ISO 17554:2014
(Main)Reaction to fire tests — Mass loss measurement
Reaction to fire tests — Mass loss measurement
ISO 17554:2014 specifies a small-scale method for assessing the mass loss rate of essentially flat specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of radiant heating with an external igniter under well-ventilated conditions. The mass loss rate is determined by measurement of the specimen mass and is derived numerically. The time to ignition (sustained flaming) is also measured in this test. Mass loss rate can be used as an indirect measure of heat release rate for many products. However, this is not an apparatus for determining heat release rates, and the measured mass loss rates for some products are not so closely linked to their heat release rates. Such products need to be tested in accordance with ISO 5660‑1 for correct assessment of heat release.
Essais de réaction au feu — Mesurage de la perte de masse
L'ISO 17554:2014 spécifie une méthode à petite échelle permettant d'évaluer la vitesse de perte de masse d'éprouvettes essentiellement plates orientées horizontalement et exposées à des niveaux contrôlés d'éclairement énergétique exercé en présence d'un allumeur externe dans des conditions d'excès de ventilation. La vitesse de perte de masse est déterminée par la mesure de la masse de l'éprouvette et est dérivée numériquement. Le temps d'allumage (flamme persistante) est également mesuré au cours de cet essai. La vitesse de perte de masse peut être utilisée comme mesure indirecte du débit calorifique pour de nombreux produits. Cependant, il ne s'agit pas d'un appareil de détermination des débits calorifiques, et les vitesses de perte de masse mesurées pour certains produits ne sont pas liées aussi étroitement aux débits calorifiques. Ces produits doivent être soumis à essai conformément à l'ISO 5660‑1 pour obtenir une évaluation correcte du débit calorifique.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17554
Second edition
2014-12-15
Reaction to fire tests — Mass loss
measurement
Essais de réaction au feu — Mesurage de la perte de masse
Reference number
ISO 17554:2014(E)
©
ISO 2014
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ISO 17554:2014(E)
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Published in Switzerland
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ISO 17554:2014(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Principle . 3
6 Apparatus . 3
6.1 General . 3
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 4
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder and retainer frame . 5
6.7 Ignition circuit . 7
6.8 Ignition timer . 7
6.9 Heat flux meters . 8
6.10 Data collection and analysis system . 8
7 Suitability of a product for testing . 8
7.1 Surface characteristics . 8
7.2 Asymmetrical products . 8
7.3 Materials of short burning time . 8
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .11
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .12
9 Test environment .12
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.2 Weighing device response time .12
10.1.3 Weighing device output drift .12
10.2 Operating calibrations .13
10.2.1 Weighing device accuracy .13
10.2.2 Heater calibration .13
10.3 Less frequent calibrations .13
10.3.1 Operating heat flux meter calibration .13
11 Test procedure .13
11.1 General precautions . .13
11.2 Initial preparation .14
11.3 Procedure .14
12 Calculations.15
12.1 Average mass loss rate .15
13 Test report .16
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ISO 17554:2014(E)
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .18
Annex B (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .19
Annex C (informative) Calibration of the working heat flux meter .20
Bibliography .21
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ISO 17554:2014(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire
initiation and growth.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17554:2005), which has been
technically revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17554:2014(E)
Reaction to fire tests — Mass loss measurement
1 Scope
This International Standard specifies a small-scale method for assessing the mass loss rate of essentially
flat specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of radiant heating with an
external igniter under well-ventilated conditions. The mass loss rate is determined by measurement of
the specimen mass and is derived numerically. The time to ignition (sustained flaming) is also measured
in this test. Mass loss rate can be used as an indirect measure of heat release rate for many products.
However, this is not an apparatus for determining heat release rates, and the measured mass loss rates
for some products are not so closely linked to their heat release rates. Such products need to be tested
in accordance with ISO 5660-1 for correct assessment of heat release.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5660-1, Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass loss rate — Part 1: Heat
release rate (cone calorimeter method)
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14934-3; Fire tests — Calibration of heat flux meters – Part 3: Secondary calibration method
ISO 14697:2007, Reaction-to-fire tests — Guidance on the choice of substrates for building and transport products
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 and the following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ±1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.9
3.4
irradiance
at a point on a surface quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the
term “irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this International Standard, as it best indicates the
essentially radiative mode of heat transfer.
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ISO 17554:2014(E)
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre, and polymers.
