第三章 建築材料性質標準試驗項目與內容
第一節 火焰散怖參數
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，垂直側向延燒可由ISO 5658、ASTM E1321試驗法實驗而得，垂直向下延燒可由CNS 14819、
ASTM E162、ASTM D3675試驗法實驗而得，地坪水平延燒可由ASTM E648
試驗法實驗而得，表3-1至表3-3分別就垂直側向延燒、垂直向下延燒 及 地 坪 水 平 延 燒 測 試 標 準 之 比 較 ， 在 垂 直 向 下 延 燒 已 訂 有 CNS 14819，由表3-2顯示此標準係參考ASTM所制訂，因此本研究將以垂直 側向延燒及地坪水平延燒進行測試法探討及其CNS化。
表 3-1 垂直側向延燒測試標準比較
測試標準 ISO 5658 part2 ASTM E1321
試片 800㎜長×155㎜寬試片3片
試片位置 直立於試片夾中
熱源 瓦斯燃氣輻射熱板
測試持續時間 30 min或
火焰鋒面停止或 火焰延燒至試片末端
火焰延燒至試片末端或 自熄因而停止延試片延燒
結論 平均持續燃燒熱＊
熄滅臨界熱通量
最小表面引燃熱通量、溫度 及側向散佈
有效熱慣性
側向火焰散佈之火焰加熱 參數
引燃時間
側向火焰散佈速度
＊ 持續燃燒熱=試驗開始時間 ×實際火焰鋒面之公稱熱通量，單位是MJ/㎡.
表 3-2 垂直向下延燒測試標準比較
測試標準 CNS 14819 ASTM E162 ASTM D3675
試片 460㎜長×150㎜寬4片
試片位置 傾斜於試片夾中
熱源 瓦斯燃氣輻射熱板
測試持續時間 當火焰到達380㎜處或
暴露期間達15min
結論 火焰擴散因素
放熱因素 火焰擴散指數
表 3-3 地坪水平延燒測試標準比較
測試標準 ASTM E648 ISO 9239-1 ISO 9239-2 1050㎜長×230㎜寬 (1994)所作之比較，原 ISO 5658 (1991)分為兩部分，part1 與 ASTM E1317 相同(即不需作引燃試驗)；part2 與 ASTM E1321 同，必需作引 燃試驗；但 1993 年修訂板，part2 也修改成不需作引燃試驗，且以 測試持續燃燒熱與熄滅臨界熱通量為主，較傾向產品性質測試，part1 修改為火焰延燒指引。ASTM E1321 所測得引燃、側向火焰延燒、有 效熱慣性，皆為火災模擬之材料燃燒參數設定所須測試值，另由 ISO
備考 1.本試驗用來量測及描述材料、產品或組件在條件控制下的熱 及火焰的反應，不能用來描述或評估材料、產品或組件的真 實著火情形下的火災和著火風險。然而對特殊終端用途所需 火災及著火風險的各種因素評估，本試驗結果可列入火災及 著火風險評估因素。
2.本試驗法不會詳述所有安全考量，本試驗使用者在使用此標準 前，必須負責建立此標準的安全衛生規定並在使用前決定使 用上的管理限制。
3.本試驗法中{}內係英制。
2.試驗方法摘要
2.1 本試驗法包含兩個測試程序；一為量測引燃，另一量測側向火 焰延燒。以一與試體傾斜15°之配有瓦斯及空氣的直立輻射熱源
，加熱在垂直安裝之試體(如圖3-1)。
2.1.1 引燃試驗，由一系列150+0，-5㎜×150+0，-5㎜之試體(如 圖3-1(a)，暴露在一接近均勻的輻照度(如圖3-2)，並且以 附屬火焰引燃(如圖3-3)，用以決定引燃性。
圖例
1 與試體成15°角之垂直輻射熱板 2 試體
3 試片夾具
4 試片夾具支承框架 5 把手
6 焰鋒 7 引火火焰
(a)引燃與火焰散佈試驗 (b)延燒性試驗 圖 3-1 試驗示意圖
