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GB/T 5907 消防基本術(shù)語 第一部分
GB/T 9978.1-2008 建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法 第1部分：通用要求（ISO 834-1：1999，MOD）
GB/T 5907和GB/T 9978.1確立的術(shù)語和定義適用于GB/T 9978的本部分。
4.1 概述
實(shí)際情況表明，對耐火試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序進(jìn)行一些簡化是必要的，以供所有實(shí)驗(yàn)室能在可控制條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并使試驗(yàn)結(jié)果獲得期望的可重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性。
某些可導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生一定程度偏差的因素，未包含在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)程序規(guī)定的范圍內(nèi)，在這一點(diǎn)上，材料與結(jié)構(gòu)的不同變化顯得尤其重要。已經(jīng)在本部分中確定的其他因素，在標(biāo)準(zhǔn)使用者能夠接受的能力范圍之內(nèi)。如果標(biāo)準(zhǔn)使用者對這些因素給予適當(dāng)?shù)年P(guān)注，就能夠?qū)⒃囼?yàn)程序的可重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性提高到一個可以接受的水平。
4.2 加熱模式
GB/T 9978.1-2008中6.1.1描述的試驗(yàn)爐內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線，與過去幾十年里一直使用的耐火試驗(yàn)時間-溫度曲線基本一致。采用諸如在火場中觀測到的已知熔點(diǎn)材料開始熔化的時間等作為參考因素，該溫度曲線與某些建筑火災(zāi)的實(shí)際火場溫度具有明顯的相關(guān)性。
標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線的實(shí)質(zhì)是提供一個能合理代表火災(zāi)發(fā)生條件的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境條件，在該試驗(yàn)環(huán)境條件下，可以比較建筑結(jié)構(gòu)中具有代表性的不同構(gòu)件的耐火性能。但要特別注意的是，標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)環(huán)境不一定代表了實(shí)際火災(zāi)發(fā)生的情況，也不一定表明建筑構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)條件下的耐火性能就是在真實(shí)火災(zāi)中的耐火性能。標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)只是在通常（正常）情況下，對建筑物的分隔構(gòu)件和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火性能進(jìn)行等級劃分。此外，耐火性能只與標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)的持續(xù)時間有關(guān)，與實(shí)際火災(zāi)的持續(xù)時間有關(guān)實(shí)際火災(zāi)環(huán)境的加熱條件與標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)的加熱條件之間的聯(lián)系，以及火災(zāi)后的環(huán)境冷卻溫度曲線等信息，可參見參考文獻(xiàn)［1］的內(nèi)容。
值得注意的是，標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線可以用一個指數(shù)公式來描述，該曲線非常接近于式（1）所示的曲線，此公式表示方式比較有利于計(jì)算。
