節(jié)能材料燃燒熱值檢測及影響因素研究

摘 要：本研究以巖棉板、復合發(fā)泡水泥板為例，探討了節(jié)能材料燃燒熱值檢測過程中的影響因素。在研究中，詳細闡述了每種材料的定義、特性和應用領域，并提出了相應的熱值檢測過程中的影響因素，包括試驗過程環(huán)境、水溫影響、稱重誤差、氧氣純度等。通過重視這些關鍵因素，能夠全面、準確地評估節(jié)能材料燃燒性能，為有效控制防火等級，以及在節(jié)能材料的選擇和應用上提供了科學依據。

關鍵詞：節(jié)能材料燃燒性能；燃燒熱值；巖棉板；復合發(fā)泡水泥板

1 前言

隨著近年來住宅以及辦公樓的普及，全國多次發(fā)生火災事故，高層建筑的消防安全備受人們關注，全國防火安全問題的日益凸顯，使建筑外墻保溫材料的防火阻燃性能再次受到了社會各界關注。其中對防火性能有顯著影響的，關于材料的燃燒熱值的研究和應用也日益深入，因此本文在此探討建筑材料燃燒熱值。復合發(fā)泡水泥板、巖棉板等作為重要的外墻外保溫及阻燃材料，在建筑和工程領域具有廣泛的應用前景。然而，為了確保這些材料的質量和燃燒性能符合相關標準和要求，必須在檢測過程中關注對試驗結果產生影響的各個關鍵因素，來評估其燃燒性能參數。

2測定建筑材料燃燒熱值的意義

建筑材料的燃燒熱值，作為衡量其潛在火災危險性的關鍵性參數，是在材料燃燒過程中釋放熱量及評估火災荷載時不可或缺的基礎運算數據。燃燒熱值能夠用于評估外墻外保溫材料的潛在阻燃性能，是界定燃燒性能防火等級的重要試驗參數[1]。

3節(jié)能材料燃燒性能等級劃分和相關參數定義

通過嚴格把控建筑節(jié)能材料的燃燒性能，能夠有效地從源頭來確保材料防火性能。通過準確評估和檢測節(jié)能材料燃燒性能參數，可以確保其節(jié)能材料在實際應用中具有優(yōu)異的防火效果。燃燒性能等級分類及其定義如下所述。

3.1燃燒性能、燃燒熱值定義

建筑材料的燃燒性能，是指材料在燃燒或遭遇火源時所產生的所有物理及化學變化的綜合表現(xiàn)。

燃燒熱值，是指單位質量材料在燃燒過程中所釋放的熱量。具體而言，它反映了材料燃燒時的能量釋放能力。

3.2燃燒性能分級

建筑節(jié)能材料的燃燒性能依據其耐火特性被明確劃分為4個級別，分別是：A級，主要包括不燃材料及其制品；B1級，主要包括難燃材料及其制品；B2級，主要包括可燃材料及其制品；B3級，主要包括易燃材料及其制品。其中，A級材料進一步細分為A1級和A2級。A1級材料涵蓋了諸如無機保溫材料中的巖棉板、復合發(fā)泡水泥板等高品質不燃材料。

4巖棉板燃燒熱值研究

4.1巖棉板的定義、特性和應用領域

巖棉保溫裝飾板，簡稱巖棉板，是以玄武巖及其他天然火成巖石為主要原料，經高溫熔融工藝處理，隨后利用離心力紡絲制成無機纖維。這些纖維再與適量的熱固性樹脂粘結劑及憎水劑混合，經過壓制成型、固化處理及精確切割等一系列工藝步驟，最終制得的一種板狀建筑材料。巖棉板以其卓越的保溫隔熱性能、吸音降噪性能、高效吸熱性能、阻燃防火性能，以及優(yōu)異的高達98%的憎水性能而著稱。

4.2巖棉板燃燒熱值的檢測

在進行燃燒熱值試驗時，應先確認該樣品是勻質樣品還是非勻質樣品。如果是非勻質樣品，首先對該樣品進行分層，區(qū)分該樣品里面的主要組分和次要組分，并對每個組分（包括次要組分）分別進行評價。在大量樣品試驗過程中發(fā)現(xiàn)：大多數非勻質樣品中不只有一個主要組分和一個次要組分，往往包含2～3個主要或次要組分。這就需要在試驗過程中一一分層。如果非勻質樣品不能分層，那么委托方就需要提供原材料的各個組分。如果非勻質樣品可以分層，那么在試驗過程中進行分層時，需確保樣品的每個組分應與其他組分完全分離，必要時可以采用輔助工具，避免不同層間的成分相互粘附。

