ASTM E119 建筑物和建筑材料的防火检测
ASTME119-00建筑物和建筑材料的防火检测
1.适用范围
1.1本防火实验特性曲线标准所描述的实验方法，适用于建筑上的砖石构件和结构材料的复合构件，包括承重和非承重墙和隔墙、柱、主梁、次梁、板材以及用于地板和屋顶的板梁组合构件。
这些方法还适用于其它构成建筑体永久性整体部分的组件和结构件。
1.2分类的目的应当是记录特定条件下暴露于火焰时的相对性能，在其它条件下或离开火焰后，不应当引申决定具有适用性。
1.3本标准用于在控制条件下描述材料、制品或组件对热和火焰的特性曲线，并没有考虑到实际火灾情况下材料、制品或组件的火灾危险评估所需的所有因素。
1.4这些测试方法规定了一种暴露火焰的标准，用以比较建筑构件的测试结果。
这些测试结果是评估建筑物和构件的预期防火性能的一个因素。
应用这些测试标准来预计实际建筑的防火性能时，需评价测试条件。
1.5用英制单位标记的数值作为标准值。
括号内给出的数值仅供参考。
1.6本标准无意阐明所有与之有关的安全问题。
在使用本标准前，采用适当的安全和卫生措施以及决定规范限制的适用范围，是使用者的责任。
1.7本标准文本中参照了注释和注脚作为解释性材料，这些注释的注脚（不包括表的图中的）不应作为本标准的要求。
2.引用标准
2.1 ASTM标准：
C569，E
176。
3.术语
3.1定义：
本实验方法中术语的定义，参照术语标准E
176。
4.意义和用途
4.1本测试方法可评价
1.1节所述建筑构件在预设的实验条件下所具有防火时间、保持结构完整的时间或同时评价两种性能，防火性能与构件种类有关。
4.2试验将一个试样置于标准火焰之中，通过一段时间达到规定的温度。
必要时，构件置于火焰中后还需经受规定的标准软管水流的测试。
试验提供建筑构件在这些火焰条件下防火实验曲线的相对测量值。
试验的火焰条件并不代表实际火灾情形，实际情形可随着火焰量、火焰性质、火焰分布、通风情况、房间大小和形状以及房间的热降特性的不同而变化。
测试条件的变化和构件样本的尺寸、材料、组合方式等不同，也会影响到防火实验曲线。
鉴于此，实际建筑应用中应考虑这些变量。
4.3本测试标准适合以下用途：
4.
3.1对于墙、隔墙、地板或天花板构件：
4.
3.1.1测定传热量。
4.
3.1.2测定足以点着废棉花的热气体传输量。
4.
3.1.3对承重构件，测定被测试样在火焰下的载荷能力。
4.
3.2对于单独的承重构件如梁和柱：
4.
3.2.1考虑到底座支撑情况(即受限或非受限)，测量在实验火焰下的承载能力。
4.4本测试标准不提供以下内容：
4.
4.1不在被测构件测试部件组成或尺寸大小范围之内的建筑构件的全部性能数据。
4.
4.2由烟雾、毒气或其它物体燃烧引起的火灾对建筑构件危害程度的评价。
4.
4.3控制程度、烟通道限制或物品燃烧对建筑构件影响程度的测量。
4.
4.4建筑部件之间的连接如地板-墙、墙-墙之间连接的火灾特性的模拟。
4.
4.5被测构件表面火焰流动的测量。
4.
4.6除非专门为被测建筑提供，构件中常规孔洞如电插座留孔、管线孔等的耐火效果。
防火测试的控制
5.时间-温度曲线
5.1材料和建筑物防火测试的进行由图1所示的标准时间-温度曲线来控制。
曲线上表征特性的温度点有：
1000oF（538oC），5min；1300oF（704oC），10min；1550oF（843oC），30min；1700oF（927oC），1h；1850oF（10oC），2h；2000oF（1093oC），
4h；2300oF（1260oC），8h或大于8h。
5.2详细的时间-温度曲线，参见附录X
1。
6.火炉温度
6.1曲线上标定的温度点应试温度平均值，地板、屋顶或隔墙应使用不少于9个热电偶，结构柱应使用不少于8个热电偶。
炉内热电偶应对称放置和分布，使其显示出样品几乎所有部位的温度。
热电偶放置在保护套管内，套管的用材和形状应使所保护的热电偶器件的时间常数为
5.0至
7.2min。
高温温度计和热电偶在炉膛内伸进的长度不得小于12in.(305mm)。
可以使用其它类型的保护套管和高温温度计，只要在实验条件下测量炉温时在精度范围内能显示相同的前述标准值即可。
6.
