ISO 23693-22026 被動防火材料抗氣體爆炸性能的測定 第2部分分區基材標準立項發展報告

*被動防火材料抗氣體爆炸性能的測定第2部分：分區基材標準立項發展報告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Determinationoftheresistancetogasexplosionsofpassivefireprotectionmaterials—Part2:Divisionalsubstrates摘要隨著現代工業與民用建筑的復雜化，氣體爆炸事故的風險日益凸顯，其對生命財產安全的威脅不容忽視。被動防火材料作為建筑防火安全體系的關鍵組成部分，其抗氣體爆炸性能的評估與測試方法成為國際標準化領域亟需解決的技術難題。本標準（ISO23693-2:2026）正是在此背景下應運而生。本報告旨在全面解析該標準的立項背景、制定過程、技術核心及未來展望。研究顯示，本標準源于對既有測試方法局限性的深刻洞察，特別是針對分區基材（如墻體、樓板等）在氣體爆炸荷載下的力學響應及防火性能耦合效應的考量。標準明確了采用分區基材作為測試載體，規定了爆炸荷載施加條件、材料性能測試流程及評價指標，構建了一套嚴謹、可重復的實驗室測試體系。結論指出，該標準填補了國際范圍內針對被動防火材料在氣體爆炸動態荷載下性能評測的空白，對于推動建筑材料防火安全技術進步、提升工程設計與風險評估準確性具有里程碑式的意義。其發布將有效促進國際貿易中被動防火產品性能的互認，并為未來建筑抗爆設計提供了關鍵的技術支撐與科學依據。關鍵詞：被動防火材料；氣體爆炸；分區基材；抗爆性能；國際標準；ISO23693-2；阻燃性；動態荷載Keywords:PassiveFireProtectionMaterials;GasExplosion;DivisionalSubstrates;BlastResistance;InternationalStandard;ISO23693-2;FlameRetardancy;DynamicLoad正文1.引言在石油化工、天然氣儲存、核設施及高層民用建筑等領域，氣體泄漏引發的爆炸事故是極端但破壞性巨大的災害場景。此類事故往往伴隨著強烈的沖擊波和高溫火焰，對建筑結構及內部設施造成毀滅性打擊。被動防火材料，如防火涂料、防火板、防火密封系統等，是在火災或爆炸發生后，通過材料自身的物理化學變化（如膨脹、碳化、吸熱等）來延緩熱傳遞、保持結構完整性、防止火勢蔓延的關鍵措施。然而，傳統被動防火材料的性能測試主要聚焦于靜態或準靜態火災暴露環境，鮮有涉及爆炸這一極端動態荷載下的失效模式與性能評價。氣體爆炸對被動防火材料的影響是多方面的：強大的超壓峰值可能導致材料剝落、破裂或與基材剝離；持續的正壓作用則考驗材料的整體結構穩定性；緊隨其后的熱輻射與高溫氣流會加速材料性能衰減。現有單個組件或小尺寸試件的測試方法，往往無法真實反映工程實際中分區構件（如一整面墻或一塊樓板）在爆炸與火災耦合作用下的復雜行為。因此，國際標準化組織（ISO）提出了制定一項全新的、以分區基材為測試對象的抗氣體爆炸性能測試標準，即ISO23693-2:2026《被動防火材料抗氣體爆炸性能的測定第2部分：分區基材》。本報告將詳細梳理該標準的發展脈絡，分析其技術要義，并對標準中所涉及的核心測試方法與評價體系進行深入解讀，旨在為相關領域的研究人員、檢測機構、產品制造商及工程設計人員提供權威的參考與指導。2.標準立項背景與意義2.1行業需求的驅動行業的快速發展與安全管理標準的提升是推動本標準立項的根本動力。隨著全球范圍內對重大危險源（如LNG儲罐、化工裝置）風險評估管控的加強，工程實踐中迫切需要一個能夠準確評估被動防火系統在爆炸環境下性能的測試方法。傳統的“耐火極限”測試（如ISO834標準火災曲線）無法模擬爆炸沖擊波對防火材料的機械損傷。一個在靜態火災下表現優異的防火系統，在經歷一次中等強度的氣體爆炸后，其防火性能可能因物理損傷而幾乎喪失殆盡。因此，開發一種能夠同時考核材料抗爆性（抵抗沖擊波破壞）和耐火性（抵抗熱破壞）的綜合性測試方法，成為行業的共同呼聲。2.2現有標準的局限性在本文標準發布前，國際范圍內尚無專門針對被動防火材料抗氣體爆炸性能的測試標準。部分相關測試標準，如用于鋼結構防火材料的ISO22899系列（抗噴射火性能）或用于管道防火的ISO22899-1，主要面向局部火或噴射火場景，其荷載形式與均布的、快速的爆炸氣體荷載截然不同。