淺談建筑材料或制品的熱值檢測(cè)

劉婷婷

(安徽建工檢測(cè)科技集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230031)

建筑工程中用到大量的建筑材料及制品，在工程中起到支撐、保溫、裝飾等作用。目前，建材市場(chǎng)上的產(chǎn)品種類(lèi)繁多、質(zhì)量參差不齊，準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范和檢測(cè)規(guī)范，同時(shí)，對(duì)于影響檢測(cè)過(guò)程的因素進(jìn)行了研究，才能更科學(xué)的檢測(cè)建筑材料制品的燃燒性能。

1 熱值試驗(yàn)簡(jiǎn)介

測(cè)試建筑材料和制品的燃燒性能有兩種方法，分別是香煙紙法和坩堝法。這兩種方法在實(shí)驗(yàn)器材和工具上有所不同。環(huán)境溫度和試驗(yàn)用的蒸餾水溫度是兩種方法共同重要的試驗(yàn)因素?，F(xiàn)階段常用的環(huán)境溫度控制方法是使用空調(diào)和恒溫恒濕箱。為了控制試驗(yàn)用蒸餾水的水溫，通常需要依賴(lài)試驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境溫度。在相同環(huán)境溫度的條件下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間靜置，蒸餾水和試驗(yàn)環(huán)境的溫度最終趨于穩(wěn)定。但是，在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，很難合理控制蒸餾水的溫度。由于水溫的不斷變化，最終對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的影響[1]。

2 建筑材料及制品的燃燒性能檢測(cè)的價(jià)值

建筑材料及制品的燃燒性能等級(jí)是否符合工程設(shè)計(jì)和國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求在建筑工程中扮演著重要角色。若使用燃燒性能不合格的產(chǎn)品，將帶來(lái)重大安全風(fēng)險(xiǎn)，威脅到財(cái)產(chǎn)和人員安全。遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或施工設(shè)計(jì)要求，在建筑工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)使用合適的材料，由于蔓延速度較慢、每單位時(shí)間內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量相對(duì)較低且產(chǎn)生煙霧較少，將有助于消防部門(mén)的救援工作和民眾的逃生，從而減少火災(zāi)帶來(lái)的損失。特別是在學(xué)校、養(yǎng)老院、醫(yī)院等弱勢(shì)群體聚集的地方，如果采用了燃燒性能不符合要求的建筑材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，所帶來(lái)的損失將不可估量且無(wú)法想象。因此，有必要對(duì)建筑材料的燃燒性能進(jìn)行檢測(cè)[2]。

3 建筑材料燃燒性能熱值檢測(cè)中的影響因素

3.1 環(huán)境因素對(duì)材料熱值檢測(cè)的影響

3.1.1 選擇標(biāo)定熱容量用的苯甲酸

苯甲酸的熱容量標(biāo)定是熱量計(jì)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。應(yīng)使用經(jīng)計(jì)量機(jī)構(gòu)檢定并標(biāo)明熱值的“苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”進(jìn)行標(biāo)定。在進(jìn)行熱容量標(biāo)定時(shí)，需先對(duì)苯甲酸進(jìn)行干燥處理，不然會(huì)影響標(biāo)定結(jié)果。在標(biāo)定過(guò)程中，建議每次稱(chēng)取的苯甲酸重量保持在0.99～1.00g之間，以減少標(biāo)定工作的繁瑣程度。