T=345lg(480t+1) ……………………………………………………（1）
式中：
T——溫度升高值，單位為攝氏度（℃）；
t——溫度升高值達(dá)到T時所持續(xù)的升溫時間，單位為小時（h）。
公式（1）可以變換成：
T=1325(1-0.325e-0.2t-0.204e-1.7t-0.471e-19t) ……………………(2)
式中：
T——溫度升高值，單位為攝氏度（℃）；
t——溫度升高值達(dá)到T時所持續(xù)的升溫時間，單位為小時（h）。
采用試驗(yàn)記錄的實(shí)際升溫曲線的面積和上述標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線的面積進(jìn)行比較，可以獲得試驗(yàn)爐內(nèi)溫度偏差，用de表示，如GB/T 9978.1--2008中6.1.2所述，可以通過對標(biāo)繪點(diǎn)使用求面儀測量得到，或采用辛普森法則和梯形法進(jìn)行計(jì)算而獲得。
GB/T 9978.1-2008中6.1.1描述的升溫條件是本部分中要求的構(gòu)件耐火試驗(yàn)的溫度條件，不適合于代表真實(shí)的火災(zāi)環(huán)境溫度條件，例如含有烴類燃料的火災(zāi)。含有烴類燃料的火災(zāi)環(huán)境更適合于用非建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來描述。最近提出的關(guān)于烴類火災(zāi)的升溫條件，舉例如下：
T = 1 100(1-0.325e-0.166t-0.204e-1.14t-0.471e-15.833t)…………(3)
式中：
T——溫度升高值，單位為攝氏度（℃）；
t——溫度升高值達(dá)到T時所持續(xù)的升溫時間，單位為小時（h）。
實(shí)際應(yīng)用時，式（3）可以表示為：
T=1100(1-0.33e-0.1t) ……………………………………………………（4）
式中：
T——溫度升高值，單位為攝氏度（℃）；
t——溫度升高值達(dá)到T時所持續(xù)的升溫時間，單位為小時（h）。
4.3 耐火試驗(yàn)爐
GB/T 9978.1-2008中6.1.1描述的升溫條件，不足以確保采用不同設(shè)計(jì)方案制造的耐火試驗(yàn)爐對試件提供同樣的耐火試驗(yàn)環(huán)境，也不足以確保從這些不同的耐火試驗(yàn)爐得到試件試驗(yàn)結(jié)果的一致性。
用來控制試驗(yàn)爐溫度的熱電偶處在一個動態(tài)熱平衡狀態(tài)的環(huán)境中，受到加熱爐內(nèi)存在的熱輻射和熱對流的影響。通過對流把熱量傳遞到一個無遮蔽物體的過程，取決于受熱物體的大小和形狀，通常小的受熱物體（如熱電偶接頭）的溫度要高于大的受熱物體（如試件）的溫度。因而對流熱對熱電偶溫度有較大的影響，傳遞到試件的熱量主要受到試驗(yàn)爐爐壁輻射熱和火焰輻射熱的影響。
試驗(yàn)爐中，同時存在氣體熱輻射和爐壁表面之間的熱輻射。氣體熱輻射取決于試驗(yàn)爐內(nèi)的溫度和氣體的吸收特性，同時受可見火焰部分的輻射影響顯著。
試驗(yàn)爐爐壁表面之間的熱輻射取決于爐壁的溫度、爐壁的吸收特性與發(fā)射特性以及試驗(yàn)爐的大小和構(gòu)造。因此，試驗(yàn)爐爐壁的溫度取決于其熱力學(xué)特性。
對任一物體的對流熱傳遞，取決于該物體所在局部環(huán)境氣體溫度與該物體表面溫度的差異以及氣體的流速。
試驗(yàn)爐內(nèi)氣體產(chǎn)生的輻射熱與其溫度相關(guān)，試件吸收的輻射熱是試驗(yàn)爐內(nèi)氣體輻射熱和試驗(yàn)爐爐壁輻射熱的總和。后者開始時很小，隨著爐壁溫度的升高而逐漸增加。本部分中描述的熱電偶很小，適宜于測量氣體溫度。另一方面，試件溫度對輻射熱更為敏感。
根據(jù)上述討論，在不同測試機(jī)構(gòu)中使用本部分的試驗(yàn)要求時，為了實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果的一致性，其最終的解決方法是使用標(biāo)準(zhǔn)的測試機(jī)構(gòu)對耐火試驗(yàn)爐進(jìn)行理想化設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)應(yīng)精細(xì)到試驗(yàn)爐尺寸、構(gòu)造、材料、建造技術(shù)以及使用燃料的類型等方面。