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontal face upwards
3.7
product
material, composite, or assembly about which information is required
3.8
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example, products that contain an air gap or joints, it is sometimes
not possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.9
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.10
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 s and 10 s
4 Symbols
Symbol Designation Unit
2
A initially exposed surface area of the specimen m
s
m mass of the specimen g
m mass of the specimen at the start of the test g
I
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
10
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
90
−1
m mass loss rate of the specimen g⋅s
−1
m
maximum value of the mass loss rate g⋅s
max
m 2 −1
average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g⋅m ⋅s
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
10
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
90
−1
average mass loss rate over the period starting at t and ending 180s later g⋅s
ig
m
180
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ISO 17554:2014(E)
Symbol Designation Unit
−1
average mass loss rate over the period starting at t and ending 300s later g⋅s
ig
m
300
t time s
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
5 Principle
The test method is used to assess the mass loss rate that the product undergoes under the test conditions.
This rate is determined on small representative specimens burning in a well-ventilated environment.
6 Apparatus
6.1 General
The test apparatus shall consist essentially of the following components:
6.1.1 Cone-shaped radiant electrical heater.
6.1.2 Weighing device for measuring specimen mass.
6.1.3 Specimen holder.
6.1.4 Spark ignition circuit.
6.1.5 Heat flux meters.
6.1.6 Data collection and analysis system.
A schematic representing the assembly is given in Figure 1. The apparatus should be located under
3 −1
a suitable exhaust system with a flow rate of less than 0,025m ·s . The individual components are
described in detail in the following sections.
Key
1 cone heater
2 spark igniter
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ISO 17554:2014(E)
3 specimen
4 load cell
Figure 1 — Schematic of apparatus
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater
The active element of the heater shall consist of an electrical heater rod, capable of delivering 5 000 W at
the operating voltage, tightly wound into the shape of a truncated cone (see Figure 2). The heater shall
be encased on the outside with a double-wall stainless steel cone, filled with a ceramic fibre blanket
−3
of nominal thickness 13 mm and nominal density 100 kg·m . The irradiance from the heater shall be
maintained at a preset level by controlling the average temperature of three thermocouples, (type K,
1)
stainless-steel sheathed thermocouples, have proved suitable, but Inconel ) or other high-performance
materials are also acceptable) symmetrically disposed and in contact with, but not welded to, the heater
element (see Figure 2). Either 3,0 mm outside-diameter sheathed thermocouples with an exposed hot
junction or 1,0 mm to 1,6 mm outside-diameter sheathed thermocouples with an unexposed hot junction
shall be used. The heater shall be capable of producing irradiances on the surface of the specimen of up
−2
to 75 kW·m . The irradiance shall be uniform within the central 50 mm × 50 mm area of the exposed
−2
specimen surface, to within ±2 %, for an irradiance of 50 kW·m .
Dimensions in millimetres
Key
1 inner shell
2 ceramic fibre packing
3 thermocouple
4 outer shell
5 spacer block
6 heating element
Figure 2 — Conical heater assembly
1) Iconel is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience
of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of thisproduct.
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ISO 17554:2014(E)
6.3 Radiation shield
The cone heater shall be provided with a removable radiation shield to protect the specimen from the
irradiance prior to the start of a test. The shield shall be made of non-combustible material, with a total
thickness not exceeding 12 mm. The shield shall be one of the following:
— water cooled and coated with a durable matt black finish of surface emissivity ε = 0,95 ± 0,05;
— not water-cooled, which may be either metal with a reflective top surface or metal with a ceramic
top surface, or ceramic, in order to minimize radiation transfer.
The shield shall be equipped with a handle or other suitable means for quick insertion and removal. The
cone heater base plate shall be equipped with a mechanism for introducing the shield into position.
6.4 Irradiance control
The irradiance control system shall be properly tuned so that it maintains the average temperature of
the heater thermocouples during the calibration described in 10.1.1 at the preset level to within ±10°C.
6.5 Weighing device
The weighing device shall have a resolution of ± 0,1 g and an accuracy of ± 0,3 g or better, measured
according to the calibration procedure described in 10.2.1. The weighing device shall be capable of
measuring the mass of specimens of at least 500 g. The weighing device shall have a 10 % to 90 %
response time of 1 s to 4 s as determined according to the calibration described in 10.1.2. The output
of the weighing device shall not drift by more than 1 g over a 30 min period, as determined with the
calibration described in 10.1.3.