3.1.2 測(cè)試環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定

對(duì)于試驗(yàn)環(huán)境條件的要求，JJG 672—2001《氧彈量熱儀》檢定規(guī)程創(chuàng)設(shè)建立了具體的指令。環(huán)境溫度一定要保持恒定，并且沒(méi)有外部輻射熱源。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人員移動(dòng)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)等因素也會(huì)妨礙儀器熱容量的標(biāo)定。如果想到達(dá)這樣的效果，必須驗(yàn)證這些因素對(duì)熱容量標(biāo)定的效果，能夠進(jìn)行兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。除制樣室人員流動(dòng)頻率和試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)情況外，其余條件完全相同。借助兩次實(shí)驗(yàn)對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，人員流動(dòng)頻率、試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)等諸多因素都會(huì)妨礙儀器熱容量的標(biāo)定。在該環(huán)境下進(jìn)行的測(cè)試中，儀器熱容量的標(biāo)定結(jié)果顯示出穩(wěn)定性高、范圍小。因此，我們提醒您在校準(zhǔn)儀器熱容量時(shí)要注意環(huán)境因素的效果。必須減少校準(zhǔn)儀器熱容量和測(cè)試建筑材料燃燒熱值時(shí)的誤差，校準(zhǔn)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)單獨(dú)、隔離的房間內(nèi)進(jìn)行。這樣能夠避免人員流動(dòng)、試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)等因素對(duì)燃燒熱容量和熱值的效果[3]。

3.2 樣品制備因素對(duì)材料熱值檢測(cè)的影響

1)樣品的可代表性和均勻性對(duì)其燃燒熱值的測(cè)試結(jié)果有很大影響，尤其是對(duì)于一些無(wú)法通過(guò)研磨獲得粉末的樣品來(lái)說(shuō)更為顯著。這是主要由于大部分建筑材料在生產(chǎn)與制造過(guò)程中表面粗糙導(dǎo)致材質(zhì)不均勻，尤其是在建材制品由多種成分組成時(shí)，這種現(xiàn)象更加明顯。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，燃燒熱值實(shí)驗(yàn)所需的樣品重量約為0.5g。為了確保燃燒熱值實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，制備樣品的方法非常關(guān)鍵。本研究通過(guò)兩種不同的采樣方法驗(yàn)證了制備方法對(duì)燃燒熱值測(cè)試結(jié)果的影響。一種是表面采樣方法，使用刀具在樣品表面采集約10g粉末；另一種是垂直采樣方法，即在樣品不同位置使用切割工具垂直切割，收集切割下的約10g粉末，然后進(jìn)行充分混合。為了分析樣品A的燃燒熱值，使用了兩種不同的樣品制備方法。發(fā)現(xiàn)，樣品制備方法對(duì)建筑材料燃燒熱值測(cè)試結(jié)果有影響。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)采用垂直法取樣時(shí)，我們觀察到樣品A的燃燒熱值測(cè)試結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，極差較小。與表面取樣法相比，使用垂直取樣法制備的粉末樣品與原材料在組成上基本一致，更具有代表性。

2)樣品研磨程度對(duì)熱值檢測(cè)結(jié)果的影響。

試驗(yàn)一：對(duì)密度140kg/m3的巖棉板進(jìn)行熱值檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸熱值26453 J/g，點(diǎn)火絲熱值3140 J/g，水當(dāng)量0.0115MJ/K。

第一組：巖棉板研磨5min后，研磨情況如圖1。

圖1 巖棉板研磨5min后示意圖

三次試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 樣品研磨程度對(duì)熱值檢測(cè)結(jié)果

三個(gè)測(cè)定值有兩個(gè)超出平均值±15%，離散型較大，結(jié)果不準(zhǔn)確。

第二組：巖棉板研磨20min后，研磨情況如圖2。

圖2 巖棉板研磨20min后示意圖

三次試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 樣品研磨程度對(duì)熱值檢測(cè)結(jié)果