1.1对地板和柱子，热电偶测温点在测试开始时应放于样品向火面
12in.(305mm)处，同时在测试期间不得接触到样品，以防止产生偏差。
6.
1.2对墙和隔墙，热电偶测温点在测试开始时应放于样品表面6in.(152mm)处，同时在测试期间不得接触到样品，以防止产生偏差。
6.2在开始的2小时内温度读取的间隔不超过5分钟，此后读取的间隔不超过10分钟。
6.3火炉精度的控制应当是这样：
由高温温度计读数结果的平均值所得到的时间-温度曲线，与图1所示的标注时间-温度曲线相比较，测试1小时内的偏差不超过10%，1至2小时之间的偏差不超过
7.5%，超过2小时的偏差不超过5%。
7.地板、屋顶、墙和隔墙的背火面温度
7.1背火面的温度应由置于干毡垫下的满足附录A1要求的热电偶或温度计来测量。
热电偶的金属头或温度计的主干应埋于垫子之下，并且与背火面接触的距离不小于31/2in.(89mm)。
热电偶的热端或温度计的球体应近似地放置于垫子中央。
保护或绝热套管和温度计主干的外径不得超过5/16in.(8mm)。
垫子应紧贴于表面，并应与热电偶或温度计紧贴。
温度计应只是部分埋入，埋入位置和球体之间的长度为3in.(76mm)。
被垫子覆盖的热电偶金属丝不得超过B&S18度(
0.04in.)(
1.02mm)，并应表涂放热防潮涂料进行电绝缘。
7.2应记录表面上不少于9个点的温度。
其中5个点应对称放置，1个点近似处于试样中央，其余4个点应置于能表征测试下构件性能的地方。
热电偶与试样边缘的距离不得少于试样厚度的
1.5倍，或12in.(305mm)。
例外情形：
测试样品的其余部分无法代表建筑的某一部件。
若次梁、大梁、壁柱或其它结构构件的背面或顶端的温度低于有代表性区域的温度，则热电偶不应至于这些部位。
出去紧固件穿透构件的情况，如果在背火面一个直径为6in.(152mm)的圆内螺丝、钉子或夹钉总面积小于1%而使得紧固件位置的温度比有代表性区域的温度或高或低，则热电偶不应置于这些紧固件之上。
7.3在任意一点的温度超过212oF（100oC）之前，读取温度的时间间隔不应超过15min。
尔后的读书间隔可根据试样自行决定读得更频繁些，但不宜超过5min。
7.4在背火面温升有一个限额的其规定情况下，耐火时间的终极温度点的确定应取单个点测量值的平均值。
如果某一点的温升值超过规定极限的30%，其它点就可忽略而视为达到了耐火极限。
由测试决定的分类
8.试验结果报告
8.1试验报告应与依规定测试方法所作测试结果一致。
结果应采用精确到分钟的耐火时间来表达。
报告应记录材料和构件在测试期间及火焰停止后的详细特性，包括变形、剥落、裂缝、试样及其组件的燃烧、火苗持续时间和烟雾的产生。
8.2有关墙、地板、梁或天花板构件的测试报告，若对构件的膨胀、收缩及旋转性有限制，则在报告中应描述测试这些限制的办法。
8.3在有最大荷载要求的情况下，测试报告应充分定义测试中所采用的荷载条件，并且应在测试报告的标题中指定荷载限制的条件。
8.4当根据背火面和试样内的平均温升或最大温升，或根据荷重失效所测得的耐火极限为1/2h或大于1/2h时，由于火炉火焰与规定有差异从而可导致分类的变化，需要对耐火极限进行校正，校正值可由以下公式进行计算：
C=2I（A-AS）/3（AS+L），其中：
C：
与I相同单位的校正值，I：
测得的耐火时间，A：
在3/4测得的耐火时间内，火炉平均温度曲线下的面积，AS：
标准火炉温度曲线下与测得的耐火时间相同部分的面积，L：
与A和AS单位相同的热滞校正值（54℉.h或30℃.h(3240℉.min或1800℃.min)）。
当火焰温度高于标准时，耐火极限应加上校正值；同样地，当火焰温度低于标准时，应减去校正值。
8.5不对称的构件可以用其中一面作为向火面，报告中应指明所选的向火面。
当两面都测试时，报告应阐明每个面所具有的耐火极限类型。
测试试样
9.测试试样
