GBT 47318-2026 燃烧性能试验 质量损失测定标准立项发展报告

燃烧性能试验质量损失测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CombustionPerformanceTest—DeterminationofMassLoss摘要关键词：燃烧性能；质量损失；试验方法；热分解；标准化；材料阻燃Keywords:CombustionPerformance;MassLoss;TestMethod;ThermalDecomposition;Standardization;MaterialFlameRetardancy1引言火灾是威胁公共安全与社会可持续发展的重要灾害类型之一。据统计，建筑火灾与工业火灾中，材料的热分解行为及质量损失速率直接决定了火势蔓延速度、热释放速率及烟气生成量等关键火灾动力学参数。因此，准确、可重复地测定材料在可控燃烧或热辐射条件下的质量损失，是评价材料火灾安全性、研发新型阻燃材料及制定防火设计规范的重要基础性技术工作。近年来，随着我国新型建筑材料、保温材料、装饰装修材料以及新能源装备（如储能系统、电动汽车电池组件）的不断涌现，对材料燃烧性能的精细量化提出了更高的测试标准要求。质量损失作为连接材料微观热解行为与宏观火蔓延特性之间的桥梁性参数，在越来越多的高端应用场景中成为了研发与认证必须提交的关键指标。然而，我国现有的相关试验方法标准较为分散地分布于不同产品规范和专用试验方法中，在通用基础层面缺少统一、规范且与国际主流方法体系高度协调的质量损失测定方法标准，这在一定程度上制约了材料燃烧性能数据的横向可比性和国际互认。在此背景下，国家标准GB/T47318-2026《燃烧性能试验质量损失测定》的制修订被适时提出并成功立项。该标准旨在确立一套科学、规范且具有普适指导意义的燃烧质量损失测定程序，为各行业材料的燃烧行为评价提供统一的技术尺度和方法论依据。2标准立项背景与意义2.1行业需求与技术驱动近年来我国建筑材料、交通工具内饰、电线电缆、家具及电子电器产品等领域的防火技术法规不断更新与加严。例如，GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》及配套标准对建筑材料的燃烧性能等级提出了明确的分级要求，但分级测试中对辅助性定量指标（如质量损失率）的测定方法要求存在细化与统一的空间。与此同时，随着锥形量热仪（ConeCalorimeter）、热重分析仪（TGA）以及烟雾密度箱等高端精密热分析测试仪器在国内检测实验室的广泛普及，行业对于能够指导上述设备数据质量损失指标测定的顶层通用方法标准的需求日益迫切。此外，新能源产业的爆发式增长对此类标准提出了新挑战。锂离子电池储能系统热失控过程中，隔膜、电解液及结构材料在高温燃烧下的质量损失特性，直接关系到热蔓延的抑制策略制定；光伏组件背板及封装材料在露天火源下的燃烧残余物比例，亦需要以标准化的质量损失方法来精确量化。上述新兴应用场景共同构筑了对GB/T47318-2026标准的强烈现实需求。2.2标准体系的完善需求在我国现行标准体系中，涉及材料在燃烧或热作用下质量变化的试验方法主要包括：GB/T2406（氧指数法，间接关联热解碳化行为）、GB/T5464（建筑材料不燃性试验方法，关注质量损失阈值判定）以及GB/T16172（建筑材料热释放速率试验方法，伴随质量损失率采集）。然而，上述标准分别服务于特定的产品类别或特定的测试设备，其适用范围、试样尺寸及加热条件相互独立，数据间缺乏统一的换算和比对基础。GB/T47318-2026的立项，正是为了在方法学层面为上述各专用标准提供一套可参照的基础性、枢纽性的质量损失测定通则，进一步织密和理顺我国燃烧性能试验方法的标准网络。2.3国际标准协调的需求在国际标准化领域，ISO5660-1（锥形量热仪法）、ISO1182（不燃性试验）以及ASTME906等标准中，均将质量损失作为重要的观测或者辅助参数，但在具体的试验条件设定（如辐射照度梯度、试样方位、排气流量等）不尽相同。我国作为国际标准化组织（ISO）的常任理事国，在火灾安全领域承担着越来越多的国际标准制定工作。制定一部既符合我国产业实际、又与国际主流试验方法高度兼容的质量损失测定推荐性国家标准，对于打破技术性贸易壁垒、实现中国检测数据与国际认证体系的互认互通具有直接的支撑作用。3国内外相关标准及技术现状3.1国际及国外先进标准概况在国际上，材料燃烧质量损失的相关测试方法通常被整合于大型燃烧试验装置的操作规范或产品级的防火测试标准中，专门独立成篇的通用质量损失测定方法标准相对较少，但其技术思想广泛体现在以下代表标准中。