三個(gè)測(cè)定值均不超出平均值±5%，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定。

通過(guò)掌握樣品研磨時(shí)間，充分研磨后，粉末顆粒越細(xì)，混合均勻，測(cè)得結(jié)果更準(zhǔn)確。

3.3 儀器設(shè)備及人員因素的影響

為了確保建筑材料的燃燒性能檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，需要考慮多個(gè)參數(shù)以及使用不同的設(shè)備。試驗(yàn)的準(zhǔn)確性受到設(shè)備的精確度和使用狀態(tài)的影響。為了提高準(zhǔn)確性，試驗(yàn)人員應(yīng)該按照說(shuō)明書(shū)和操作規(guī)程進(jìn)行操作，避免使用不規(guī)范的方法導(dǎo)致儀器誤差增加，從而影響最終的試驗(yàn)結(jié)果。在設(shè)備使用過(guò)程中，試驗(yàn)人員需要重視設(shè)備的日常維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)申請(qǐng)維修。同時(shí)，還需要通過(guò)自行校準(zhǔn)或外部計(jì)量來(lái)確認(rèn)維修結(jié)果，以確保維修后的設(shè)備符合試驗(yàn)要求。有關(guān)人員需監(jiān)控設(shè)備檢驗(yàn)周期，制定合理計(jì)量計(jì)劃，確保設(shè)備按照有效計(jì)量周期運(yùn)行。檢測(cè)單位應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)和監(jiān)督，對(duì)新員工進(jìn)行能力驗(yàn)證，頒發(fā)設(shè)備使用權(quán)限，確保試驗(yàn)人員持證上崗，并具備相應(yīng)能力。

4 高熱值建筑材料及制品熱值檢測(cè)方法

試驗(yàn)二：盲樣檢測(cè)(盲樣熱值12.7 MJ/kg)

第一組：對(duì)未知粉末狀試樣進(jìn)行熱值試驗(yàn)。

三次試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 對(duì)未知粉末狀試樣進(jìn)行熱值試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)后氧彈內(nèi)壁附著黑色碳化物見(jiàn)圖3。高熱值建筑材料及制品燃燒瞬間劇烈燃燒，容易飛濺至氧彈內(nèi)壁，出現(xiàn)黑色碳化物，燃燒不充分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，偏低。可以通過(guò)減少或不加助燃物，降低燃燒瞬間熱量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量高熱值制品。詳見(jiàn)圖3。

圖3 試驗(yàn)后氧彈內(nèi)壁附著黑色碳化物示意圖

第二組：不加助燃物苯甲酸，測(cè)試盲樣熱值。

三次試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4測(cè)試盲樣熱值結(jié)果

試驗(yàn)后氧彈內(nèi)壁情況見(jiàn)圖4。

圖4 試驗(yàn)后氧彈內(nèi)壁情況示意圖

5 低熱值建筑材料及制品熱值檢測(cè)方法

低熱值建筑材料及制品試驗(yàn)中受影響因素的影響，檢測(cè)結(jié)果在零左右，溫度、儀器設(shè)備，人員操作等都可能對(duì)結(jié)果造成影響，在排除溫度、儀器設(shè)備，人員操作等影響因素外，可采用香煙紙法檢測(cè)圖5，讓試樣充分燃燒，減少誤差，也避免在充氧過(guò)程中，粉末狀樣品出現(xiàn)飛濺的可能。

圖5 香煙紙法檢測(cè)圖

6 增強(qiáng)建筑材料檢測(cè)精度的措施

6.1 改善環(huán)境

材料檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境影響，故檢測(cè)人員必須重視環(huán)境因素。為確保準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)結(jié)果，建立建筑材料檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室至關(guān)重要。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫濕度應(yīng)滿(mǎn)足試驗(yàn)需求，為了確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，需要根據(jù)實(shí)際要求和材料特性來(lái)建立實(shí)驗(yàn)室，以確保建筑材料檢測(cè)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到外部環(huán)境等客觀因素對(duì)建筑材料的影響，制定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定可以提高建筑材料檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)盡可能滿(mǎn)足實(shí)際需求。同時(shí)，相關(guān)單位還應(yīng)及時(shí)更新和完善相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)，以確保建筑材料檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性[3]。

