建筑材料燃燒熱值試驗(yàn)方法

1、建筑材料燃燒熱值試驗(yàn)方法本標(biāo)準(zhǔn)參照采用 ISO 1716-1973建筑材料熱值的測(cè)定1 主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑材料總?cè)紵裏嶂档亩x、測(cè)定方法和燃燒熱值的定義、計(jì) 算方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑材料燃燒熱值的測(cè)定。2 術(shù)語(yǔ)和符號(hào) 某種材料完全燃燒時(shí)放出的熱量，不僅與該材料的質(zhì)量、燃燒產(chǎn)物的狀態(tài)有 關(guān)，而且還與燃燒時(shí)在恒容下還是恒壓下進(jìn)行有關(guān)。 本標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)的熱值為在氧彈中測(cè)得的恒容燃燒熱。2.1 術(shù)語(yǔ)a. 總?cè)紵裏嶂担ㄒ韵潞?jiǎn)稱(chēng)總熱值） 單位質(zhì)量的材料完全燃燒，并當(dāng)其燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽 （包括材料中所含水 分生成的水蒸汽和材料組成中所含的氫燃燒時(shí)生成的水蒸汽）均凝結(jié)為液態(tài)時(shí)放 出的熱量，被定

2、義為該材料的總?cè)紵裏嶂怠. 燃燒熱值（以下簡(jiǎn)稱(chēng)熱值） 單位質(zhì)量的材料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽（包括材料中所含水分生 成的水蒸汽和材料組成中所含的氫燃燒時(shí)生成的水蒸氣） 仍以氣態(tài)形式存在時(shí)所 放出的熱量， 被定義為該材料的燃燒熱值。 它在數(shù)值上等于總熱值減去材料燃燒 后所生成的水蒸氣在氧彈內(nèi)凝結(jié)為水時(shí)所釋放出的汽化潛熱的差值。c. 量熱計(jì)熱容量量熱系統(tǒng)在試驗(yàn)條件下溫度升高 1C所需要的熱量被定義為該量熱計(jì)的熱 容量。其值通過(guò)量熱基準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸在相同的試驗(yàn)條件下進(jìn)行校正試驗(yàn)而得到。 量熱系統(tǒng)包括量熱計(jì)內(nèi)筒中的水及測(cè)定過(guò)程中溫度發(fā)生變化的所有部分。d. 量熱基準(zhǔn)物質(zhì) 用于標(biāo)定量熱計(jì)熱容量的基

3、準(zhǔn)物質(zhì)。本標(biāo)準(zhǔn)指一等量熱標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸。2.2 符號(hào)Qzr總熱值， kJ/kg；Qjr熱值， kJ/kg；E 用苯甲酸作為基準(zhǔn)物，并按儀器使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定所測(cè)得的量熱計(jì)熱容量，KJ/C；ti主期開(kāi)始時(shí)量熱計(jì)內(nèi)筒的水溫，C；tm主期中量熱計(jì)內(nèi)筒的最高水溫，C；c 量熱計(jì)內(nèi)筒與恒溫室外筒之間的熱交換正值，C；C 附加熱量校正值， kJ；m 試樣質(zhì)量， kg；n 主期持續(xù)時(shí)間， s；n從主期開(kāi)始到溫度增加等于 0.6（tm-ti）這一時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間，s；V試驗(yàn)初期的平均溫度變化率，C/s；V 試驗(yàn)期末的平均溫度變化率，C/s；ma附加物質(zhì)的質(zhì)量， kg；mf點(diǎn)火絲的質(zhì)量， kg；Hoa附加物質(zhì)的熱值，