ISO5660-1:2015《对火反应试验—热释放、产烟量及质量损失率—第1部分：热释放速率（锥形量热仪法）》，在测量热释放的同时，通过精密称重平台同步记录样品在既定外部辐射热流（通常为0~100kW/m²）作用下的实时质量变化，以此计算有效燃烧热及质量损失速率。其测试数据是评价材料火灾发展潜力的核心依据。ISO1182:2020《建筑材料和制品的燃烧性能—不燃性试验》，通过将规定尺寸的试样置于加热至750℃的炉膛中，测定试样燃烧前后的质量损失百分比，作为判定材料是否属于不燃材料（A1级）的核心定量指标之一。美国材料与试验协会标准ASTME906/E906M（使用量热计测定材料产热与可视烟雾的试验方法）同样包含对试样质量损失率的同步测量，用于材料燃烧剧烈程度的辅助表征。ASTMD7309（塑料燃烧性能—微型燃烧量热仪方法）则在微克级试样尺度上通过氧消耗原理测定热解与燃烧过程中的质量变化特征。在热分析领域，ISO11358（塑料—高聚物热重分析法）虽然侧重差热与热失重动力学研究，其测量原理（程序升温下的质量变化记录）为燃烧质量损失测定提供了基础理论支撑。综合分析来看，在ISO及ASTM的标准蓝图中，质量损失数据高度依赖特定的量热或燃烧设备，试验结果的可比性与设备构型强相关，通用方法论标准的供给同样存在一定碎片化状态。3.2国内相关标准及发展历程我国早在二十世纪八十年代即已发布涉及材料燃烧残余物的方法标准，如GB/T5464《建筑材料不燃性试验方法》，其间历经多次修订（现行版本为GB/T5464-2010），其对质量损失的测定主要是用于判定材料是否合格的一种极限性试验。随后，随着GB/T16172《建筑材料热释放速率试验方法》（等效采用ISO5660-1）及GB/T20284《建筑材料或制品的单体燃烧试验》（SBI试验）相继实施，大型与中型燃烧试验设备在国内研究机构及检测实验室得以普及应用。2010年前后，我国在修订GB/T2406.2（氧指数试验）及GB/T27904（火焰传播试验）时，已将质量损失作为重要的辅助记录指标予以收集，但并未形成一套对试验环境、试样状态调节及称量精度的统一规定。因此，在严格的实验室比对（inter-laboratorycomparison）中，不同实验室基于不同设备所汇报的“质量损失”数据存在较大的离散度，这暴露出基础方法学标准缺位的痛点。与此同时，我国建材行业标准如JG/T487及公安消防行业标准XF863等虽然涉及特定制品的质量损失测试，但受限于行业适用范围，无法上升为全行业通用的共性技术规则。3.3标准的查新与协调分析在标准立项初期的前期调研与查新过程中，编制组检索了国家标准馆、中国知网（CNKI）标准数据库及ISO、ASTM官网，检索结果显示：截止2024年底，我国尚无一项专门针对燃烧性能试验中通用质量损失测定方法的独立国家标准。相关核心技术要素散见于上述多种专用试验标准中，且测定细节不一致。因此，制定该标准具备显著的立项新颖性，同时标准制定将与正在修订的GB/T5464及GB/T16172保持协同，并与ISO/TC92（消防安全委员会）的工作方向保持一致。4标准主要技术内容GB/T47318-2026《燃烧性能试验质量损失测定》定位为燃烧性能基础试验方法标准，规定了在规定受热或火焰条件下，测定材料试样燃烧质量损失的通用试验装置、试验条件、试验步骤及数据处理与报告要求。标准的主体技术结构及核心要点如下。4.1范围与术语定义标准适用于建筑材料、船舶内饰材料、电工电子产品用高分子材料、纺织品、木材及木质复合材料等在明火、辐射热或两者耦合作用下其质量损失率的测定。标准对涉及的受热分解、热氧化降解、成炭率、质量损失率、残余质量比例等术语给出了规范定义。4.2试验原理与装置试验原理为：将规定尺寸和状态的试样置于可提供稳定可控热辐射通量或标准火焰的燃烧腔体中，利用高精度称重系统连续记录试样在燃烧过程中的质量变化数据，经数据处理获得指定时刻的即时质量、质量保持率及特定时间段内的平均质量损失速率。标准对装置的组成部分——包括辐射加热源（如电热锥形辐射器）、点火系统、排气收集系统以及称量系统（感量不低于0.01g，动态响应时间不得影响试验结果）——进行了明确技术要求与计量溯源要求，并对排烟流速及环境大气条件提出了控制区间。4.3试验条件与试样制备该部分为本标准的技术精华与实施关键之一。标准将试样分为两种基准状态——热辐射暴露面为水平或垂直向上，分别模拟开阔火灾中水平受火（如地板材料）与垂直受火（如墙面材料）场景。对于辐射热源法，标准规定优先采用的辐射照度等级依次为25kW/m²、50kW/m²和75kW/m²，推荐采用固定的可重复曝辐射程序。对于有焰燃烧法，则规定使用标准本生灯火焰，并对火焰高度、施加时间与间歇时间提出了量化要求。