Ứng dụng dữ liệu cone calorimeter trong dự báo kết quả thử nghiệm đốt trên mẫu kích thước lớn đối với vật liệu hoàn thiện tường, trần trong điều kiện Việt Nam

Từ khóa:

thử nghiệm phản ứng với lửa
chỉ tiêu phản ứng với lửa
cone calorimeter (ISO 5660-1)
tốc độ giải phóng nhiệt (HRR)
tốc độ sinh khói (SPR)
tốc độ phát triển đám cháy (FIGRA)
mô hình Janssens
ConeTools
chỉ số lan truyền lửa (FSI)
chỉ số sinh khói (SDI)
bắt cháy toàn diện (flashover).

Tóm tắt:

Các thử nghiệm thử nghiệm phản ứng với lửa của vât liệu xây dựng như ASTM E84, ISO 9705 và EN 13823 thường được thực hiện trên mẫu thử có kích thước tương đối lớn và đòi hỏi thiết bị thử nghiệm phức tạp. Để dự báo một số chỉ tiêu phản ứng với lửa của vật liệu được thử nghiệm trên mẫu kích thước lớn, có thể sử dụng mô hình được đề xuất bởi Janssens và phần mềm ConeTools kết hợp các kết quả thử nghiệm đốt thực hiện trên thiết bị đo nhiệt lượng hình nón cụt (Cone Calorimeter) với mẫu thử kích thước chỉ 100 mm. Để đánh giá khả năng ứng dụng của các phương pháp đã được đề xuất khi sử dụng các thiết bị hiện có tại Việt Nam, nghiên cứu này đã tiến hành thử nghiệm trên 3 loại vật liệu gồm plywood, ván dăm định hướng (OSB) và gỗ thông tại các mức bức xạ 25 kW/m² và 50 kW/m². Dữ liệu tốc độ giải phóng nhiệt (HRR) và tốc độ sinh khói (SPR) thu được qua thử nghiệm trên Cone Calorimeter được sử dụng làm đầu vào để dự báo các chỉ tiêu thử nghiệm theo ASTM E84 gồm chỉ số lan truyền lửa (FSI), chỉ số sinh khói (SDI), cũng như các chỉ tiêu thử nghiệm theo ISO 9705 và EN 13823 gồm tốc độ phát triển đám cháy (FIGRA) và thời gian xảy ra bắt cháy toàn diện (t_tF). Dự báo về phân loại chỉ tiêu phản ứng với lửa của các mẫu được thử căn cứ trên dữ liệu từ Cone Calorimeter đã được đối chiếu với kết quả tương ứng thu được từ thử nghiệm trên mẫu kích thước lớn. Kết quả đối chiếu cho thấy sự tương đồng khá tốt giữa 2 cách tiếp cận.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1[ QCVN 06:2022/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Về an toàn cháy cho nhà và công trình và Sửa đổi 1:2023 QCVN 06:2022/BXD.

[2] TCVN 13943 An toàn cháy – Từ vựng.

[3] ASTM International (2023). ASTM E84-23: Standard Test Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials. West Conshohocken, PA, USA.

[4] International Organization for Standardization (2019). ISO 9705-1:2019 Fire tests — Full-scale room test for surface products. Geneva, Switzerland.

[5] European Committee for Standardization (2020). EN 13823:2020 Reaction to fire tests for building products – Building products excluding floorings exposed to the thermal attack by a single burning item. Brussels, Belgium.

[6] National Fire Protection Association (2021). NFPA 101: Life Safety Code. Quincy, MA, USA.

[7] International Code Council (2021). International Building Code (IBC). Washington, DC, USA.

[8] European Committee for Standardization. EN 13501-1: Fire classification of construction products and building elements. Brussels, Belgium.

[9] Quintiere, J. G. (1998). Principles of Fire Behavior. CRC Press, Boca Raton, FL, USA.

[10] Drysdale, D. (2011). An Introduction to Fire Dynamics, 3rd ed. Wiley, Chichester, UK.

[11] Schartel, B., Hull, T. R. (2007). Development of fire-retarded materials—Interpretation of cone calorimeter data. Fire and Materials, 31(5):327-354.

[12] International Organization for Standardization (2015). ISO 5660-1:2015 Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass loss rate — Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method). Geneva, Switzerland.

[13] Babrauskas, V. (1984). Development of the cone calorimeter—A bench-scale heat release rate apparatus based on oxygen consumption. Fire and Materials, 8(2):81-95.

[14] Quintiere, J. G. (2006). Fundamentals of Fire Phenomena. Wiley.

[15] Östman, B., Tsantaridis, L. (1995). Correlation between cone calorimeter and room/fire performance. Fire and Materials, 19(5):205-211.

[16] Wickström, U. (1996). Correlation between small-scale and large-scale fire tests for combustible linings. Lund Institute of Technology Report, Sweden.

[17] Marc Janssens, Jason Huczek và Anthony Sauceda (2008). Development of a Model of the ASTM E84 Steiner Tunnel Test

[18] SP Technical Research Institute of Sweden. ConeTools User Guide and Theory Manual. Borås, Sweden.

[19] RISE Research Institutes of Sweden. Prediction of SBI and Room Corner Test performance from Cone Calorimeter data. Technical Report, Sweden.

[20] Thornton, W. M. (1917). The relation of oxygen to the heat of combustion of organic compounds. Philosophical Magazine, 33:196-203.

[21] Patrick Van Hees, Tommy Hertberg & Anne Steen-Hansen (2002). Development of Screening Method for the SB and Room Corner using the Cone Calorimeter

[22] Peacock, R. D., Reneke, P. A. Flashover of materials in ISO 9705 room tests. NIST Report, USA.

[23] ASTM International. ASTM E1354: Standard Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption Calorimeter. West Conshohocken, PA, USA.

[24] Karlsson, B., Quintiere, J. G. (2000). Enclosure Fire Dynamics. CRC Press.

[25] Janssens, M. L. (1991). Measuring rate of heat release by oxygen consumption. Fire Technology, 27(3):234-249.

[26] Forest Products Laboratory. Wood Handbook – Wood as an Engineering Material. USDA Forest Service.

[27] White, R. H., Dietenberger, M. A. Fire safety of wood construction. Trong: Wood Handbook. USDA Forest Service.