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0 200 400 600 800
x,DISTANCE ON SPECMEN(mm)
圖 3-2 在試體上之常態熱通量
圖 3-3 引燃性試驗之引燃裝配
2.1.2 火焰散佈與延燒性質試驗，由一150+0，-5㎜×800+0，-5
㎜之試體(如圖3-1(a)(b))，暴露在由一燃氣提供輻射熱通 量梯度之輻射板 (如圖3-2)前；將引燃火源置於試體較熱 的一端以引燃由表面釋出的揮發性氣體。此試驗提供觀查 延燒速度、火焰熄滅狀況、煙道燃氣溫度成長、持續燃燒 熱、火焰熄滅臨界通量、試體燃燒期間熱釋放。
3.用語釋義：
3.1 平均持續燃燒熱(Qsb)：量測數個特定位置之持續燃燒熱值之平 均，單位(MJ/㎡)。
3.2 背板：與試體相同長度與寬度之不燃性絕緣板，於試驗期間裝 置於試體後面，以滿足理論分析假設無穿透試體之熱損。
3.3 臨界熄滅熱通量(CFE)：沿著試體表面中心線，火焰延燒停止
，然後熄滅之位置，此位置所對應之熱通量，即是臨界熄滅熱
通量，單位(kW/㎡)，熱通量值以不燃性校正板所量測為準。
3.4 暴露表面：試驗條件下試體之受熱面。
3.5 火焰前端：延著試體長度方向，持續火焰所延伸最遠位置。
3.6 閃火：在試體表面持續時間小於1sec的火焰。
3.7 持續燃燒熱：從試體開始暴露到火焰前到達一特定位置的時間
，乘以該位置之熱通量，即是持續燃燒熱，單位(MJ/㎡)。熱通 量值以不燃性校正板所量測為準。
3.8 輻照度：(表面上之一點)照射到表面一點處的微元上的輻射熱 通量除以該微元面積。
3.9 輻射熱通量：以輻射形式所進行放射、傳輸及接收的功率。
3.10延燒火焰：在外加輻射熱通量影響下，火焰前端在試體表面上 傳播。
3.11 持續燃燒火焰：在試體表面持續時間大於4sec的火焰。
3.12 暫時燃燒火焰：在試體表面持續時間在1~4sec之間的火焰。
3.13 火焰測向延燒：火焰前端在試體側面方向上燃燒的長度。
4.儀器及裝備
測試裝置(參閱圖3-4)包含4個主要部份：輻射加熱面板支撐框架
、試體支撐框架、試體架及引燃火源。其中輻射加熱面板支撐框架與 試體支撐框架相互連結，以便將測試試體插入與輻射加熱面板相對配 置之需求位置。
圖 3-4 測試裝置示意圖
4.1輻射加熱面板支撐框架
此框架用於支撐輻射加熱面板與必要的瓦斯與空氣管道、安全設施
、調整器及流量計。
4.1.1 鋼管框架
如圖3-4所示由40㎜×40㎜方形鋼管組成，將輻射加熱面板垂直撐 起，其面板中心約離地板1.2±0.1m。輻射面的表面和支撐框架前 緣間的角度為15±3° 。
4.1.2 輻射加熱面板
輻射加熱面板是由一組多孔耐火陶瓷組成，裝配在不銹鋼氣壓室 前面，提供約為480mm×280mm的平整發熱輻射表面。氣壓室應包 含擋板及擴散器，將瓦斯與空氣均勻混合分佈於輻射加熱面板表 面。輻射加熱面板前應佈置一層金屬絲網，以增加輻照度。
4.1.3 氣體和空氣的供應
燃燒用瓦斯和空氣藉由適當的壓力及流量調節器，安全裝備和流 量控制系統等，傳送至發熱輻射加熱面板。
適當的供給系統包括如下：
(1)至少以1.0 l/s的流量供應天然瓦斯、甲烷或丙烷，壓力應能 克服經過之管線、調節器、控制閥、流量計、輻射加熱面板 等的壓力損耗。
(2) 至少以9 l/s的流量供應空氣，壓力應能克服經過之管線、
調節器、控制閥、流量計、輻射加熱面板等的壓力損耗。
(3)瓦斯及空氣獨立分離的氣閥。
(4)瓦斯供給管線應裝有止回閥及壓力調節器。
(5)以電磁閥控制，以便於電路故障、氣壓不足或燃燒表面溫度
