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StandardizationDevelopmentReport:DeterminationoftheResistancetoGasExplosionsofPassiveFireProtectionMaterials—Part2:DivisionalSubstrates摘要随着石油化工、天然气储运及海洋工程等高风险工业领域的快速发展，气体爆炸事故对建筑物和人员安全构成的威胁日益突出。被动防火材料作为保障结构完整性和延缓火灾蔓延的关键手段，其抗气体爆炸性能的可靠测定已成为国际标准化工作的重点方向。本报告围绕国际标准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》的立项背景、技术内容、研制过程和应用价值进行系统阐述。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，确立了以分区基材为试验载体、在气体爆炸荷载条件下评估被动防火材料力学响应和防护效能的标准化试验方法。报告详细介绍了标准的适用范围、术语定义、试验装置要求、试验程序、性能判定准则及试验报告要求等核心技术要素，深入分析了该标准与ISO23693系列其他部分之间的逻辑关系，并对其在工程应用、产品认证、性能分级和规范编制等方面的实践价值进行了全面评估。本报告旨在为标准实施、推广和后续修订工作提供理论依据和技术参考，助力我国被动防火材料标准化体系建设和相关产业的国际化发展。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；标准化试验方法Keywords:Passivefireprotectionmaterials;Gasexplosion;Divisionalsubstrates;Explosionresistance;Internationalstandard;Standardizedtestmethod1引言1.1研究背景在石油、天然气、化工等流程工业领域，可燃气体泄漏引发的爆炸事故虽属小概率事件，但其破坏力极大，往往造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。根据国际主要工业事故数据库的统计，近二十年来全球范围内因气体爆炸导致的重大工业事故呈现出新的特征：装置大型化、集约化程度不断提高，爆炸荷载的复杂性和不确定性显著增强，对建筑结构和防护系统的安全性能提出了更为严苛的要求。被动防火材料（PassiveFireProtectionMaterials，简称PFP材料）是指无需外部触发即可在火灾或爆炸条件下自主发挥保护功能的材料体系，广泛应用于钢结构防火保护、防火隔墙、防火封堵系统、油气设施防护等领域。与主动消防系统相比，被动防火材料具有可靠性高、维护成本低、不依赖电力供应等优势，在现代工业安全设计中占据不可替代的地位。然而，长期以来，被动防火材料性能评价体系主要围绕火灾条件下的隔热性能和完整性展开，对于爆炸荷载作用下的力学响应和防护效能缺乏统一的国际认可试验方法。不同国家、不同行业组织各自为政，导致测试结果缺乏可比性，严重制约了被动防火材料在国际贸易中的流通和应用，也在一定程度上阻碍了高性能产品的研发与推广。1.2标准立项的必要性面对上述行业痛点和技术瓶颈，国际标准化组织（ISO）适时启动了被动防火材料抗气体爆炸性能测定系列标准的研制工作。ISO23693系列标准正是在这一背景下应运而生的标志性成果。该系列标准旨在建立一套科学、统一、可复现的试验方法体系，用于评价被动防火材料在气体爆炸荷载下的结构完整性和防护功能持续性。ISO23693-2:2026作为该系列的第2部分，聚焦于"分区基材"这一特定应用场景。所谓"分区基材"，是指用于构成防火分区或爆炸泄压边界的建筑构件基材，包括但不限于混凝土墙、砌体墙、复合板材墙体等。