6.6 Specimen holder and retainer frame
6.6.1 The specimen holder is shown in Figure 3. The specimen holder shall have the shape of a square pan
with an opening of (106 ± 1) mm × (106 ± 1) mm at the top, and a depth of (25 ± 1) mm. The holder shall
be constructed of stainless steel with a thickness of (2,4 ± 0,15) mm. It shall include a handle to facilitate
insertion and removal, and a mechanism to ensure central location of the specimen under the heater and
proper alignment with the weighing device. The bottom of the holder shall be lined with a layer of low-density
−3
(nominal density 65kg·m ) ceramic fibre blanket with a thickness of at least 13 mm. The distance between
the bottom surface of the cone heater and the top of the specimen shall be adjusted to be (25 ± 1) mm except
when testing dimensionally unstable materials for which the distance is (60 ± 1) mm (7.5).
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ISO 17554:2014(E)
Dimensions in millimetres
Figure 3 — Specimen holder
6.6.2 All specimens shall be tested with the retainer frame shown in Figure 4. The frame shall be
constructed of stainless steel with a thickness of (1,9 ± 0,1) mm in the shape of a box with the inside
dimension of each side (111 ± 1) mm and a height of (54 ± 1) mm. The opening for the specimen face shall
be a square with the dimension of each side (94,0 ± 0,5) mm, as shown in Figure 4. The retainer frame
shall have an appropriate means to secure to the specimen holder with a specimen in position.
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ISO 17554:2014(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 tapped holes in 4 places (M3 or 10 × 32 recommended)
Figure 4 — Retainer frame
6.7 Ignition circuit
External ignition is accomplished by a spark plug powered from a 10 kV transformer or spark igniter.
The spark plug shall have a gap of (3,0 ± 0,5) mm. The electrode length and location of the spark plug
shall be such that the spark gap is located (13 ± 2) mm above the centre of the specimen except when
testing dimensionally unstable materials for which the distance is (48 ± 2) mm (7.5).
6.8 Ignition timer
The ignition timer shall be capable of recording elapsed time to the nearest second and shall be accurate
to within 1 s in 1 h.
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ISO 17554:2014(E)
6.9 Heat flux meters
The working heat flux meter shall be used to calibrate the heater (10.2.2). It shall be positioned at a
location equivalent to the centre of the specimen face during calibration.
This heat flux meter shall be of the Schmidt-Boelter (thermopile) type with a design range of
−2
(100 ± 10) kW·m . The target receiving the heat shall be flat, circular, of approximately 12,5 mm in
diameter, and coated with a durable matt black finish of surface emissivity, ε = 0,95 ± 0,05. The case of
the heat flux meter shall be water-cooled. A cooling temperature, which could cause condensation of
water on the target surface of the heat flux meter, shall not be used.
Radiation shall not pass through any window before reaching the target. The instrument shall be
robust, simple to set up and use, and stable in calibration. The instrument shall have a repeatability to
within ±0,5 %.
The calibration of the working heat flux meter shall be done according to Annex C or ISO 14934-3 and
checked according to 10.3.1, by comparison with two instruments of the same type as the working heat
flux meter. They shall be of similar range as the reference standards and not used for any other purpose
(see Annex C). One of the reference standards shall be fully calibrated at a standardizing laboratory at
yearly intervals.
6.10 Data collection and analysis system
This system shall have facilities for recording the output from the weighing device. It shall have an
accuracy corresponding to at least 0,01 % of the full-scale instrument output and at least 0,1 % for the
measurement of time.
7 Suitability of a product for testing
7.1 Surface characteristics
A product having one of the following properties is suitable for testing:
a) an essentially flat exposed surface;
b) a surface irregularity which is evenly distributed over the exposed surface provided that
2
1) at least 50 % of the surface of a representative 100 mm area lies within a depth of 10 mm from
a plane taken across the highest points on the exposed surface or
2) for surfaces containing cracks, fissures, or holes not exceeding 8 mm in width or 10 mm in
depth, the total area of such cracks, fissures, or holes at the surface does not exceed 30 % of a
2
representative 100 mm area of the exposed surface.
When an exposed surface does not meet the requirements of either 7.1 a) or 7.1 b), the product shall
be tested in a modified form complying as close as possible with the requirements given in 7.1. The
test report shall state that the product has been tested in a modified form and clearly describe the
modification.