總熱值應以MJ/kg為單位表示。對于帶表皮的非均質樣品，當計算總熱值時，首先測量其表觀密度，當有不同組分時，先依次計算各組分的面密度，再依次將各組分的熱值轉換為MJ/m2進行表示，最終計算總熱值。

對于一個單獨的樣品，如勻質樣品巖棉板，應進行3次試驗。如果單個值的離散符合燃燒熱值規(guī)范判據要求，則試驗有效，取該3次測試結果的平均值，否則對2個備用試樣進行試驗，就是說對同一樣品，最多對5個試樣進行試驗。具體數據見表1。

5復合發(fā)泡水泥板燃燒熱值研究

5.1復合發(fā)泡水泥板的定義、特性和應用領域

復合發(fā)泡水泥板是一種采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥作為主要基材，并添加適量的礦物摻合料，經過發(fā)泡、養(yǎng)護及切割等一系列精細工藝加工而成的閉孔型輕質板材。該板材作為保溫系統(tǒng)核心材料，被應用于由粘結層、保溫隔熱層、抹面層和飾面層組成的建筑外墻外保溫隔熱系統(tǒng)中。

復合發(fā)泡水泥板在建筑節(jié)能保溫領域展現(xiàn)出了卓越的性能，它作為無機保溫材料，在試驗時產生吸熱反應，表明復合發(fā)泡水泥板具備完全的防火能力。該材料廣泛應用于各類建筑主體，包括建筑的屋面和外墻。

5.2復合發(fā)泡水泥板燃燒熱值的檢測

復合發(fā)泡水泥板作為勻質樣品，總熱值以MJ/kg表示。

對于復合發(fā)泡水泥板，應進行3次試驗。如果單個值的離散符合GB/T 14402-2007《建筑材料及制品的燃燒性能燃燒熱值的測定》的要求，則試驗有效，取該3次測試結果的平均值。經過大量試驗數據表明，復合發(fā)泡水泥板在量熱儀中發(fā)生吸熱反應，放入的樣品往往不能完全燃燒，大多數情況熱值出現(xiàn)負數，或者值很低，說明該種材料在氧彈中發(fā)生吸熱現(xiàn)象，表明復合發(fā)泡水泥板防火性能好[2]。具體數據見表2。

6建筑節(jié)能材料燃燒熱值檢測影響因素

6.1環(huán)境因素影響

試驗前，應將粉末試樣、苯甲酸標準物質和香煙紙放在溫度23±2℃，相對濕度50±5%的環(huán)境中進行狀態(tài)調節(jié)，一般不少于48 h；量熱儀、氧彈及其附件、蒸餾水或者去離子水，也需放在標準試驗條件下進行狀態(tài)調節(jié)。在水當量標定和樣品試驗過程中，要考慮狀態(tài)調節(jié)環(huán)境與試驗環(huán)境中溫度、濕度對樣品狀態(tài)的影響。如溫度是否符合標準要求，濕度是否穩(wěn)定，以及在選擇養(yǎng)護箱養(yǎng)護時，受儀器自身客觀因素影響，是否會存在養(yǎng)護48 h期間樣品過干、過濕情況，是否會導致樣品溫度、濕度狀態(tài)不均勻。

6.2水溫影響

試驗環(huán)境溫度與水溫度是否穩(wěn)定。水溫的穩(wěn)定是一個長期的過程，與環(huán)境溫度的穩(wěn)定息息相關。量熱儀中內筒水溫，前10 min內的連續(xù)讀數的偏差能否在±0.01K之內，將會直接影響水當量的標定次數和標定結果。大量試驗結果表明，5次標定數據越接近，試驗結果更易穩(wěn)定，更容易符合規(guī)范要求。水溫在前10 min內溫差越小，表明環(huán)境溫度與水溫越穩(wěn)定，越容易在5次標定出水當量，樣品試驗結果偏差越小。一般水溫48 h能穩(wěn)定，應能達到規(guī)范要求，但往往在實際試驗過程中，一般試驗室內很難在這么短的時間內達到要求，通常需要20天，甚至更長時間。應在氧彈中放入10 ml蒸餾水或者去離子水，用來吸收苯甲酸標準物質燃燒所釋放出來的酸性氣體。蒸餾水或者去離子水以及清洗氧彈所用的水，也需放入標準試驗環(huán)境中進行狀態(tài)調節(jié)，并保持水溫穩(wěn)定，避免使用與量熱儀內水溫偏差較大的水。