这类构件在爆炸事故中承担着隔离火源、限制爆炸波及范围的关键功能，其表面或层间所应用的被动防火材料必须在遭受爆炸冲击后仍能保持有效的防火性能。因此，制定专门针对分区基材的抗气体爆炸性能试验方法标准，具有重要的工程实践意义和迫切的行业需求。2标准概述2.1标准基本信息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》由国际标准化组织正式发布，标准状态为现行有效。该标准的发布机构为国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，简称ISO），采用英文版本，归类于建筑材料和构件的阻燃性领域。标准规定了用于测定被动防火材料在分区基材上抗气体爆炸性能的试验装置、试验程序、性能评估方法及试验报告要求，适用于在气体爆炸荷载条件下评价被动防火材料的抗爆性能和防火功能保持能力。需要指出的是，本标准的发布标志着ISO在被动防火材料抗爆性能测试领域迈出了关键一步。该系列标准共计规划了多个部分，分别针对不同类型的基材和应用场景制定相应的试验方法，ISO23693-2针对分区基材（即形成防火分区的建筑构件基材），与针对其他类型基材的部分共同构成完整的标准体系。2.2标准适用范围本标准适用于以下类型的被动防火材料和基材组合体系：-应用于混凝土基材、砌体基材、轻质复合墙板等分区构件表面的被动防火涂料、防火板、防火毡等材料；-用于填充或封堵分区构件接缝、贯穿开口的被动防火密封材料；-各类以分区基材为载体、以气体爆炸荷载为设计工况的被动防火保护系统。标准中所涉及的"气体爆炸"涵盖了燃料-空气混合物在受限或半受限空间中快速燃烧产生的压力波作用，包括爆燃（deflagration）和爆轰（detonation）两种典型模式引起的压力效应，但以爆燃压力波为主要试验工况设定依据。3标准主要技术内容3.1术语和定义为确保标准的国际适用性和技术严谨性，ISO23693-2:2026对以下关键术语进行了明确定义：被动防火材料（Passivefireprotectionmaterial）：以改善构件耐火性能为目的，在火灾或爆炸条件下无需外部触发即可自主发挥保护功能的材料或材料复合体。气体爆炸（Gasexplosion）：可燃气体或蒸气与空气混合后，在受限空间或部分受限空间中快速燃烧，导致压力急剧升高的物理化学过程。分区基材（Divisionalsubstrate）：用于构成建筑防火分区边界、在火灾或爆炸事故中承担隔离功能的构件基材，包括墙体、楼板等结构构件。抗爆性能（Explosionresistance）：材料或构件在爆炸压力波作用下保持结构完整性和既定功能的能力。超压（Overpressure）：爆炸产生的压力相对于环境大气压的增量。反射压力（Reflectedpressure）：爆炸压力波作用于刚性表面时因波的反射效应而产生的压力放大值。3.2试验原理与装置要求本标准确立的试验方法以真实模拟气体爆炸荷载为目标，核心试验原理为：在专用的爆炸试验腔体内，通过可燃气体-空气混合物的受控点燃，在分区基材试件表面施加具有规定压力-时间特征的爆炸荷载，进而评估被动防火材料在爆炸后的物理完整性和防火性能保持率。标准对试验装置提出了明确规定，主要包括：爆炸试验腔体：应为能够承受设计爆炸压力的刚性结构，一端或两侧设有试件安装框架，内部配备气体循环系统和点火装置。腔体体积和几何形状应保证试验荷载的可控性和可重复性。气体供给与混合系统：应能够精确控制可燃气体（通常为丙烷或甲烷）与空气的混合比例，并保证混合气的均匀性，浓度偏差应控制在设定值的±5%以内。压力测量系统：配备高频响应的动态压力传感器，采样频率不低于10kHz，量程应覆盖预期最大超压的1.5倍以上。数据采集系统：具备多通道同步采集能力，记录压力-时间历程曲线，分辨率满足荷载特征参数的精确提取需求。试件安装框架：应能刚性固定分区基材试件，确保在爆炸荷载作用下边界条件的稳定性和一致性。