7.2 Asymmetrical products
A product submitted to this test may have faces which differ or contain laminations of different materials
arranged in a different order in relation to the two faces. If either of the faces can be exposed in use
within a room, cavity, or void, both faces shall be tested.
7.3 Materials of short burning time
For specimens of short burning time (3 min or less), the measurements shall be taken at not more than
2 s intervals. For longer burning time, 5 s intervals may be used.
8 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17554:2014(E)
7.4 Composite specimens
Composite specimens are suitable for testing, provided that they are prepared as specified in 8.3 and
are exposed in a manner typical to end-use conditions.
7.5 Dimensionally unstable materials
Samples that intumesce or deform so that they contact the spark plug prior to ignition, or the underside
of the cone heater after ignition, shall be tested with the separation of 60 mm between the base plate
of the cone heater and the upper surface of the specimen. In this case, the heater calibration shall be
performed (10.2.2) with the heat flux meter positioned 60 mm below the cone heater base plate. It shall
be stressed that the time to ignition measured with this separation is not comparable to that measured
with the separation of 25 mm.
Other dimensionally unstable products, for example, products that warp or shrink during testing, shall
be restrained against excessive movement. This shall be accomplished with four tie wires, as described
in Figure 5. Metal wires of (1,0 ± 0,1) mm diameter and at least 350 mm long shall be used. The sample
shall be prepared in the standard way as described in Clause 8. A tie wire is then looped around the
sample holder and retainer frame assembly, so that it is parallel to and approximately 20 mm away from
one of the four sides of the assembly. The ends of the wire are twisted together such that the wire is
pulled firmly against the retainer frame. Excess wire is trimmed from the twisted section before testing.
The three remaining wires shall be fitted around the specimen holder and retainer frame assembly in a
similar manner, parallel to the three remaining sides.
Materials that distort so extensively that they cannot be held by four wires should be tested using the
fine wire grid used in ISO 5660-1. This is made of (0,8 ± 0,1) mm steel wire with a spacing between wires
of (20 ± 2) mm and is shown in Figure 5.
Figure 5 — Fine wire grid made from 0,
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17554
Deuxième édition
2014-12-15
Essais de réaction au feu — Mesurage
de la perte de masse
Reaction to fire tests — Mass loss measurement
Numéro de référence
ISO 17554:2014(F)
©
ISO 2014
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ISO 17554:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17554:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Principe . 3
6 Appareillage . 3
6.1 Généralités . 3
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement . 4
6.3 Écran antirayonnement . 5
6.4 Système de contrôle de l’éclairement énergétique . 5
6.5 Dispositif de pesage . 6
6.6 Support d’éprouvette et cadre de retenue . 6
6.7 Circuit d’allumage . 7
6.8 Dispositif de mesure du temps d’allumage. 8
6.9 Fluxmètres thermiques . 8
6.10 Système de collecte et d’analyse des données . 8
7 Aptitude d’un produit aux essais . 8
7.1 Caractéristiques de surface . 8
7.2 Produits asymétriques . 8
7.3 Matériaux à faible durée de combustion . 9
7.4 Éprouvettes composites . 9
7.5 Matériaux dimensionnellement instables . 9
7.6 Matériaux devant être soumis à essai sous compression .10
8 Construction et préparation des éprouvettes .11
8.1 Éprouvettes .11
8.2 Conditionnement des éprouvettes .12
8.3 Préparation .12
8.3.1 Emballage des éprouvettes .12
8.3.2 Préparation des éprouvettes .12
8.3.3 Préparation des éprouvettes de matériaux devant être soumis à essai
sous compression .12
9 Environnement d’essai .13
10 Étalonnage .13
10.1 Étalonnages préalables .13
10.1.1 Caractéristiques de réponse du système de contrôle de
l’éclairement énergétique .13
10.1.2 Temps de réponse du dispositif de pesage .13
10.1.3 Dérive de la sortie du dispositif de pesage .13
10.2 Étalonnages pendant les essais .14
10.2.1 Précision du dispositif de pesage .14
10.2.2 Étalonnage du dispositif de chauffage.14
10.3 Étalonnages moins fréquents .14
10.3.1 Étalonnage du fluxmètre thermique de travail . .14
11 Mode opératoire.14
11.1 Précautions générales .14
11.2 Préparation initiale .15
11.3 Mode opératoire .15
12 Calculs .16
12.1 Vitesse moyenne de perte de masse .16
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ISO 17554:2014(F)
13 Rapport d’essai .17
Annexe A (informative) Commentaires et notes explicatives à l’attention des opérateurs .19
Annexe B (informative) Calcul du flux énergétique critique effectif pour l’allumage .20
Annexe C (informative) Étalonnage du fluxmètre thermique de travail .21
Bibliographie .22
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ISO 17554:2014(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité en charge du présent document est l’ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 1, Amorçage et
développement du feu.