6.3稱量誤差影響

熱值試驗樣品與苯甲酸一般均稱量0.5 g，選用萬分之一天平，精確至0.1 mg。定期校準，選用200 g砝碼，為確保稱量樣品0.5 g的準確性，應使用高精度0.5 g砝碼進行稱量復核，以確保天平的準確性。天平自身的穩(wěn)定性能很重要。天平應放置在平穩(wěn)、安全、固定、防震的操作臺上，避免放置在有強烈震動和氣流的地方，同時避免陽光直射和灰塵污染。此外，應定期清潔天平，保持其干凈整潔。萬分之一天平的存放和使用環(huán)境應嚴格控制，確保天平的穩(wěn)定性和準確性。

6.4樣品放置狀態(tài)影響

當選用的苯甲酸標準物質為粉末狀態(tài)時，把試樣和苯甲酸充分混合后再放入坩堝；當選用的苯甲酸標準物質為丸片時，需考慮樣品和苯甲酸標準物質的放置狀態(tài)，不同的狀態(tài)對樣品是否能完全燃燒有較大的影響。經過不同樣品的反復試驗，結果表明，先放置苯甲酸標準物質丸片在坩堝底部中央，然后用小藥勺將樣品粉末分次并均勻地放在苯甲酸標準物質丸片周圍，苯甲酸標準物質丸片上方可有少量的薄薄一層樣品，這樣更易燃燒完全。同時，在點火絲固定在氧彈時，需要注意的是，輕柔地用點火絲慢慢撥開樣品粉末，使其輕輕接觸苯甲酸標準物質丸片，確保其點火成功并完全燃燒。

6.5點火絲長度影響

點火絲不宜過長，也不宜過短。首先，點火絲過長容易導致點火過程中碰到坩堝壁，導致點火失?。黄浯?，點火絲過長較易出現(xiàn)在點火過程中，導致點火絲熔進標準苯甲酸標準物質丸片中，從而點火失敗。

如果點火絲過短，在樣品裝入氧彈的過程中，若發(fā)生輕微晃動就會出現(xiàn)點火絲移位、點火絲接觸到坩堝壁、點火絲與標準苯甲酸標準物質丸片不接觸等情況，導致點火失敗，試驗失敗。

6.6氧氣影響

在氧彈內充入高純氧，壓力達到3.25 MPa左右。每次試驗的充氧壓力和充氧時間應盡量保持一致。在滿足規(guī)范要求的前提下，試驗中應盡可能選擇純度較高并且已去除其他可燃物質的高壓、高純氧。

6.7燃燒后樣品狀態(tài)影響

從儀器中取出氧彈后，需靜置10 min以進行泄壓處理，隨后方可打開氧彈。檢查樣品是否完全燃燒干凈，若氧彈內部觀察不到煤煙狀沉積物，且坩堝表面無殘留物，或者燃燒后樣品成球狀，并在氧彈中未發(fā)生爆炸等現(xiàn)象，則可判定試樣燃燒完全[3]。

7結論

本文對節(jié)能材料中的巖棉板、復合發(fā)泡水泥板燃燒熱值試驗結果的影響因素進行了研究。巖棉板、復合發(fā)泡水泥板在建筑和節(jié)能領域中扮演著重要的角色，通過對巖棉板和復合發(fā)泡水泥板燃燒熱值檢測方法的研究，以及對燃燒熱值試驗過程中環(huán)境因素影響、水溫影響、樣品在坩堝中放置狀態(tài)影響、稱量誤差影響、助燃物點火絲長度影響、氧氣純度以及充氧時間的影響的研究，可以更好地了解燃燒熱值試驗過程中的注意事項。未來的研究可以進一步完善和改進這些檢測方法，以滿足不斷發(fā)展的節(jié)能材料防火性能的要求。

參考文獻

[1]金凱，王一民.論建筑材料的燃燒熱值[J].建材發(fā)展導向，2011（10）：32.

[2]李玲利，劉海波，宋建偉，等.常用建筑材料的燃燒熱值淺析[J].中國建材科技，2009，18（6）：14-17.

[3]蔣瓊.新型建筑材料脫硫石膏砌塊砌體性能研究[J].科學與財富，2018（36）：244.