3.3试件制备标准对试件的制备提出了系统要求。分区基材试件应根据实际工程中典型的构造方式进行制备，试件尺寸应结合试验腔体安装框架的尺寸确定，同时应保证足够的代表性。被动防火材料应按照产品技术要求或制造商规定的施工工艺进行施作，养护条件（温度、湿度、养护时间）应予以明确规定和记录。对于每种试验条件，标准要求至少制备3个相同的试件进行平行试验，以确保结果的统计有效性。3.4试验程序标准规定的试验程序包括以下关键步骤：第一步：试验准备。包括试件状态调节、试验装置校准、气体浓度标定等。试件应在标准环境条件下（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）进行状态调节。第二步：爆炸荷载施加。向试验腔体内充入规定浓度的可燃气体-空气混合物，混合均匀后由点火装置引爆。通过调节气体浓度、腔体几何参数和泄压条件，实现目标超压和压力上升速率。第三步：试验后检测。爆炸加载完成后，对试件进行外观检查、完整性评估和残余防火性能测试。重点关注被动防火材料是否出现开裂、剥落、脱落等失效现象，以及与基材的粘结状态是否发生变化。第四步：性能评价。依据标准规定的判定准则，综合评估试件的抗气体爆炸性能等级。3.5性能判定准则本标准对被动防火材料在分区基材上的抗气体爆炸性能判定提出了分级评价思路。标准将性能表现划分为若干等级，从仅要求外观无明显损伤，到要求在爆炸后仍能保持规定的耐火极限。具体等级划分和对应判定指标详见标准正文，主要考量因素包括：-被动防火材料在爆炸后的外观完整性等级-防火材料与基材的粘结状态-爆炸后试件剩余防火性能与初始值的比例-是否出现贯通裂缝或基材结构性破坏试验报告应详细记录试件信息、试验参数、压力-时间历程曲线、试验后观测结果以及性能等级评定结论，确保试验结果的可追溯性和可复现性。4标准研制过程与国际化协作4.1研制历程ISO23693-2的研制工作经历了从国际需求调研、工作组组建、草案编制、国际询意见到最终出版发行的完整标准制定流程。该标准由ISO负责防火材料性能测试的相关技术委员会归口管理，联合来自欧洲、北美、亚洲等多个国家和地区（包括德国、英国、法国、美国、中国、日本等）的标准化专家、科研机构和企业代表共同参与研制。在研制过程中，工作组系统收集和分析了各国现有的爆炸试验方法标准（如EN14466、ASTM相关标准等）和科研文献，组织了多轮实验室间比对试验，以验证试验方法的可重复性和可再现性。标准的制定充分吸收了现代爆炸力学、防火工程和材料科学的最新研究成果，确保其在技术上的先进性和科学上的严谨性。4.2系列标准体系作为ISO23693系列标准的重要组成部分，本标准的研制充分考虑了与系列内其他部分的协调与衔接。ISO23693系列从整体上构建了被动防火材料抗气体爆炸性能评价的完整方法框架，各部分分别针对不同的基材类型（如钢结构基材、混凝土结构基材、分区构件基材等）和应用工况制定细化的试验规程。ISO23693-2:2026的发布，为分区基材这一关键的工程应用场景提供了标准化的测试依据，填补了该领域的国际标准空白。该标准与系列中的其他部分共同构成了一套系统、全面的评价体系，为被动防火材料制造商、工程设计人员、检测认证机构和监管部门的协同工作搭建了共同的技术语言平台。5主要参与单位简介在本标准的研制过程中，德国联邦材料研究与测试研究所（BundesanstaltfürMaterialforschungund-prüfung，简称BAM）作为核心技术支撑单位，发挥了不可替代的重要作用。BAM是德国联邦层面的权威材料科学与工程安全研究机构，隶属于德国联邦经济事务和气候行动部，总部位于柏林。该所成立于1871年，拥有超过150年的悠久历史，是欧洲乃至全球材料安全与性能测试领域最具影响力的科研机构之一。BAM的主要职能涵盖材料安全技术研究、标准方法开发、产品测试与认证、危险品安全技术评估以及技术法规支撑等广泛领域。在爆炸安全研究方面，BAM拥有国际一流的实验设施和技术团队。