9.1测试试样应真正代表建筑构件的所期望的特征如材料、生产质量和各部件的尺寸等细节，同时试样施工的条件应代表在实际建筑施工操作中所处的条件。
测试中所用材料和组分的物理性能应被确定和记录。
9.2评价建筑防火等级时，建筑尺寸应落在测试时所采用的用测试试样的大小和尺寸的范围。
若使用条件下建筑物的尺寸变小，则测试试样的尺寸应按相同比例变小，使测试结果能用于此限制条件。
9.3被测试样带有屋顶时，屋顶应盖上3层厚、重15-lb(
6.8-kg)的毡子，表面不用碎石而用单位面积（100ft2(9m2)）不超过
120lb(54kg)的热浇沥青。
带有这种毡子的构件的测试结果，可以允许在现场使用其它类型如更多层的、更多沥青的、表面有碎石的毡子。
9.4设计的屋顶系统不使用屋顶毡子时，应采用能代表实际现场所用的材料和施工细节来进行试验。
防火测试的进行
10.耐火时间测试
10.1在试样上连续做耐火时间测试，若有荷载做到荷载失效为止；或者做到试样能承受实验条件一段时间为止，该段时间等于给定的建筑类型验收条件所规定的时间。
1
0.2获得附加的数据，则在耐火时间类型确定以后的时间内继续进行测试。
1
1.软管水流测试
11.1在验收条件有规定的地方，应进行软管水流测试，用来对
10.2或
10.3描述的试样进行软管水流的冲击、侵蚀及冷却效果的测定。
1
1.1.1免测：
当耐火时间测试结果表明建筑物耐火时间小于1h时，不应作软管水流测试。
1
1.2软管水流的测试应在副本试样上进行。
1
1.2.1副本试样在经过一半的耐火时间（耐火时间由初始试样的耐火时间测试确定）后，应立即进行软管水流效果测试。
1
1.2.2副本试样所作耐火测试的时间长度不应超过1h。
1
1.3可选方案：
作为一种可选择的步骤，在初始试样作完耐火时间测试后，可立即在其上作软管水流测试。
1
1.4进行软管水流测试时，首先调节软管水流在试样向火面中央，接着调向所有部位。
任何方向的改变应缓慢进行。
1
1.5水流设备和细节：
水流应通过一个21/2-in.(64mm)的软管输送，由一个相应尺寸的国家标准排放管来排放，排放管配有一个11/8-in.(
28.5mm)的空口无肩的标准锥形平钻尖嘴。
水压和持续使用时间应按表1规定。
表1软管水流测试条件使用时间耐火时间喷嘴底部水压min/100ft2(9m2)向火psi (kpa)面积8h或以上45(310)64h至8h之间2h至4h之间11/2h至2h之间1h至11/2h之间小于1h45(310)30(207)30(207)30(207)30(207)521/211/
211.6喷嘴距离：
喷嘴嘴尖与向火面中心的距离应由喷嘴中心轴线与向火面中心之间的夹角来确定。
当喷嘴中心轴线与向火面中心正交时，该距离为20ft(6m)。
当夹角每偏离100时，距离应减去1ft(305mm)。
1
2.测试试样的保护和调节
12.1在建造期间和建造后保护测试试样，以保证其在测试时的质量和状况。
在未达到其最终强度之前，以及满足
12.1.1至
12.1.3所要求的空气条件之前，不应进行测试。
在测试设备和样品经历防火测试时，应对其进行保护，避免任何能影响测试结果的风和气候条件。
测试开始时周围空气温度应为50至90℉（10至32℃）。
测试开始时所测量的空气流过样品向火面的速度不应超过
4.4ft(
1.3m)/s，风速由置于向火面正上方的风速仪测定。
测试中采取机械通风时，气流不应流过试样表面。
1
2.1.1防火测试前，调节建筑的环境以提供试样一个湿度环境，该环境能代表与实际建筑相似的环境。
出于标准化的目的，该环境条件设立为50%相对湿度、73℉的大气干燥下所达到的平衡。
但是，在一些建筑中很难或者不可能达到该标准。
在这种情况下，当结构最潮湿的部分（即大型建筑位于地面以下
6in.(152mm)处）的湿度达到与50-75%相对湿度、73±5℉（23±3℃）空气干燥达到的平衡下的湿度一致时，就可进行测试。