在试样制备方面，标准详细规定了代表性样品的选取数量（不少于5个平行试样）、尺寸允许偏差（如推荐尺寸为100mm×100mm×厚度，厚度以实际产品厚度但不超过某一上限），以及试样在试验前的温湿度状态调节要求（标准大气条件23℃±2℃、相对湿度50%±5%）。针对非均匀材料（复合夹芯板、涂层织物等），标准独创性地提出了“面向使用环境的暴露面朝向选择原则”，确保试验结果与真实火场景的相关性。4.4试验步骤标准规定试验按如下程序执行：（1）状态调节并记录试样初始质量；（2）将试样水平或垂直安装于试样holder中，确认其背面及边缘的绝热或散热边界条件符合预先设定的隔热等级；（3）开启数据采集系统与热辐射源，当工况达到设定值且稳定（稳定时间不低于5分钟）后，将试样暴露于辐射源或火焰中；（4）试验持续至规定的终点条件（包括火焰熄灭、质量变化速率低于设定阈值或达到预设的暴露时间后自动终止）；（5）将残余试样冷却至室温后测量最终质量。此外，标准明确要求对整个试验过程的质量变化数据以不低于1Hz的采样速率记录，确保计算的准确与可追溯。4.5数据处理与结果表示标准推荐采用热分解动力学中常用的规范计算方法。对每组测试的有效平行数据（离群数据须予以剔除），计算总质量损失率（以初始质量的百分比表示）、残余质量比例（烧余率）和平均质量损失速率（单位面积或单位初始质量在单位时间内的质量损失量）。对于辐射加热试验方法，还可绘制质量保持率随时间变化曲线，以直观呈现燃烧的阶段性特征（热解诱导期、剧烈失重期及碳化稳定期）。标准同时规定了试验结果为多次有效试验的中位值（或算术平均值，应报告两者中更合适者），给出了数据修约的间隔和异常数据的取舍规则（如使用Grubbs检验法）。4.6试验报告最后，标准规定了试验报告应包含但不限于以下内容：样品标识（名称、批号、生产单位、厚度以及是否包含饰面层）、试样状态调节记录、所采用的试验模式（辐射照度等级或火焰暴露程序）、试样的暴露方位、试验过程中的环境温度与湿度、以及各个平行试样的个体数据与平均结果等。同时在报告要求中明确建议记录燃烧现象的目视观察（如是否发生熔融滴落、明显膨胀与否），以便标准使用者综合判定材料整体的热行为。5关键技术难度与研究基础5.1边界条件控制的技术突破燃烧质量损失试验最大的测量误差来源于非试样组成部分的受热质量变化，即高温下试样夹具（holder）的氧化增重、烟气在称重机构上的沉积等对动态质量信号的干扰。编委会在标准研制过程中，通过大量基础预实验建立了“屏蔽式隔热称量单元”的操作规程，并对燃烧室与称量系统的连接方式提出了独特的振动隔离装置参数建议，以确保动态质量信号稳定度优于±0.05g（在50kW/m²辐射场中）。这一前期研究积累，极大增强了标准技术参数的可行性与说服力。5.2多设备兼容性的逻辑架构鉴于国内各实验室在役的大型燃烧测试装置（如锥形量热仪、SBI试验炉和自制辐射板装置）结构各异，为让标准能够“落地生花”，标准的技术内容严格分离了“测量原理要求”和“设备实现途径”两个层次。通过对辐射源光谱特征、试样表面辐照度不均匀度（优于±5%）等核心性能指标的要求，明确允许不同构造的设备在满足校准要求的前提下实施本方法，从而从方法学层面规避了设备绑定效应，显著提升了标准的普适性和技术上可持续应用的生命力。6主要编制单位本标准由全国消防标准化技术委员会建筑消防安全工程分技术委员会（TC113/SC9）归口管理。在编制过程中，中国建筑科学研究院有限公司（CABR）承担了主要的起草协调与技术验证工作。中国建筑科学研究院有限公司作为我国建筑领域最大的综合性研究与开发机构，在建筑防火与材料燃烧性能测试领域拥有六十余年的深厚积淀。该院建筑防火研究所设有国家级防火建筑材料质量监督检验中心，具备国际一流的锥形量热仪、大型单体燃烧试验装置（SBI）及建筑材料不燃性试验炉等设备集群。近年来，该院主持完成了国家重点研发计划“建筑火灾烟气控制与结构防火关键技术”等重大课题，在新型绿色保温材料的火灾高危特性甄别、高性能阻燃外墙外保温系统的火蔓延模拟等方面形成了完整的理论体系和坚实的试验数据积累。在本标准的编制过程中，该院牵头组织了全国范围内十余家知名的检验机构、高校及材料生产企业开展了两轮实验室间比对试验，利用大量的聚合物材料、木材及复合材料样本对标准草案中的重复性限与再现性限进行了统计学验证。同时，该院还在标准中贡献了其针对非均质多层复合制品在辐射热流下分层热解行为的观察分类方法，保证了标准对复杂工程材料测试的适用性。此外，应急管理部四川消防研究所、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室及江苏泛亚防火材料检测中心等核心参编单位，分别在本标准草案中围绕点火焰稳定施加时间、热流传感器标定周期的选择以及外部引燃条件下试样边缘效应的消除等关键环节开展了协作攻关，提供了可靠的技术支撑。