此外，針對建筑構件的抗爆性能測試標準（如美國土木工程師學會的ASCE/SEI59標準），其側重點在于結構本身的承載能力，而非附著于其上的被動防火材料。因此，亟需一個專門的標準來填補這一空白。2.3標準的創新意義與價值ISO23693-2:2026的發布，標志著一個從“單一材料測試”向“系統性能評估”的范式轉變。其核心創新在于：*“分區基材”概念：首次提出以具有典型工程意義的分區構件（如輕質隔墻、混凝土砌塊墻、雙層板墻等）作為測試基材。這不僅測試了防火材料本身的性能，還檢驗了材料與基層的連接、密封、系統整體性在爆炸荷載下的表現，更貼近真實工程場景。*動態荷載模擬：標準詳細規定了如何利用激波管或爆炸室產生符合真實氣體爆炸特征的典型壓力-時間曲線（超壓、正壓作用時間、升壓速率等）。這使得測試結果能夠直接與特定爆炸場景建立聯系，具有極高的工程指導價值。*性能綜合評價體系：不僅評價抗爆性（如完損程度、位移、裂縫寬度），同時還規定了在爆炸后立即或經過特定時間后，進行標準火災暴露測試，評價材料的剩余耐火性能。這種“先抗爆后耐火”的耦合測試方法，是本標準區別于其他任何標準的獨特之處，也是對真實事故物理過程的精準模擬。3.標準技術內容體系詳解ISO23693-2:2026標準的核心架構圍繞“試驗設備與系統”、“試驗基材與樣本制備”、“爆炸荷載參數”、“測試程序與方法”、“性能指標與評定”以及“試驗報告”六個核心部分展開。3.1試驗設備與系統標準明確了測試必須在一個能夠產生、控制和測量可控氣體爆炸的封閉測試系統（通常為激波管或大型爆炸室）中進行。該系統必須能夠：*產生爆炸荷載：通過預混可燃氣體（如甲烷-空氣混合物）點火或高壓氣體快速釋放等方式，產生具有特定超壓峰值（\(\DeltaP\)）、正壓作用時間（\(t_p\)）和特定脈沖形狀的壓力時程曲線。*控制與測量：配備高精度壓力傳感器、高速數據采集系統、高速攝像系統。傳感器置于基材表面和試驗段內，以精確記錄爆炸荷載施加全過程及基材/材料的響應。*試驗段的密封：保證試驗段（放置分區基材的框架）的密封性，防止在爆炸前或爆炸后氣體泄漏影響測試精度。3.2試驗基材與樣本制備這是本標準的顯著特色。*分區基材定義：明確指出基材應為一個完整的、具有代表性的建筑分區構件（如墻體、樓板），其尺寸、材料構造、連接方式（如框架與立柱的連接、板塊間的拼縫處理）必須與工程實際一致。*樣品尺寸：規定了最小尺寸（例如，2mx2m），以確保能夠反映構件的整體變形和局部失效模式，避免尺寸效應帶來的偏差。*防火材料安裝：被動防火材料（如防火涂料、防火系統）應按照其制造商提供的安裝說明，完整地涂覆或安裝在分區基材上。涂層厚度、搭接長度、密封處理等均需進行記錄。*樣本數量與隨機性：要求至少測試3個相同的樣本，以確保結果的統計可靠性。3.3爆炸荷載參數標準根據典型的氣體爆炸場景，規定了三個等級或幾種典型的爆炸荷載參數：*超壓峰值\(\DeltaP\)：通常設定為10kPa（輕度爆炸）到100kPa以上（強烈爆炸）不等的典型值。*正壓作用時間\(t_p\)：與爆炸體積和氣體當量相關，通常在10ms到200ms之間。*荷載波形：規定使用典型的指數衰減波形或理想三角波。測試前需對沖入氣體的種類、濃度、體積以及點火能量等條件進行標定，以確保荷載的可重復性。3.4測試程序與方法程序分為四個主要階段：1.初始狀態記錄：對基材和防火材料的初始狀態（外觀、尺寸、初始裂縫、連接狀態等）進行全面記錄。2.爆炸荷載施加：將安裝好的測試樣本安裝至爆炸測試系統試驗段，按照預設參數施加一次或多次（標準建議為一次最具代表性的或最嚴重的）氣體爆炸荷載。3.爆炸后即時檢查：在爆炸沖擊波消散后，立即對樣本進行宏觀和微觀檢查。重點記錄防火材料是否有脫落、剝離、開裂、鼓包等現象；基材本身是否發生結構性損傷（如永久位移、裂縫寬度、局部屈服）。使用激光掃描、高速圖像分析等技術量化損傷程度。4.剩余耐火性能測試（可選，但推薦）：按照ISO834標準火災曲線，對經歷爆炸后的樣本進行標準耐火試驗。比較其與未經歷爆炸的原始樣本在耐火極限上的差異。這是評價“抗爆+耐火”耦合性能的關鍵。3.5性能指標與評定標準提出了以下幾項關鍵性能指標：*抗爆等級（BlastResistanceLevel）：根據樣本在經歷特定等級爆炸荷載后，是否保持其結構完整性（無貫穿性裂縫、無大范圍脫落）以及防火材料是否能保持附著狀態，劃分等級（A級：完全完整；B級：輕微損傷；C級：嚴重損傷，失效）。