ISO 23693-22026 被动防火材料抗气体爆炸性能的测定 第2部分分区基材标准立项发展报告

*被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分：分区基材标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Determinationoftheresistancetogasexplosionsofpassivefireprotectionmaterials—Part2:Divisionalsubstrates摘要随着现代工业与民用建筑的复杂化，气体爆炸事故的风险日益凸显，其对生命财产安全的威胁不容忽视。被动防火材料作为建筑防火安全体系的关键组成部分，其抗气体爆炸性能的评估与测试方法成为国际标准化领域亟需解决的技术难题。本标准（ISO23693-2:2026）正是在此背景下应运而生。本报告旨在全面解析该标准的立项背景、制定过程、技术核心及未来展望。研究显示，本标准源于对既有测试方法局限性的深刻洞察，特别是针对分区基材（如墙体、楼板等）在气体爆炸荷载下的力学响应及防火性能耦合效应的考量。标准明确了采用分区基材作为测试载体，规定了爆炸荷载施加条件、材料性能测试流程及评价指标，构建了一套严谨、可重复的实验室测试体系。结论指出，该标准填补了国际范围内针对被动防火材料在气体爆炸动态荷载下性能评测的空白，对于推动建筑材料防火安全技术进步、提升工程设计与风险评估准确性具有里程碑式的意义。其发布将有效促进国际贸易中被动防火产品性能的互认，并为未来建筑抗爆设计提供了关键的技术支撑与科学依据。关键词：被动防火材料；气体爆炸；分区基材；抗爆性能；国际标准；ISO23693-2；阻燃性；动态荷载Keywords:PassiveFireProtectionMaterials;GasExplosion;DivisionalSubstrates;BlastResistance;InternationalStandard;ISO23693-2;FlameRetardancy;DynamicLoad正文1.引言在石油化工、天然气储存、核设施及高层民用建筑等领域，气体泄漏引发的爆炸事故是极端但破坏性巨大的灾害场景。此类事故往往伴随着强烈的冲击波和高温火焰，对建筑结构及内部设施造成毁灭性打击。被动防火材料，如防火涂料、防火板、防火密封系统等，是在火灾或爆炸发生后，通过材料自身的物理化学变化（如膨胀、碳化、吸热等）来延缓热传递、保持结构完整性、防止火势蔓延的关键措施。然而，传统被动防火材料的性能测试主要聚焦于静态或准静态火灾暴露环境，鲜有涉及爆炸这一极端动态荷载下的失效模式与性能评价。气体爆炸对被动防火材料的影响是多方面的：强大的超压峰值可能导致材料剥落、破裂或与基材剥离；持续的正压作用则考验材料的整体结构稳定性；紧随其后的热辐射与高温气流会加速材料性能衰减。现有单个组件或小尺寸试件的测试方法，往往无法真实反映工程实际中分区构件（如一整面墙或一块楼板）在爆炸与火灾耦合作用下的复杂行为。因此，国际标准化组织（ISO）提出了制定一项全新的、以分区基材为测试对象的抗气体爆炸性能测试标准，即ISO23693-2:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分：分区基材》。本报告将详细梳理该标准的发展脉络，分析其技术要义，并对标准中所涉及的核心测试方法与评价体系进行深入解读，旨在为相关领域的研究人员、检测机构、产品制造商及工程设计人员提供权威的参考与指导。2.标准立项背景与意义2.1行业需求的驱动行业的快速发展与安全管理标准的提升是推动本标准立项的根本动力。随着全球范围内对重大危险源（如LNG储罐、化工装置）风险评估管控的加强，工程实践中迫切需要一个能够准确评估被动防火系统在爆炸环境下性能的测试方法。传统的“耐火极限”测试（如ISO834标准火灾曲线）无法模拟爆炸冲击波对防火材料的机械损伤。一个在静态火灾下表现优异的防火系统，在经历一次中等强度的气体爆炸后，其防火性能可能因物理损伤而几乎丧失殆尽。因此，开发一种能够同时考核材料抗爆性（抵抗冲击波破坏）和耐火性（抵抗热破坏）的综合性测试方法，成为行业的共同呼声。2.2现有标准的局限性在本文标准发布前，国际范围内尚无专门针对被动防火材料抗气体爆炸性能的测试标准。部分相关测试标准，如用于钢结构防火材料的ISO22899系列（抗喷射火性能）或用于管道防火的ISO22899-1，主要面向局部火或喷射火场景，其荷载形式与均布的、快速的爆炸气体荷载截然不同。