4、kJ/kg；Hof點(diǎn)火絲的熱值，kJ/kg；Hon試樣在氧彈中燃燒時(shí)氧彈內(nèi)生成 HNO3的生成熱，kJ；F 試樣中的氫含量，;q 試樣燃燒后在氧彈內(nèi)所凝結(jié)的水放出的汽化潛熱，kJ/kg。3 試驗(yàn)環(huán)境條件a. 試驗(yàn)室應(yīng)設(shè)在一單獨(dú)房間，并且不得在同一房間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行其他試驗(yàn)項(xiàng) 目的測(cè)定。b. 實(shí)驗(yàn)室室溫應(yīng)保持在 1535C范圍內(nèi)，并且每次測(cè)定時(shí)室溫變化不得超 過(guò) 1C。c. 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)無(wú)強(qiáng)烈的空氣對(duì)流，不應(yīng)有強(qiáng)烈的熱源和風(fēng)扇，試驗(yàn)過(guò)程中 應(yīng)避免開(kāi)啟門(mén)窗。d. 試驗(yàn)室應(yīng)避免陽(yáng)光直射，否則量熱計(jì)應(yīng)放在不受陽(yáng)光直射的位置。4 儀器設(shè)備4.1 氧彈式量熱計(jì)（見(jiàn)圖 1）1 內(nèi)筒；2攪拌器；3 外筒；4攪拌電機(jī)

5、；5 外筒溫度計(jì);6內(nèi)筒蓋；7電極；8測(cè)溫裝置；9 氧彈；10絕熱支柱圖 1 氧彈式量熱計(jì)圖 2 氧彈1進(jìn)氣管；2進(jìn)氣閥；3電極；4排氣閥；5燃燒擋板；6坩堝架；7 坩堝；b. 供氧彈使用的量熱計(jì)內(nèi)筒：內(nèi)外表面拋光，帶全套配件。c. 量熱計(jì)外筒（水夾套）：配件齊全。d. 恒速攪拌器：配件齊全。e. 溫度測(cè)量裝置：用于測(cè)量量熱計(jì)內(nèi)筒水溫，其精度要求為0.002C。f. 點(diǎn)火裝置：其電壓不超過(guò) 20V。4.2 天平a. 分析天平：最大稱(chēng)量 200g,分度值：0.1mg。b. 工業(yè)天平：最大稱(chēng)量 5kg，分度值：25mg。4.3 附屬設(shè)備a. 氧氣鋼瓶。b. 氧氣減壓器和氧氣導(dǎo)管。c. 鉑坩堝，鎳-

6、鉻坩堝或二氧化硅坩堝及其他耐熱耐腐蝕和耐氧化材料制 成、并能放置試樣的器皿。d. 普通水銀溫度計(jì)：測(cè)試范圍 050C,分度值 0.20.5C。5 試劑和材料a. 氧氣：含量99.0%，并且不應(yīng)含有可燃成分，因此不允許使用電解氧。b. 苯甲酸：經(jīng)計(jì)量機(jī)關(guān)鑒定并標(biāo)明熱值的苯甲酸。在4050C烘箱中放置34h 并冷卻后在壓片機(jī)上壓成 0.91.1g 的苯甲酸片，放入干燥器中備用。c. 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，c（NaOH）=0.1mol/L。d. 酚酞指示劑，0.1%。e. 點(diǎn)火絲：直徑 0.1mm 左右的鉑、銅、鎳鉻絲或其他已知熱值的金屬絲，將其剪成長(zhǎng)度為 80100mm 的小段，放在分析天平上稱(chēng)量（精

7、確到 0.1mg）并 計(jì)算出相應(yīng)的熱值。f. 擦鏡紙：使用前先測(cè)出其熱值。方法如下：取約 1g 擦鏡紙，在分析天平 上稱(chēng)量（精確至 O.lmg）后，用手團(tuán)緊，放入坩堝中，然后按本標(biāo)準(zhǔn)第 7.1.27.1.7 條所規(guī)定的步驟測(cè)定其熱值。取兩次結(jié)果的平均值為標(biāo)定值。6 試樣準(zhǔn)備。6.1 制樣用手用鋼鋸在受檢材料的不同位置上沿著與材料表面垂直的方向鋸開(kāi) 若干長(zhǎng)短不一的小口， 鋸材料時(shí)應(yīng)使鋸條運(yùn)動(dòng)方向盡可能與材料表面垂直， 以保 證所取試樣的代表性。收集鋸下的粉末，將其充分和勻，再經(jīng) 2 3 次縮樣后， 留取 10g 左右試樣。其他可制取有代表性試樣的方法也可采用。6.2 狀態(tài)調(diào)節(jié)將制好的試樣放入溫度

