建筑材料燃烧性能大揭秘：燃烧热值测定标准与实战案例解析

标准名称：GB/T 20973-2007 建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定

1. 标准概述

GB/T 20973-2007 是中国国家标准，规定了建筑材料及制品燃烧性能中燃烧热值的测定方法。该标准适用于建筑材料及制品的燃烧性能评估，通过测定燃烧热值来评价材料的燃烧特性。

2. 标准内容

2.1 范围

该标准适用于建筑材料及制品的燃烧热值测定，包括但不限于木材、塑料、纤维板、石膏板等。

2.2 术语和定义

• 燃烧热值：单位质量的材料在完全燃烧时释放的热量。
• 高热值：材料在燃烧过程中释放的总热量，包括燃烧产物中的水蒸气冷凝释放的热量。
• 低热值：材料在燃烧过程中释放的总热量，不包括燃烧产物中的水蒸气冷凝释放的热量。

2.3 原理

通过氧弹量热仪测定材料在完全燃烧时释放的热量，计算出燃烧热值。

2.4 仪器设备

• 氧弹量热仪：用于测定燃烧热值的主要设备。
• 天平：用于称量样品，精度要求为0.0001g。
• 温度计：用于测量温度，精度要求为0.001℃。

2.5 试样制备

• 样品尺寸：样品应为规则形状，尺寸为10mm×10mm×10mm。
• 样品数量：每个样品至少准备3个平行样品。

2.6 试验步骤

1. 样品称量：精确称量样品质量。
2. 氧弹充氧：将样品放入氧弹中，充入氧气。
3. 燃烧测定：启动氧弹量热仪，记录燃烧过程中的温度变化。
4. 数据处理：根据温度变化计算燃烧热值。

2.7 结果计算

燃烧热值的计算公式如下： [ Q = \frac{(T_2 - T_1) \times C}{m} ] 其中：

• ( Q ) 为燃烧热值（J/g）
• ( T_2 ) 为燃烧结束时的温度（℃）
• ( T_1 ) 为燃烧开始时的温度（℃）
• ( C ) 为氧弹量热仪的热容（J/℃）
• ( m ) 为样品质量（g）

2.8 精密度和准确度

• 重复性：同一实验室的重复性应在±2%以内。
• 再现性：不同实验室的再现性应在±5%以内。

3. 案例分析

案例1：木材燃烧热值测定

样品：松木板 试验步骤：

1. 制备10mm×10mm×10mm的松木样品。
2. 称量样品质量为0.5g。
3. 将样品放入氧弹中，充入氧气。
4. 启动氧弹量热仪，记录燃烧过程中的温度变化。
5. 计算燃烧热值。

结果：

• 燃烧开始温度 ( T_1 ) = 25.00℃
• 燃烧结束温度 ( T_2 ) = 27.50℃
• 氧弹量热仪的热容 ( C ) = 10000 J/℃
• 样品质量 ( m ) = 0.5g

计算燃烧热值： [ Q = \frac{(27.50 - 25.00) \times 10000}{0.5} = 50000 \text{ J/g} ]

结论：松木的燃烧热值为50000 J/g。

案例2：塑料燃烧热值测定

样品：聚乙烯（PE） 试验步骤：

1. 制备10mm×10mm×10mm的聚乙烯样品。
2. 称量样品质量为0.3g。
3. 将样品放入氧弹中，充入氧气。
4. 启动氧弹量热仪，记录燃烧过程中的温度变化。
5. 计算燃烧热值。

结果：

• 燃烧开始温度 ( T_1 ) = 25.00℃
• 燃烧结束温度 ( T_2 ) = 28.00℃
• 氧弹量热仪的热容 ( C ) = 10000 J/℃
• 样品质量 ( m ) = 0.3g

计算燃烧热值： [ Q = \frac{(28.00 - 25.00) \times 10000}{0.3} = 100000 \text{ J/g} ]

结论：聚乙烯的燃烧热值为100000 J/g。

4. 总结

GB/T 20973-2007 标准为建筑材料及制品的燃烧热值测定提供了详细的方法和步骤。通过该标准，可以准确测定材料的燃烧热值，为建筑材料的燃烧性能评估提供科学依据。