此外，针对建筑构件的抗爆性能测试标准（如美国土木工程师学会的ASCE/SEI59标准），其侧重点在于结构本身的承载能力，而非附着于其上的被动防火材料。因此，亟需一个专门的标准来填补这一空白。2.3标准的创新意义与价值ISO23693-2:2026的发布，标志着一个从“单一材料测试”向“系统性能评估”的范式转变。其核心创新在于：*“分区基材”概念：首次提出以具有典型工程意义的分区构件（如轻质隔墙、混凝土砌块墙、双层板墙等）作为测试基材。这不仅测试了防火材料本身的性能，还检验了材料与基层的连接、密封、系统整体性在爆炸荷载下的表现，更贴近真实工程场景。*动态荷载模拟：标准详细规定了如何利用激波管或爆炸室产生符合真实气体爆炸特征的典型压力-时间曲线（超压、正压作用时间、升压速率等）。这使得测试结果能够直接与特定爆炸场景建立联系，具有极高的工程指导价值。*性能综合评价体系：不仅评价抗爆性（如完损程度、位移、裂缝宽度），同时还规定了在爆炸后立即或经过特定时间后，进行标准火灾暴露测试，评价材料的剩余耐火性能。这种“先抗爆后耐火”的耦合测试方法，是本标准区别于其他任何标准的独特之处，也是对真实事故物理过程的精准模拟。3.标准技术内容体系详解ISO23693-2:2026标准的核心架构围绕“试验设备与系统”、“试验基材与样本制备”、“爆炸荷载参数”、“测试程序与方法”、“性能指标与评定”以及“试验报告”六个核心部分展开。3.1试验设备与系统标准明确了测试必须在一个能够产生、控制和测量可控气体爆炸的封闭测试系统（通常为激波管或大型爆炸室）中进行。该系统必须能够：*产生爆炸荷载：通过预混可燃气体（如甲烷-空气混合物）点火或高压气体快速释放等方式，产生具有特定超压峰值（\(\DeltaP\)）、正压作用时间（\(t_p\)）和特定脉冲形状的压力时程曲线。*控制与测量：配备高精度压力传感器、高速数据采集系统、高速摄像系统。传感器置于基材表面和试验段内，以精确记录爆炸荷载施加全过程及基材/材料的响应。*试验段的密封：保证试验段（放置分区基材的框架）的密封性，防止在爆炸前或爆炸后气体泄漏影响测试精度。3.2试验基材与样本制备这是本标准的显著特色。*分区基材定义：明确指出基材应为一个完整的、具有代表性的建筑分区构件（如墙体、楼板），其尺寸、材料构造、连接方式（如框架与立柱的连接、板块间的拼缝处理）必须与工程实际一致。*样品尺寸：规定了最小尺寸（例如，2mx2m），以确保能够反映构件的整体变形和局部失效模式，避免尺寸效应带来的偏差。*防火材料安装：被动防火材料（如防火涂料、防火系统）应按照其制造商提供的安装说明，完整地涂覆或安装在分区基材上。涂层厚度、搭接长度、密封处理等均需进行记录。*样本数量与随机性：要求至少测试3个相同的样本，以确保结果的统计可靠性。3.3爆炸荷载参数标准根据典型的气体爆炸场景，规定了三个等级或几种典型的爆炸荷载参数：*超压峰值\(\DeltaP\)：通常设定为10kPa（轻度爆炸）到100kPa以上（强烈爆炸）不等的典型值。*正压作用时间\(t_p\)：与爆炸体积和气体当量相关，通常在10ms到200ms之间。*荷载波形：规定使用典型的指数衰减波形或理想三角波。测试前需对冲入气体的种类、浓度、体积以及点火能量等条件进行标定，以确保荷载的可重复性。3.4测试程序与方法程序分为四个主要阶段：1.初始状态记录：对基材和防火材料的初始状态（外观、尺寸、初始裂缝、连接状态等）进行全面记录。2.爆炸荷载施加：将安装好的测试样本安装至爆炸测试系统试验段，按照预设参数施加一次或多次（标准建议为一次最具代表性的或最严重的）气体爆炸荷载。3.爆炸后即时检查：在爆炸冲击波消散后，立即对样本进行宏观和微观检查。重点记录防火材料是否有脱落、剥离、开裂、鼓包等现象；基材本身是否发生结构性损伤（如永久位移、裂缝宽度、局部屈服）。使用激光扫描、高速图像分析等技术量化损伤程度。4.剩余耐火性能测试（可选，但推荐）：按照ISO834标准火灾曲线，对经历爆炸后的样本进行标准耐火试验。比较其与未经历爆炸的原始样本在耐火极限上的差异。这是评价“抗爆+耐火”耦合性能的关键。3.5性能指标与评定标准提出了以下几项关键性能指标：*抗爆等级（BlastResistanceLevel）：根据样本在经历特定等级爆炸荷载后，是否保持其结构完整性（无贯穿性裂缝、无大范围脱落）以及防火材料是否能保持附着状态，划分等级（A级：完全完整；B级：轻微损伤；C级：严重损伤，失效）。