減少時，自動切斷瓦斯來源。
(6)空氣供給管線上應有特殊的過濾器及流量控制器。
(7)天然瓦斯、甲烷或丙烷使用的流量計，適用範圍為環境氣溫 壓力下0.5 l/s至1.5 l/s的流量，解析度為1％或更好(校正 並不是絕對需要)。
(8)空氣流量控制使用的流量計，適用範圍為環境氣溫壓力下5 l/s至15 l/s的流量，解析度為1％或更好(校正並不是絕對需 要)。
4.2 試體支撐框架
此框架包括導軌、引燃火源、觀測鏡及觀測桿，其中導軌支撐 試體夾具，並將試體夾具放置至試驗所需之位置。
4.2.1 鋼管框架
如圖3-4所示的鋼架，應由40㎜×40㎜的方形鋼管組成，並且 經由可調節固定螺栓與間隔管與輻射加熱面板的支撐框架 連結。它必須能調整輻射加熱面板與試體前緣的角度，由 12°～18 °。
4.2.2 試體夾具導軌
如圖3-5所示的導軌，應該提供以固定試體夾具的最頂點與 最下端。並須能夠在多次測試中，可抗高溫與耐腐蝕的鋼材 製成。較低的導軌應該要有700㎜長，並且必須在較窄的面 向上裝置一凹槽。試體夾具的頂端必須以一個或數個夾子固 定住。導軌應該藉由鋼釘與固定螺栓的長度，由鋼管框架的 一邊裝上，使其位置能隨著支撐框架的相對位置關係而調整
。
4.2.3 觀測鏡
一長750㎜，寬120㎜的鏡面，裝置在支撐框架底側旋轉樞軸 上，與支撐試體夾具相對。其方位與角度，必須能在輻射加 熱面板下方由鏡中觀測試體。並與觀測桿一起(參閱4.2.4)
，橫過試體的表面上(參閱圖3-6)
圖 3-5 典型試體固定方式
圖 3-6 火焰前端抵達時間觀測法示意圖
4.2.4 觀測桿
觀測桿是被使用來增加精確觀測沿試體延燒之火焰前端到達 時間。
應由700㎜長耐熱鋼材製造，並且沿著其中一邊，每隔50㎜以 100㎜的長鋼釘固定，並固定在試體夾具導軌底端，以使得鋼 釘在測試試體的前方，水平排列而開。
4.3 試體夾具
由3㎜厚度以上的不銹鋼材製成(參閱圖3-7)。另外還必須提供快 速鉗夾將測試試體固定至定位，並推至前緣處。
前緣處應該要有鋸齒邊緣，和每隔50㎜ V形標記，以方便觀察火 焰的延燒。零的記號應該對應於鄰近輻射加熱面板的試體底端垂
直的邊緣。
試體夾具所需要的數目，將取決於受測項目的數量，但是除了用 於支撐暫置試體的一具以外，建議最低數目為3具。
4.4 引燃火源
引燃火源應為200㎜長的雙噴嘴陶瓷管，陶瓷管直徑6㎜，貫穿陶 瓷管的長孔直徑為1.5㎜。
必須裝置於試體支撐框架鋼管上之托架(參閱4.2.1)，使其相對 於試體面的位置，能如圖3-8所示。引燃火源經由適當的控制及 調節閥，與流量表等由丙烷與空氣混合氣體的供給(參閱圖3-9)
。
圖 3-7 典型試體夾具結構
圖3-8 引燃火源與衝擊性引燃火源位置圖
圖 3-9 引燃火源、燃燒器及瓦斯/空氣管線示意圖
5.附屬設備和儀器
5.1 熱通量計
至少必須提供三組熱電堆(thermopile)型式的熱通量計，其正常 功率為0~50kW/㎡，一組用於測試量測，另外兩組保留作為校正用 參考標準件。
輻射熱感應表面應平整，佔用面積直徑不超過10㎜，並應覆蓋有 耐久無光澤的黑色塗料。它應包含在水冷式的機構中，其正面應 平整，圓形，直徑至少25㎜並且與平面感應表面一致。整個前面 的水冷機構應高度拋光。輻射不得通過一個窗口才到達感應物表
面。冷卻水溫度應受控制，使熱通量計主體溫能保持在室溫範圍 之內。
如果使用直徑小於25㎜的熱通量計，則必須嵌入到一外徑25㎜銅 套筒內，使套筒和水冷式熱通量計主體之間，能維持良好的熱接
如果使用直徑小於25㎜的熱通量計，則必須嵌入到一外徑25㎜銅 套筒內，使套筒和水冷式熱通量計主體之間，能維持良好的熱接