5nm

辅助测量装置

- HRR校准燃烧器：甲烷流量控制精度0.01L/min

- 试样定位系统：三维调节精度±0.5mm

- 高速摄像机：≥1000fps拍摄速率

- 同步控制器：时间基准误差＜1ms

数据处理平台

- 实时采集通道：≥32路模拟量输入

- AD转换分辨率：24bit@100kHz

- 专用分析软件：符合ASTM E1474数据处理规范

- 不确定度评估模块：蒙特卡洛法模拟误差传播

注：所有仪器设备应每年进行计量溯源校准，关键传感器需每季度开展期间核查。

主要参照标准体系

ISO 5660-1:2015 Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part1: Heat release rate (cone calorimeter method)

ASTM E1354-22a Standard Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption Calorimeter

GB/T 16172-2007建筑材料热释放速率试验方法（ISO5660-1等同采用）

EN 13823:2020 Reaction to fire tests for building products - Building products excluding floorings exposed to the thermal attack by a single burning item

质量控制要点

每批次测试前使用标准聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行系统验证

要求pHRR值在650±50kW/m²范围内

环境本底氧浓度监测

持续监测环境氧含量波动不超过±0.05%

重复性控制

同质样品三次测试pHRR相对标准偏差≤8%

边界条件记录

详细记录试样厚度公差（±0.1mm）、封装方式及背衬材料属性

数据处理规范

关键参数计算要求
pHRR判定	-取连续三个数据点的最大值
	-排除点火阶段前30秒数据
	-修正基线漂移误差
THR积分计算	-积分区间从点火开始至火焰完全熄灭
	-采用梯形法积分步长≤1秒
所有计算结果保留三位有效数字
异常数据处理需备注说明并附原始记录

报告编制要求

完整记录试样制备过程

包括切割方向、边缘处理方式及表面清洁程序

明确标注测试环境参数

温度23.5℃/湿度48%RH/气压101.3kPa等

图表规范

HRR曲线横坐标分辨率≤5秒/格

不确定度声明

扩展不确定度包含因子k=2

工程应用指导

防火分级依据:

GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中A2级材料要求THR≤15MJ/m²@20kW/m²辐射条件

EN13501-1:2018规定铺地材料CRF≥2.2kW/m²可达到Euroclass Cfl-s1等级

数值模拟输入:

火灾动力学模拟软件需输入时间序列HRR数据

可用安全疏散时间计算依据THR曲线积分结果

技术局限性说明

尺度效应限制:

实验室小样测试结果与全尺寸火灾行为存在差异

边界条件差异:

实际安装工况中的通风条件可能显著影响燃烧过程

复合体系评估:

多层构造材料的整体性能需单独进行组合件测试

技术发展趋势

多参数耦合分析:

结合CO/CO₂产率数据评估烟气毒性风险等级

高精度微型量热仪:

开发适用于纳米复合材料的微克级样品测试技术

动态火源模拟:

研究变功率辐射条件下的材料响应特性标准化方法

[本文件技术依据]

SAC/TC113全国消防标准化技术委员会《建筑防火性能化设计指南》2021版

Tewarson A. "Heat Release Rate in Fires" Fire Safety Journal Vul.54 (2019)

"Cone Calorimeter Operator's Manual" FAA Technical Center Edition (2022)

[附录]

TYPICAL HRR VALUES OF COMMON MATERIALS (35kW/m²)

Material Type	Test Results (Mean Value)
	pHRR(kW/m²)	THR(MJ/m²)	TTI(s)
Pine Wood	280	65	32
PVC Foam	450	110	18
Fire-retardant MDF	150	40	45
XPS Insulation Board	750	180	12
Gypsum Plasterboard	80	25	N/A*
*No ignition within standard test duration

*注：典型值仅供参考，实际检测结果受具体配方及生产工艺影响可能产生显著差异。

(本文件所述方法及数据仅代表常规实验室条件下的标准测试程序)

检测优势

1. 确保安全：通过检测可以确保防爆用呆扳手的安全性，防止在使用过程中引发火灾或爆炸。

2. 提高质量：通过检测可以提高防爆用呆扳手的产品质量，增强其市场竞争力。

3. 延长使用寿命：通过检测可以发现呆扳手的潜在问题，及时进行维修和更换，延长其使用寿命。

4. 降低维护成本：通过定期检测可以及时发现呆扳手的问题，避免因故障导致的停机和维修成本。

5. 提高工作效率：通过检测可以确保呆扳手的正常使用，提高工作效率，减少因工具故障导致的生产损失。

　　以上是关于建筑材料热释放率检测相关的简单介绍，具体试验/检测周期、方法和步骤以与工程师沟通为准。北检研究院将持续跟进新的技术和标准，工程师会根据不同产品类型的特点，选取相应的检测项目和方法，以最大程度满足客户的需求和市场的要求。