淺談建材燃燒熱值試驗結果的影響因素

【摘 要】 本文重點介紹了建材燃燒熱值試驗及結果的影響因素，主要包括：工作原理、人員、設備、樣品、環境與設施等都會對檢驗結果產生影響，并提出九條注意事項。

【關鍵詞】 建材 燃燒熱值 結果分析研究

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.11.007

燃燒熱值試驗是評價建筑材料及制品的燃燒性能等級是否達到A級的重要指標之一，燃燒性能等級達到A級的材料或制品可稱為不燃材料（制品）。燃燒熱值越大說明其阻燃效果越差，越容易燃燒；燃燒熱值越小說明其阻燃效果越好，越不易燃燒。

1 實驗裝置的工作原理

本次結果分析采用的設備為IKA C200氧彈量熱儀，該設備的結構主要由內筒、外桶、氧彈、攪拌器、點火絲、溫度計等組成，并通過電腦控制和觀察實驗的進展情況。

燃燒熱值測定原理是通過測量一定量燃料充分燃燒釋放出來的熱量使一定量的水溫度變化來計算燃料的燃燒熱值的，下面是實驗原理公式：Ho=（C×DT-QExternal1-QExternal2）/m（1），其中，m為樣品重量，C為量熱儀系統熱容，QExternal1是作為助燃劑的點火棉線引入的熱值量修正值，QExternal2是其他燃燒阻劑引入的熱值量修正值，DT是水溫的變化值。

2 標準試驗過程要求

依據GB/T 14402-2007 《建筑材料及制品的燃燒性能 燃燒熱值的測定》標準中規定至少對同一組樣品的3個試樣進行燃燒熱值測試試驗，如果測試結果符合有效性的要求，則該材料或制品的熱值取3次測試結果的平均值；如果測試結果不符合有效性的要求，首先需要增加2個試樣進行熱值試驗，然后在5個測試結果中，去掉最大值和最小值，最后求平均值作為該樣品的最終燃燒熱值。

針對非勻質制品，GB 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》分別對勻質制品的燃燒熱值及非勻質制品的總燃燒熱值進行了嚴格的規定，燃燒總熱值的標準解釋為：單位質量的材料完全充分燃燒，并當其燃燒產物中的水（包括材料中所含水分生成的水蒸氣和材料組成中所含的氫燃燒時所生成的水蒸氣）均凝結為液態時放出的所有熱量，被定義為該制品的燃燒總熱值，單位為兆焦耳每千克（MJ/kg）。其計算公式為：

PCS=（PCSa+PCSb+PCSc+…+PCSn）/（MA+MB+MC+…+MN）

其中，PCSn代表非勻質制品中第n種組分的燃燒熱值，單位：MJ/kg；MN代表非勻質制品中第N種組分的面密度，單位：kg/m2。

3 建材燃燒熱值的影響因素

3.1 設備及人員的影響

由燃燒熱值測定原理可知，在試驗過程中有幾個非常關鍵的影響因素：燃料質量的測定、水溫的測定以及設備隔熱性能的好壞。這幾個因素直接影響實驗數據的準確性。水溫的測定及設備隔熱性的好壞直接由試驗設備所決定，這兩個因素引起的誤差可以通過對量熱儀系統熱容的準確標定來予以降低。

不同人員的操作習慣不同，因而也會造成實驗數據的差異性，但是我們可以通過確定準確規范的操作規程，來確保實驗數據的準確性。

3.2 樣品的影響

建材有很多種，樣品的材料的組分各不相同，差異較大，以改性酚醛板為例，其易在空氣中發生表面氧化，放置時間久了易形成表層的氧化硬質層，表面層和內部成分分別獨立實驗，所得結果差異性較大，相對誤差在1.5%左右。

3.3 實驗環境的影響

上述計算公式適用于待測物質在特定的條件燃燒后熱值的測定，相關標準基于以下假設：

（1）燃料與其燃燒產物均為25℃；

（2）燃料燃燒前所含水分以及燃料所含氫燃燒后生成水分均呈液態；

（3）空氣中的氮氣未與氧氣發生氧化反應；

（4）燃燒后的氣態產物包括：氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫；

（5）可能形成固定物質（如灰分）。

因此標準要求試驗應嚴格控制在溫度為（23±2）℃、濕度為（50±5）%的環境下進行，所以控制好加入量熱儀內筒的水溫在（23±2）℃和試驗環境在溫度為（23±2）℃、相對濕度為（50±5）%下，所得試驗結果準確性更高。通過大量實驗證明，當加入內筒的水溫和試驗外部環境均控制在溫度為23℃、相對濕度為50%時，所得試驗結果的準確性和穩定性最好。

4 操作中的注意事項

（1）先打開氧氣，出口壓力保持在3兆帕，總壓力低于4兆帕應換新氣瓶；

（2）打開電腦，雙擊Calwin圖標進入中文軟件實驗程序，當“未激活”變成“等待”時方可開始試驗；

（3）掛氧彈時，右手拿住氧彈頂部，左手托底，把氧彈平放到位，落入槽里；

（4）熱容量應3個月標定一次；

（5）經常擦洗水位探針，以防水位探針誤判斷水位，形成故障；

（6）每次試驗完畢清洗氧彈，但要保持點火絲干燥，以防試驗時不能引燃棉線，造成試驗沒有溫升；

（7）定時擦洗內筒和測量頭，它們的臟污會造成熱容量上升；

（8）更換氧彈上的配件時要用兩個扳手配合拆卸，點火絲兩端螺絲要擰緊，不能松動，點火電極只能與點火絲接觸，點火絲才能正常點火；

（9）保持量熱儀和冷卻器底部的衛生，保持儀器整潔干凈，儀器底部要保持干凈。

5 結論

通過分析研究可知，影響建材燃燒熱值試驗結果影響因素有設備及人員的影響、樣品穩定性、均勻性的影響、實驗環境的影響，但這些影響有的通過一些合理準確的規程規范可以避免，使結果更加真實、準確。

作者簡介

金富，學士學位，工程師，從事建筑阻燃材料及消防器材檢驗工作，現任遼寧省產品質量監督檢驗院消防中心副主任。