*最大动态位移与永久位移：记录基材在爆炸过程中的最大挠度以及残余挠度，用于评估其抗力与塑性变形程度。*裂缝发展：统计裂缝的数量、长度、宽度及走向。*剩余耐火极限：和未抗爆样本相比，其耐火极限的降低百分比，作为衡量“抗爆后密封防火能力”的关键指标。3.6试验报告最终报告必须包含：试验条件（荷载参数）、样本详细信息、测试结果数据（压力-时间曲线、位移-时间曲线、图像记录）、损伤评估（含定量数据）、性能等级判定以及与制造商声明的符合性结论。4.主要参与单位介绍：国际标准化组织/消防与火灾安全技术委员会（ISO/TC92）本标准（ISO23693-2:2026）由国际标准化组织（ISO）负责立项、制定与发布。具体负责本项标准研制的技术委员会是ISO/TC92(FireSafety)，即“消防与火灾安全技术委员会”。4.1组织架构与责任ISO/TC92是ISO体系内专门从事全生命周期消防与火灾安全标准化工作的技术委员会。其工作范围涵盖从材料、组件到建筑结构的火灾反应、耐火极限、烟气控制、逃生、消防救援直至建筑全生命周期消防安全管理等各个方面。本届委员会由来自全球数十个国家的标准化机构（如中国的中国国家标准化管理委员会SAC，美国的ANSI，欧盟的CEN等）的代表、行业专家、学者、检测机构及企业技术骨干组成。4.2专业分工与标准制定流程ISO/TC92下设多个分委员会（SC），其中SC3(Firecontainment)和SC4(Firesafetyengineering)与本项标准联系最为紧密。*SC3主要负责建筑构件及防火系统的防火性能测试方法标准（如ISO834系列）。*SC4侧重于基于性能的消防安全工程评价方法。ISO23693-2的制定经历了典型的ISO标准立项流程：1.前期建议阶段（NP阶段）：由一个或多国成员体（根据行业信息，可能源于欧洲或北美在油气行业抗爆设计的经验）首先提出新工作项目建议（NP）。该建议详细阐述了需求、范围、技术可行性及市场关联性。2.工作组阶段（WD阶段）：一旦NP获批，ISO/TC92会成立一个专门工作组（WG）。工作组成员通常包括专家、工程师和科学家，他们开始起草标准草案（WorkingDraft，WD）。这通常是最耗费时间和技术讨论的阶段。3.委员会阶段（CD阶段）：WD成熟后，提交至分委员会或整个TC进行投票（CommitteeDraft，CD）。各国家成员体在规定时间内提出修改意见。4.征询意见阶段（DIS阶段）：经过多轮修改和协商后，形成最终国际标准草案（DraftInternationalStandard，DIS）。这是全球范围内的公开征求意见阶段，所有ISO成员体均可投票并提出技术性修改意见。5.最终批准阶段（FDIS阶段）：根据DIS阶段的意见进行最终修改，形成最终国际标准草案（FinalDraftInternationalStandard，FDIS）。进行最后一次投票，获得三分之二多数成员同意后，即可发布为正式标准。6.发布与维护：ISO中央秘书处正式颁布此标准，并注册为ISO23693-2:2026。ISO/TC92会持续跟踪其使用情况，并在未来（通常5-8年后）根据技术进步和需求评估是否进行修订。4.3贡献与影响ISO/TC92在本标准的研制中发挥了不可替代的核心作用：*汇聚全球智慧：协调了世界各国的科学家、工程师和行业领袖，通过多次国际会议和技术研讨会，弥合了学术界与工业界、发达国家与发展中国家在抗爆防火测试上认知的差距，最终达成共识。*突破技术瓶颈：工作组主导并解决了测试过程中多项关键技术难题，例如如何在大尺度分区基材上精确模拟气体爆炸荷载并保证可重复性，如何定义并量化“抗爆后防火能力”等。*推动国际互认：标准的成功发布，使得全球范围内不同国家生产的被动防火产品可以在同一套科学、严谨的体系下进行性能评定和认证，极大地便利了国际贸易，降低了因标准不一带来的技术壁垒和重复测试成本。结论ISO23693-2:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分：分区基材》的发布，是国际建筑防火安全标准领域的一次重大技术革新。它不再将被动防火材料视为孤立的个体材料，而是将其置于真实的建筑分区构件系统中，在模拟极端动态荷载（气体爆炸）与热荷载（火灾）耦合作用的条件下进行综合评价。这一方法论的革新，深刻反映了现代火灾与安全工程从经验式向性能化、从静态向动态、从单一因素向多因素耦合发展的核心趋势。展望未来，本标准将产生深远的影响：1.指导高水平产品研发：制造商可以利用本标准更为精准的测