8、為 232C、相對(duì)濕度為 505%的環(huán)境中狀態(tài)調(diào)節(jié)20h 后再移入不放干燥劑的干燥器（或其他密閉容器）中存放備用。7 總熱值的測(cè)定7.1 測(cè)定步驟7.1.1 在分析天平上精確稱(chēng)取已經(jīng)狀態(tài)調(diào)節(jié)的建材試樣 1.01.2g（精確至O.lmg）。用已精確稱(chēng)量至 0.1mg 并已知熱值的擦鏡紙包裹稱(chēng)好的試樣， 包裹試樣時(shí)應(yīng)注意盡量包緊， 使試樣與擦鏡紙緊密接觸， 以保證試樣完全燃燒。 將包好的 試樣放入坩堝內(nèi)，并用手壓緊待用。 擦鏡紙的用量視試樣中含可燃成分多少而定， 一般為 0.51.5g,總的原則是使所取式樣和擦鏡紙?jiān)谘鯊椫型耆紵笠鸬?內(nèi)筒溫升在1.53OC左右。7.1.2 取一段已知質(zhì)量和熱

9、值的點(diǎn)火絲，將其兩端分別接在氧彈得兩個(gè)電極柱 上，注意保持良好接觸， 再把放有試樣的坩堝放在坩堝支架上。 調(diào)節(jié)下垂的點(diǎn)火 絲與試樣良好接觸， 并注意切勿使點(diǎn)火絲與坩堝相碰， 以免形成短路， 燒毀坩堝 支架，同時(shí)還應(yīng)注意防止兩電極間以及坩堝同另一電極之間的短路。7.1.3 向氧彈內(nèi)加入 10mL 蒸餾水，將已裝好試樣和點(diǎn)火絲的彈頭輕輕放入彈 內(nèi)，小心擰緊彈蓋， 注意避免坩堝和點(diǎn)火絲的位置因受震動(dòng)改變而使點(diǎn)火絲和試 樣脫開(kāi)。接上氧氣導(dǎo)管，先以一股緩慢的氧氣流驅(qū)盡彈內(nèi)空氣后，關(guān)閉排氣閥， 再往氧彈內(nèi)緩緩充入氧氣，直至彈內(nèi)壓力達(dá) 2.5Mpa。對(duì)于難燃材料，彈內(nèi)壓力 應(yīng)充至 3.03.2Mpa。7.1

10、.4 向內(nèi)筒中加入一定量蒸餾水，蒸餾水的量以放入氧彈后氧彈蓋的頂面（不 包括突出的氧氣閥和電極） 淹沒(méi)在水面下 1020mm 為準(zhǔn)。每次試驗(yàn)時(shí)的內(nèi)筒水 量都必須與標(biāo)定熱容量時(shí)的內(nèi)筒水量一致（相差 1g 以?xún)?nèi)）。水量用稱(chēng)量法測(cè)定，在工業(yè)天平上精確稱(chēng)量至 1g。調(diào)節(jié)內(nèi)筒水溫，使其比外筒水溫低 0.71.0C。外筒水溫應(yīng)與室溫盡量接近，相 差不得超過(guò) 1C。7.1.5 將裝好水的內(nèi)筒放入量熱計(jì)的外筒（水夾套）內(nèi)再放進(jìn)已充好氧的氧彈， 裝好攪拌器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 把氧彈的點(diǎn)火電極與點(diǎn)火電路接好， 蓋上筒蓋， 通過(guò) 蓋上的小孔把溫度測(cè)量裝置插入內(nèi)筒中。7.1.6 開(kāi)啟攪拌器，攪拌速度與標(biāo)定熱容量時(shí)相同。