6.2 更新設(shè)備儀器

為了保證相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備與儀器能夠正常工作并延長(zhǎng)使用壽命，檢測(cè)測(cè)試人員需要定期進(jìn)行維護(hù)與檢查。同時(shí)，要重視檢測(cè)設(shè)備的先進(jìn)程度以影響檢測(cè)結(jié)果，及時(shí)更新和更換落后、陳舊設(shè)備。定期維護(hù)與保養(yǎng)設(shè)備有利于延長(zhǎng)其使用壽命，保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。若使用過(guò)時(shí)的建筑材料檢測(cè)設(shè)備可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差，從而對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)于檢測(cè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，定期維修工作至關(guān)重要。在滿(mǎn)足建筑材料檢測(cè)環(huán)境需求的前提下，充分發(fā)揮設(shè)備的有效功能。但在進(jìn)行建筑材料檢測(cè)之前，應(yīng)先進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，以保證顯示數(shù)據(jù)參數(shù)符合具體施工標(biāo)準(zhǔn)。在初步測(cè)試中，如果參數(shù)不符合施工標(biāo)準(zhǔn)，就需要對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行合理、科學(xué)的調(diào)整。在建筑材料檢測(cè)工作方案的制定與實(shí)施階段，必須根據(jù)操作標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。由于材料檢測(cè)設(shè)備的功能各不相同，需針對(duì)不同的建筑材料選擇適當(dāng)設(shè)備，確保結(jié)果有效。

6.3 科學(xué)試樣處理

為了保證檢測(cè)材料的質(zhì)量和效果，應(yīng)該從根本上提高整體建筑材料的質(zhì)量，確保材料樣品的質(zhì)量。必須注重施工現(xiàn)場(chǎng)的建筑材料檢驗(yàn)，嚴(yán)格確保施工質(zhì)量。施工現(xiàn)場(chǎng)需要加強(qiáng)隨機(jī)的檢測(cè)性，以符合材料的采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而有利于建筑施工。要提升對(duì)建筑材料的檢測(cè)水平，并能夠及時(shí)對(duì)其進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)。對(duì)涉及建筑材料的規(guī)格、型號(hào)和品種等必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和審查。一旦建筑材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)制定明確的標(biāo)準(zhǔn)，確保其存儲(chǔ)方式、環(huán)境和堆放形式等符合要求。這樣可以避免外部因素的干擾，防止建筑材料質(zhì)量下降，影響施工進(jìn)展[4]。

6.4 增強(qiáng)檢測(cè)人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)

在建筑材料檢測(cè)的過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的專(zhuān)業(yè)人員是保證相關(guān)工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。不論是建筑材料的驗(yàn)收工作還是材料的取樣和儀器操作，都需要配備專(zhuān)業(yè)人員，以確保檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)可靠。在實(shí)際工作中，相關(guān)的檢測(cè)單位必須重視人才引進(jìn)和培養(yǎng)，組建高質(zhì)量、具備強(qiáng)烈責(zé)任心和專(zhuān)業(yè)技能的人才團(tuán)隊(duì)，以提高檢測(cè)水平。為了減少個(gè)人主觀因素的影響，縮小相關(guān)因素的影響范圍，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性，相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)需建立完善的激勵(lì)措施，以激發(fā)檢測(cè)人員的工作激情，并建立合理的考核和績(jī)效管理機(jī)制，積極給予員工獎(jiǎng)勵(lì)，使他們充分投入工作，提高檢測(cè)的水平和效率[5-6]。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步改善了民眾的生活質(zhì)量，從而引發(fā)了人民對(duì)建筑物品質(zhì)的日益追求。為保證建筑工程質(zhì)量，檢測(cè)建筑材料極為關(guān)鍵，因此必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制和檢驗(yàn)。建筑材料和制品的燃燒性能檢測(cè)具有重要意義。檢測(cè)單位要嚴(yán)格監(jiān)控環(huán)境因素、樣品制備、設(shè)備和人員等各個(gè)方面的因素，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為建筑行業(yè)的健康發(fā)展提供科學(xué)保障。