*最大動態位移與永久位移：記錄基材在爆炸過程中的最大撓度以及殘余撓度，用于評估其抗力與塑性變形程度。*裂縫發展：統計裂縫的數量、長度、寬度及走向。*剩余耐火極限：和未抗爆樣本相比，其耐火極限的降低百分比，作為衡量“抗爆后密封防火能力”的關鍵指標。3.6試驗報告最終報告必須包含：試驗條件（荷載參數）、樣本詳細信息、測試結果數據（壓力-時間曲線、位移-時間曲線、圖像記錄）、損傷評估（含定量數據）、性能等級判定以及與制造商聲明的符合性結論。4.主要參與單位介紹：國際標準化組織/消防與火災安全技術委員會（ISO/TC92）本標準（ISO23693-2:2026）由國際標準化組織（ISO）負責立項、制定與發布。具體負責本項標準研制的技術委員會是ISO/TC92(FireSafety)，即“消防與火災安全技術委員會”。4.1組織架構與責任ISO/TC92是ISO體系內專門從事全生命周期消防與火災安全標準化工作的技術委員會。其工作范圍涵蓋從材料、組件到建筑結構的火災反應、耐火極限、煙氣控制、逃生、消防救援直至建筑全生命周期消防安全管理等各個方面。本屆委員會由來自全球數十個國家的標準化機構（如中國的中國國家標準化管理委員會SAC，美國的ANSI，歐盟的CEN等）的代表、行業專家、學者、檢測機構及企業技術骨干組成。4.2專業分工與標準制定流程ISO/TC92下設多個分委員會（SC），其中SC3(Firecontainment)和SC4(Firesafetyengineering)與本項標準聯系最為緊密。*SC3主要負責建筑構件及防火系統的防火性能測試方法標準（如ISO834系列）。*SC4側重于基于性能的消防安全工程評價方法。ISO23693-2的制定經歷了典型的ISO標準立項流程：1.前期建議階段（NP階段）：由一個或多國成員體（根據行業信息，可能源于歐洲或北美在油氣行業抗爆設計的經驗）首先提出新工作項目建議（NP）。該建議詳細闡述了需求、范圍、技術可行性及市場關聯性。2.工作組階段（WD階段）：一旦NP獲批，ISO/TC92會成立一個專門工作組（WG）。工作組成員通常包括專家、工程師和科學家，他們開始起草標準草案（WorkingDraft，WD）。這通常是最耗費時間和技術討論的階段。3.委員會階段（CD階段）：WD成熟后，提交至分委員會或整個TC進行投票（CommitteeDraft，CD）。各國家成員體在規定時間內提出修改意見。4.征詢意見階段（DIS階段）：經過多輪修改和協商后，形成最終國際標準草案（DraftInternationalStandard，DIS）。這是全球范圍內的公開征求意見階段，所有ISO成員體均可投票并提出技術性修改意見。5.最終批準階段（FDIS階段）：根據DIS階段的意見進行最終修改，形成最終國際標準草案（FinalDraftInternationalStandard，FDIS）。進行最后一次投票，獲得三分之二多數成員同意后，即可發布為正式標準。6.發布與維護：ISO中央秘書處正式頒布此標準，并注冊為ISO23693-2:2026。ISO/TC92會持續跟蹤其使用情況，并在未來（通常5-8年后）根據技術進步和需求評估是否進行修訂。4.3貢獻與影響ISO/TC92在本標準的研制中發揮了不可替代的核心作用：*匯聚全球智慧：協調了世界各國的科學家、工程師和行業領袖，通過多次國際會議和技術研討會，彌合了學術界與工業界、發達國家與發展中國家在抗爆防火測試上認知的差距，最終達成共識。*突破技術瓶頸：工作組主導并解決了測試過程中多項關鍵技術難題，例如如何在大尺度分區基材上精確模擬氣體爆炸荷載并保證可重復性，如何定義并量化“抗爆后防火能力”等。*推動國際互認：標準的成功發布，使得全球范圍內不同國家生產的被動防火產品可以在同一套科學、嚴謹的體系下進行性能評定和認證，極大地便利了國際貿易，降低了因標準不一帶來的技術壁壘和重復測試成本。結論ISO23693-2:2026《被動防火材料抗氣體爆炸性能的測定第2部分：分區基材》的發布，是國際建筑防火安全標準領域的一次重大技術革新。它不再將被動防火材料視為孤立的個體材料，而是將其置于真實的建筑分區構件系統中，在模擬極端動態荷載（氣體爆炸）與熱荷載（火災）耦合作用的條件下進行綜合評價。這一方法論的革新，深刻反映了現代火災與安全工程從經驗式向性能化、從靜態向動態、從單一因素向多因素耦合發展的核心趨勢。展望未來，本標準將產生深遠的影響：1.指導高水平產品研發：制造商可以利用本標準更為精準的測