其爆炸物理与防护技术实验室配备了多种规模的气体爆炸试验装置，包括全尺寸和缩尺爆炸腔体、高速压力测量系统、高速摄像系统和结构响应监测设备等，能够开展从基础爆炸机理研究到工程结构抗爆性能评估的全链条试验研究。BAM的科研人员长期活跃于ISO、CEN等国际和区域标准化组织，在爆炸测试方法标准化领域积累了丰富的理论知识和工程实践经验。在ISO23693-2:2026的研制过程中，BAM的研究团队承担了多项关键工作：基于实验室已有的气体爆炸试验基础，提出了分区基材条件下爆炸荷载施加的推荐方法和典型参数区间；通过系统的参数化试验研究，建立了被动防火材料在气体爆炸后防火性能衰减的量化评估方法；主导组织了多轮国际实验室间比对试验，验证了标准草案中试验方法的精密度和可操作性。BAM的深度参与，为本标准的技术先进性和实践可行性提供了坚实的科研保障。6标准的应用价值与影响6.1对被动防火材料产业的意义ISO23693-2:2026的发布实施，对被动防火材料产业链产生了全方位、深层次的积极影响。在产品研发层面，该标准为制造商提供了明确的性能评价基准和试验验证工具，企业可以在产品开发阶段即通过标准化测试方法评估和优化产品的抗爆性能，避免了过去因测试方法不统一而导致的研发方向模糊和资源浪费。标准的分级评价体系为产品的性能定位和市场差异化竞争提供了技术支撑。在质量控制和认证认可层面，统一的国际标准为第三方检测认证机构提供了权威的技术依据，促进了测试结果在不同国家、不同机构之间的互认，显著降低了产品进入国际市场的合规成本和技术壁垒。对于我国被动防火材料生产企业而言，该标准为产品出口和参与国际工程竞争创造了更加公平和透明的制度环境。6.2对工程设计与安全管理的推动在工程应用层面，ISO23693-2:2026为设计人员提供了可靠的数据支撑。过去，由于缺乏分区基材条件下被动防火材料抗爆性能的标准化数据，设计人员在进行爆炸风险分析与防火设计时往往面临很大的不确定性，只能附加较高的安全裕度，造成一定的材料浪费。本标准的实施使设计人员能够基于标准化的性能数据开展更精确的工程计算和优化设计。在安全管理层面，该标准有助于监管部门建立更加科学的市场准入和工程验收制度。标准提供的统一测试方法和分级判据，为政府安全监管、行业自律和保险风险评估提供了共同的技术参照。6.3国际影响与协调作为国际标准化组织发布的标准文件，ISO23693-2:2026在全球范围内具有广泛的适用性和影响力。该标准的发布将促进各国在被动防火材料性能评价和工程应用方面技术政策的协调统一，减少因技术标准差异造成的贸易摩擦。同时，该标准为发展中国家建立和完善相关技术标准体系提供了重要的参考蓝本，有助于推动全球范围内工业安全技术水平的整体提升。7结论与展望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》的正式发布，是国际被动防火材料标准化领域的一项重要里程碑。该标准以严谨的科学态度和系统的技术方法，解决了分区基材上被动防火材料抗气体爆炸性能"如何测、如何评"这一关键问题，填补了该领域的国际标准空白。展望未来，随着工业安全要求的持续提高和新型被动防火材料的不断涌现，ISO23693系列标准将继续发展和完善。可以预见，后续工作将重点关注以下方向：基于概率论的爆炸荷载不确定性分析方法与现有确定性方法的融合；新型环保高性能被动防火材料（如气凝胶基复合材料、相变储热材料等）个性化测试方法的开发；数字化试验技术和数值仿真方法在标准中的深度应用；以及与其他ISO防火标准在更高层面的系统集成和协同优化。对于我国而言，应积极跟踪和参与ISO23693系列标准的制修订工作，将我国在被动防火材料研究和应用方面的技术成果融入国际标准体系。同时，加快推进该国际标准向我国国家标准或行业标准的转化工作，结合我国工程建设实际，制定相应的配套技术文件，推动我国被动防火材料产业的技术进步和国际竞争力的持续提升，为国家"一带一路