astm e135检测

ASTM E135《火灾与着火试验的标准术语》术语体系下的核心材料燃烧性能测试方法综述

ASTM E135标准本身是一套基础术语标准，其下辖一系列具体的材料燃烧性能测试方法，这些方法构成了材料防火安全评估的核心技术体系。这些检测项目通过量化材料在特定热辐射或明火条件下的响应，评估其潜在的火灾危险性。

1. 检测项目：方法及原理

1.1 锥形量热法

锥形量热法是火灾科学研究中最具代表性的方法之一，其核心原理是耗氧原理，即材料完全燃烧时，每消耗单位质量的氧气所释放的热量基本恒定（约为13.1 MJ/kg O₂）。测试时，样品置于电子天平上，接受由锥形加热器提供的特定辐射热流（通常为10-100 kW/m²）。上方排气管道中配备的气体分析仪（测量O₂、CO₂浓度）、烟尘测量系统以及热电偶，用于实时计算热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、烟生成速率、质量损失速率以及有毒有害气体生成量。热释放速率被公认为评价火灾危险性的最重要单项参数。

1.2 垂直/水平燃烧试验

此方法用于评估材料在小火焰引燃下的燃烧行为及其自熄能力。将条形试样以特定方向（垂直或水平）夹持，用规定高度（如20mm）的本生灯火焰对其底边或端部灼烧规定时间（如10s或30s）。移开火源后，精确记录试样的有焰燃烧时间、无焰燃烧时间、烧损长度以及是否发生熔滴引燃脱脂棉等现象。通过分级（如V-0, V-1, V-2, HB）来表征材料的阻燃等级。其原理在于模拟材料在受控小火源下的抗点燃性和火焰传播性。

1.3 极限氧指数测定

极限氧指数是指在规定的测试条件下，材料维持有焰燃烧所需的最低氧气浓度，以氧气在混合气流中的体积分数表示。测试在垂直透明的玻璃烟囱中进行，内部充满按比例精确混合的氧气和氮气气流。将试样顶端点燃后，通过“向上-向下法”寻找其刚好能维持燃烧至少3分钟或烧损长度达50mm的临界氧浓度。LOI值越高，表明材料在空气中越难燃烧。该方法是评价材料燃烧性的基础性、定量化手段。

1.4 烟密度测试

该方法用于评估材料在热辐射或火焰作用下生烟的特性。试样在封闭的立方体测试箱内，接受特定的热辐射（有焰或无焰模式）。一束垂直穿过箱体的平行光束因烟雾而减弱，通过测量光接收器上光通量的衰减率，计算出比光密度（即烟密度）随时间变化的曲线。最大烟密度和积分烟密度是评价材料产烟危害的关键参数。

1.5 建筑材料不燃性试验

用于判定匀质建筑材料是否属于“不燃性材料”。将特定尺寸的圆柱形试样置入750℃的管式炉中，通过热电偶监测试样中心和炉内温度的变化，同时观察试样在测试期间是否持续火焰。通过计算温升、质量损失和燃烧持续时间，与严格判据对比进行判定。

2. 检测范围：应用领域及需求

• 建筑材料与构件：评估墙体、地板、天花板、保温材料、管道等的热释放、火焰传播、烟毒性和不燃性，以满足建筑防火规范要求。

• 电子电气产品：对电线电缆、电路板、外壳塑料（如连接器、开关）进行垂直/水平燃烧和灼热丝试验，防止因元件过热或故障引发火灾。

• 交通运输：针对航空航天器内饰材料、船舶舱壁材料、轨道车辆座椅与装饰材料，强制要求进行严格的燃烧性能测试，包括热释放、烟密度和毒性。

• 家具与纺织品：评估软垫家具填充物、窗帘、地毯等织物材料的点燃性、热释放速率及火焰蔓延速度。

• 高分子材料与复合材料：在材料研发阶段，通过锥形量热法和LOI等手段，筛选和优化阻燃配方，量化其火灾性能。

• 防火涂料与阻燃制品：验证防火涂料的有效性，评估其延长基材耐火时间、降低热释放速率的能力。

3. 检测标准：国内外相关文献

国际上，除ASTM系列标准（如锥形量热法、垂直燃烧、氧指数、烟密度等均有对应的具体测试方法标准）外，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）发布了大量与之对应或原理相似的标准。例如，ISO 5660系列对应锥形量热法，ISO 4589对应氧指数测定，ISO 5659对应烟密度测试。IEC 60695系列则广泛覆盖了电子电气产品的着火危险评估试验方法。

在国内，中国国家标准化管理委员会（SAC）已建立了与上述国际标准广泛接轨的完整体系。GB/T系列国家标准中，如GB/T 16172（热释放速率）、GB/T 2406（氧指数）、GB/T 2408（水平垂直燃烧）、GB/T 8323（烟密度）等，均技术等效或修改采用了相应的ISO或ASTM标准。此外，在特定行业，如航空（HB）、船舶（CB）、铁道（TB）等，也有更为严苛的行业标准，其测试原理多源于此通用体系。

4. 检测仪器：主要设备及功能

• 锥形量热仪：核心设备。包括：锥形加热器（提供稳定辐射热流）、样品称重平台（连续记录质量损失）、火花点火器、排气系统（集气罩、风机）、激光或白光烟尘测量系统、气体分析仪（顺磁氧分析仪和非色散红外分析仪为主）以及数据采集与处理系统。用于测量全面火灾参数。

• 垂直/水平燃烧试验箱：由试验箱体、本生灯及燃气供应系统、试样夹具、计时器和底层铺有脱脂棉的熔滴接收盘组成。结构相对简单，操作标准化。

• 氧指数测定仪：主要由透明耐热玻璃测试筒、试样夹持器、气体混合与流量控制系统（质量流量控制器）、点火器以及精确的氧浓度分析仪构成。

• 烟密度测试箱：关键部件为密闭测试箱、规定热辐射源（如电热辐射锥）、明火或喷灯引燃系统、垂直光路系统（光源、透镜、光电池）和记录仪。

• 不燃性试验炉：核心是管式电加热炉，炉温可达750℃以上，配备试样插入机构、热电偶（测量炉温和试样中心温度）和观察镜。

• 通用热分析仪器：如热重分析仪和差示扫描量热仪，常作为辅助手段，用于分析材料的热分解温度、分解速率和焓变，为理解燃烧行为提供热力学和动力学基础。

这些仪器设备共同构成了材料燃烧性能评估的硬件基础，其精确性、稳定性和操作的规范性是获取可靠、可比测试数据的根本保证。测试方法的选择需严格依据最终产品的应用领域和所需遵循的具体法规标准。