有一種方法可以減少目前在用耐火試驗(yàn)爐之間存在的試驗(yàn)結(jié)果不一致的問題。采用溫度易隨爐內(nèi)氣體溫度變化而變化的熱惰性材料，把耐火試驗(yàn)爐爐壁表面填滿，該材料的特征性能應(yīng)符合GB/T 9978.1-2008中5.2的規(guī)定。這樣，試驗(yàn)爐內(nèi)氣體和試驗(yàn)爐爐壁之間的溫差會降低，由燃料供給的不斷增加的熱量，通過試驗(yàn)爐爐壁輻射到達(dá)試件表面。因而，采用不同設(shè)計(jì)的耐火試驗(yàn)爐，測試相同試件得到的耐火試驗(yàn)結(jié)果的可通用性會得到加強(qiáng)。
在可能的情況下，應(yīng)重新檢查、優(yōu)化現(xiàn)有耐火試驗(yàn)爐有關(guān)燃料噴嘴和可能使用燃料的設(shè)計(jì)方案，以避免可能導(dǎo)致試件表面受熱不均的氣流紊亂和相關(guān)壓力波動的發(fā)生。
盡管GB/T 9978.1-2008中5.5.1.1對用于測量并控制爐內(nèi)溫度的熱電偶設(shè)計(jì)有所說明，但仍然建議在試驗(yàn)操作中盡可能使用對于輻射熱和對流熱綜合效應(yīng)更為敏感的熱電偶，以進(jìn)一步減少試驗(yàn)爐熱性能變化帶來的影響。
為了完善試驗(yàn)結(jié)果的一致性，調(diào)整現(xiàn)有試驗(yàn)爐設(shè)計(jì)的最為有效的“工具”之一是使用校準(zhǔn)程序（見4.12）。
4.4 試件養(yǎng)護(hù)
4.4.1 混凝土材料非標(biāo)準(zhǔn)含水量的校正
GB/T 9978.1-2008中7.4規(guī)定，試驗(yàn)時，試件的含水量應(yīng)與通常的實(shí)際使用情況一致。
除非在有持續(xù)空調(diào)和中央供暖系統(tǒng)的建筑物中，否則，建筑構(gòu)件均暴露在空氣中，不同程度地受到大氣環(huán)境溫度和/或濕氣條件的循環(huán)影響。構(gòu)件所使用材料的性能及其尺寸，決定了構(gòu)件含水量達(dá)到平衡條件時受到環(huán)境濕度影響而波動的程度。
把試件的養(yǎng)護(hù)條件與其在通常情況下的使用條件進(jìn)行比較，可以得到試件在養(yǎng)護(hù)前后的含水量變化量，尤其是構(gòu)件中具有高吸濕能力的吸濕性組分，如普通水泥、石音和木材等，其含水量變化量尤為明顯。但是，對于GB/T 9978.1-2008中7.4描述的內(nèi)容，在普通無機(jī)建筑材料制品中，只有含有水分的普通水泥產(chǎn)品的耐火試驗(yàn)結(jié)果會受到其含水量變化的影響。
為了比較試驗(yàn)結(jié)果，試件含水量需要在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行調(diào)節(jié)，即把試件置于溫度為（23±5）℃、相對濕度為（50±20）％的大氣環(huán)境條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到平衡含水量。
如果已知試件在某一含水量下按隔熱性判定的耐火極限，則可根據(jù)公式（5）計(jì)算該試件在其他含水量下的耐火極限：
Td2+Td(4+4b×Φ-TΦ)-4TΦ=0 …………………………………………(5)
式中：
Φ——試件的單位體積含水量；
TΦ——試件在含水量為Φ時的耐火極限，單位為小時（h）；
Td——試件在烘箱干燥條件下干燥后的耐火極限，單位為小時（h）；
b——隨試件滲透性能而變化的因素。對于磚、密實(shí)混凝土和噴射混凝土試件，b取5.5；對于輕質(zhì)混凝土試件，b取8.0；對于加氣混凝土試件，b取10.0。
根據(jù)試件在某一含水量下按隔熱性判定的耐火極限值來計(jì)算該試件在其他含水量下的耐火極限，也可以通過使用參考文獻(xiàn)［2］和［3］中描述的方法來求得。
如果采用人工干燥技術(shù)使試件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下的平衡含水量，則進(jìn)行試件調(diào)節(jié)工作的試驗(yàn)室有責(zé)任避免采用可能明顯影響試件組分性能的試驗(yàn)程序。
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