11、3min 后開(kāi)始計(jì)時(shí)，并讀取 紀(jì)錄內(nèi)筒水溫。每分鐘進(jìn)行 1 次，連續(xù)讀取 5min，這一階段為熱值試驗(yàn)初期。 帶有微電腦的氧彈式量熱計(jì)則按其操作說(shuō)明書(shū)啟動(dòng)測(cè)溫程序。初期結(jié)束后立即閉合點(diǎn)火電路進(jìn)行點(diǎn)火，熱值試驗(yàn)隨即進(jìn)入主期，記錄此時(shí)內(nèi)筒水溫 ti,以后每 30s 紀(jì)錄 1 次。注意觀(guān)察內(nèi)筒溫度，如 30s 內(nèi)溫度急劇上升，則表明點(diǎn)火成功，試驗(yàn)可繼續(xù) 進(jìn)行，否則應(yīng)立即停止試驗(yàn)。內(nèi)筒水溫達(dá)到最高值 tm時(shí)，試驗(yàn)自動(dòng)進(jìn)入末期，內(nèi)筒水溫逐漸開(kāi)始下降。此時(shí)水溫變化應(yīng)每分鐘紀(jì)錄 1 次，共紀(jì)錄 5min。5min 后關(guān)閉攪拌器并記錄此時(shí) 室溫和外筒水溫。7.1.7 取出氧彈，開(kāi)啟排氣閥，緩慢排出燃燒廢氣后卸

12、下彈蓋，仔細(xì)觀(guān)察彈筒和 坩堝內(nèi)部。如有試樣燃燒不完全的跡象，試驗(yàn)應(yīng)作廢。找出未燃燒完的點(diǎn)火絲， 稱(chēng)量(精確至 O.lmg),計(jì)算已燃燒點(diǎn)火絲在氧彈中放出的熱量。用蒸餾水沖洗彈內(nèi)各部分、排氣閥、坩堝內(nèi)外和燃燒殘?jiān)?。將全部洗滌液共約 100mL 收集在一只燒杯中，并用 0.1mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定以測(cè)定所生 成的硝酸。消耗 1mL0.1mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的硝酸的生成熱為 5.987J。7.2 結(jié)果計(jì)算普通氧彈式量熱計(jì) 試驗(yàn)的總熱值由下式計(jì)算：mE t t c CQ kJ kgm izr- + -= ( )( / ) ?( 1 )式中：c= (n-n)V n VC= maHoa+

13、mfHof+ Hon帶微電腦的氧彈式量熱計(jì) 按儀器使用說(shuō)明書(shū)的要求通過(guò)鍵盤(pán)向電腦輸入熱容量、試樣質(zhì)量和附加熱量 等有關(guān)數(shù)據(jù)， 電腦根據(jù)這些數(shù)據(jù)和試驗(yàn)過(guò)程中自行紀(jì)錄的溫升數(shù)據(jù)， 即可自動(dòng)進(jìn) 行溫度校正和總熱值 Qzr的計(jì)算，并自動(dòng)顯示計(jì)算結(jié)果。7.3 試樣數(shù)目和重復(fù)試驗(yàn)差值熱值試驗(yàn)共需 3 個(gè)平均試樣。每?jī)蓚€(gè)平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差值不得大于167kJ/kg，否則整個(gè)試驗(yàn)應(yīng)予重做。7.4 測(cè)定結(jié)果表達(dá)當(dāng)某材料的 3 個(gè)平均試樣的 3 次熱值試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)試驗(yàn)差值符合 7.3 條的 規(guī)定時(shí)，則以這 3 次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為該材料的總熱值。8熱值的計(jì)算8.1 材料在氧彈中燃燒后凝結(jié)水的汽化潛熱的計(jì)算79-796e3a322c07-Numbered_70132fb9-c030-47c4-ac86-氫含量的測(cè)定按 6.1 條規(guī)定制成有代表性的粉末狀試樣并按 6.2 條規(guī)定進(jìn)行狀態(tài)調(diào)解，再 用微量分析來(lái)測(cè)定材料組成中氫的含量 F。氫含量的測(cè)量共進(jìn)行兩次，兩次測(cè)定結(jié)果的允許誤差應(yīng)不超過(guò)0.15%。79-796e3a322c07-Numbered_70132fb9-c030-47c4-ac86-凝結(jié)水汽化潛熱的計(jì)算q(kJ/kg)=218.13F ? ( 2)8.2熱值計(jì)算Qjr（kJ/kg）=Qzrq ?（3）9 試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：a. 試