如果12个月后试样在受热建筑中得到干燥而不能满足这些要求，或者如果建筑特性表明因密封材料的阻隔试样内部不能得到干燥，就可以不作该湿度要求，当试样强度达到其设计强度时就进行测试。
1
2.1.2若采用
12.1.1条方法进行干燥的结果会改变试样的耐火特性，则不适用干燥程序。
1
2.1.3测试前72小时内，应得到有关试样内实际湿度和分布的信息。
将其写入测试报告。
1
3.精度和误差
13.1没有进行综合测试得到数据，并由此得到有重复性和复制性（试验范围内）的统计测量数据。
有限的数据表明，对某些类型的构件由一定程度的重复性和复制性。
影响结构的因素包括被测构件和材料的类型、火炉的性质、荷载的类型和位置、边界环境的性质（限制和端头固定）以及组装时的施工细节。
承重墙和隔断的测试
14.试样尺寸
14.1暴露于火焰的面积不应少于100ft2(9m2),每边的尺寸不小于9ft(
2.7m)。
测试试样的垂直边部应有限制。
1
5.加载
15.1在整个耐火和软管水流测试中，模仿最大荷载情形在试样上附加一个荷载。
这个荷载应是认可的国家结构设计标准所允许的最大荷载，由特定设计标准限制时可将荷载相应地减少。
测试中应采用双墙的组合来承载荷载，可以使每面墙分别承载或者两面一起承载。
报告中应注明所用方法。
1
6.验收条件
16.1若满足以下条件则认为测试是成功的：
1
6.1.1防火测试期间，在所期望的防火等级的时间以内，墙和隔断在维持荷载期间应没有火苗泄出，或没有足以点着废棉花的热气体通过。
1
6.1.2按第11节规定进行防火和软管水流测试期间，墙和隔断在维持荷载期间应没有火苗泄出、没有足以点着废棉花的热气体泄出或没有水流泄出。
在软管水流测试期间，若产生开口使水流从背火面流出，则构件没有通过软管水流测试。
1
6.1.3耐火测试期间，穿过墙和隔断的传热使背火面超过初始温度的温升不应超过250℉（139℃）。
非承重墙和隔断的测试
17.试样尺寸
17.1暴露于火焰的面积不应少于100ft2(9m2),每边的尺寸不小于9ft(
2.7m)。
测试试样的垂直边部应有限制。
1
8.验收条件
18.1若满足以下条件则认为测试是成功的：
1
8.1.1防火测试期间，在所期望的防火等级的时间以内，墙和隔断在维持荷载期间应没有火苗泄出，或没有足以点着废棉花的热气体通过。
1
8.1.2按第10节规定进行防火和软管水流测试期间，墙和隔断应没有火苗泄出、没有足以点着废棉花的热气体泄出或没有水流泄出。
在软管水流测试期间，若产生开口使水流从背火面流出，则构件没有通过软管水流测试。
1
8.1.3耐火测试期间，穿过墙和隔断的传热使背火面超过初始温度的温升不应超过250℉（139℃）。
柱的测试
19.试样尺寸
19.1柱暴露于火焰的长度不应小于9ft(
2.7m)。
根据现场施工方法，对其连接和保护措施的进行细节考虑。
暴露于火焰期间柱应是垂直的。
2
0.加载
20.1在整个耐火测试中，将柱的各面暴露于火焰，并模仿最大荷载情形对其附加一个荷载。
这个荷载应是认可的国家结构设计标准所允许的最大荷载，由特定设计标准限制时可将荷载相应地减少。
不增加柱的有效长度而将荷载移至柱的露火部分时，应作出规定。
2
0.2作为可选程序，在进行耐火测试前对柱加载13/4倍设计工作荷载。
这样进行测试不应被认为对耐火测试性能将产生有害的影响。
2
1.验收条件
21.1如果在耐火测试期间，在所期望的防火等级的时间以内，柱能维持荷载，则测试是成功的。
可选测试：
结构钢梁保护
22.应用
22.1在设计不要求保护材料具有结构承重功能的情况下，本可选测试方法用于评估无设计荷载的钢梁保护。
2
3.试样的尺寸和特性
23.1被保护梁的长度至少为8ft(
2.4m)。
暴露于火焰期间柱应是垂直的。
2
3.2测试前，用固定在钢梁终端的坚硬钢板或增强混凝土来限制所用的保护材料，以防止材料纵向温度膨胀大于钢柱的膨胀。
钢板的尺寸或混凝土的用量应能对保护材料的整个横向区域提供直接的支撑。
2
3.3对试样终端包括限制工具，采用绝热措施以限制火炉的直接传热。
2
4.温度测量
24.1在四个水平面的每一个上用不少于3个的热电偶来测量钢的温度。
上下两个面距钢梁终端的距离应为2ft(
0.6m)，中间两个面应等距离隔开。
在保护材料沿着试样长度方向厚薄不均的情况下，至少应有一个温度测量面包括材料最薄点。
将热电偶放于每个面上来测量钢结构组件的温度。
2
5.置入火焰
25.1在整个耐火测试中，将试样全长的各面置入火焰之中。
2
6.验收条件
26.1在预期耐火等级的置入火焰时间之内，若穿过保护材料的热量使四个水平面中任一平面的平均温度没有达到1000℉（538℃）以上，或者任意一点的温度不超过1200℉（649℃），则认为本测试是成功的。
地板和屋顶的测试
27.应用
27.1本测试适用于带或不带固定的、起毛的或悬挂的天花板的地板和屋顶，要求所测试样的底面暴露于火焰。
2
7.2从限制热膨胀的构件测试，应得到两种防火类型。
带限制的构件一类的验收条件见
31.1.1和
31.1.2条的规定，有的场合见
31.1.3至
31.1.5条的规定。
不带限制的构件一类的验收条件见
32.1.1和
32.1.2条的规定，有的场合见
32.1.3至
32.1.6条的规定。
2
7.3从不限制热膨胀的构件测试，应得到一种防火类型，其验收条件见
31.1.1和
31.1.2条的规定。
2
7.4从梁的带限制构件测试和不带限制构件测试，应得到单个无限制梁的类型，其验收条件见
40.1.1和
40.1.2或
40.1.3的规定。
2
8.试样的尺寸和特性
28.1试样暴露于火焰的面积不应小于180ft2(16m2)，各边尺寸不小于12ft(
3.7m)。
若仅部分建筑处于测试，结构部件处于燃烧室内，且与室壁的距离不应少于8in.(203mm)。
2
8.2试样所代表的实际建筑中若加有热膨胀限制，则火炉中应相应地加以限制。
2
9.加载
29.1整个耐火测试中，仿照最大荷载情形对试样加以荷载。
这个荷载应是认可的国家结构设计标准所允许的最大荷载，由特定设计标准限制时可将荷载相应地减少。
3
0.温度测量
30.1若试样采用的钢结构部件（梁、开腹板钢搁栅等）中心间距大于4ft(
1.2m)，用四个热电偶在沿部件长度方向等距的3或4个截面的每个面上测量结构部件中钢的温度。
在保护材料沿试样长度方向厚薄不均的情况下，至少应有一个测量温度的截面包括了保护材料最薄的点。
3
0.2若试样采用的钢结构部件（梁、开腹板钢搁栅等）中心间距等于或小于4ft(
1.2m)，用四个热电偶每个部件上测量结构部件中钢的温度。
如此测量的部件不应超过4个。
热电偶放于中间跨度、天花板接头之上及轻质固定件之上等位置。
不应让4个热电偶位于同一截面。
3
0.3热电偶放置示意于图2：
两个位于底部法兰或轩杆的底面，一个位于腹板中央，一个位于顶部法兰或轩杆。
3
0.4对增强或预应力混凝土结构构件，热电偶置于每个张紧增强部件之上。
若这样的部件超过8个，则选择这些部件中具有代表温度的8个部件放置热电偶。
3
0.5对钢质地板或屋顶单元，将四个热电偶置于每个截面（截面应包含每个单元的宽）。
一个放于单元底面的边界接头处，一个放于离单元底面的边界接头处较远处，一个放于单元侧墙上，一个放于单元顶面上。
热电偶应沿宽度方向排放于单元表面并远离火焰。
每个有代表性的跨度如此测量的截面应为2到4个之间。
在有代表性的位置安放每组四个热电偶。
单元截面安放热电偶的典型位置示意于图
3。
3
1.验收条件（受限构件）
31.1为得到受限构件耐火类型，应满足如下条件：
3
1.1.1耐火类型对应的时间内，试样维持荷载并且没有使背火面足以点燃废棉花。
3
1.1.2耐火类型对应的时间内，穿过试样的传热使背火面超过初始温度的平均温升不应超过250℉（139℃）。
3
1.1.3若试样采用的钢结构部件（梁、开腹板钢搁栅等）中心间距大于4ft(
1.2m)，对于等于或小于1小时的耐火类型的构件，构件应在
32.1.3节规定的温度基础上达到耐火时间。