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 17554:2005), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17554:2014(F)
Essais de réaction au feu — Mesurage de la perte de masse
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode à petite échelle permettant d’évaluer la vitesse
de perte de masse d’éprouvettes essentiellement plates orientées horizontalement et exposées à
des niveaux contrôlés d’éclairement énergétique exercé en présence d’un allumeur externe dans des
conditions d’excès de ventilation. La vitesse de perte de masse est déterminée par la mesure de la masse
de l’éprouvette et est dérivée numériquement. Le temps d’allumage (flamme persistante) est également
mesuré au cours de cet essai. La vitesse de perte de masse peut être utilisée comme mesure indirecte du
débit calorifique pour de nombreux produits. Cependant, il ne s’agit pas d’un appareil de détermination
des débits calorifiques, et les vitesses de perte de masse mesurées pour certains produits ne sont pas
liées aussi étroitement aux débits calorifiques. Ces produits doivent être soumis à essai conformément à
l’ISO 5660-1 pour obtenir une évaluation correcte du débit calorifique.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5660-1, Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte
de masse — Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée
(mesure dynamique).
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire.
ISO 14934-3; Essais au feu — Étalonnage et utilisation des appareils de mesure du flux thermique — Partie
3: Méthode d’étalonnage secondaire.
ISO 14697:2007, Essais de réaction au feu — Lignes directrices sur le choix de subjectiles pour les produits
du bâtiment et du transport.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
surface essentiellement plane
surface dont les irrégularités par rapport à un plan n’excèdent pas ± 1 mm
3.2
flamme intermittente
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes inférieures à 1 s
3.3
allumage
apparition d’une flamme persistante telle que définie en 3.9
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3.4
éclairement énergétique
en un point d’une surface, quotient du flux radiatif incident reçu par un élément de surface infinitésimal
contenant le point par l’aire de cet élément
Note 1 à l’article: Le chauffage par convection est négligeable pour les éprouvettes orientées horizontalement.
Pour cette raison, la présente Norme internationale utilise le terme «éclairement énergétique» à la place du terme
«flux de chaleur», car il indique mieux le mode essentiellement rayonnant du transfert thermique.
3.5
matériau
substance simple ou mélange uniformément dispersé
EXEMPLE Métal, pierre, bois, béton, fibre minérale et polymères.
3.6
orientation
plan dans lequel se situe la face exposée de l’éprouvette pendant les essais, la face verticale ou horizontale
étant dirigée vers le haut
3.7
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.8
éprouvette
partie représentative du produit à soumettre à essai avec un éventuel subjectile ou traitement
Note 1 à l’article: Pour certains types de produits, contenant une lame d’air ou des joints, par exemple, la préparation
d’éprouvettes représentatives des conditions d’utilisation finale peut parfois s’avérer impossible (voir Article 7).
3.9
flamme persistante
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes
supérieures à 10 s
3.10
flamme fugace
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes comprises
entre 1 s et 10 s
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4 Symboles
Symbole Désignation Unité
2
A aire de la surface initialement exposée de l’éprouvette m
s
m masse de l’éprouvette g
m masse de l’éprouvette au début de l’essai g
I
m masse de l’éprouvette à la fin de l’essai g
f
m masse de l’éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
10
m masse de l’éprouvette à 90 % de la perte de masse totale g
90
−1
m vitesse de perte de masse de l’éprouvette g⋅s
−1
m
valeur maximale de la vitesse de perte de masse g⋅s
max
vitesse moyenne de perte de masse par unité de surface entre 10 % et 90 % de perte de
m 2 −1
g⋅m ⋅s
A,109− 0
masse
m masse de l’éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
10
m masse de l’éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
90
vitesse moyenne de perte de masse sur la période commençant à t et se terminant 180 s
ig
−1
m
g⋅s
180
plus tard
vitesse moyenne de perte de masse sur la période commençant à t et se terminant 300 s
ig
−1
m
g⋅s
300
plus tard
t temps s
t temps d’allumage (apparition d’une flamme persistante) s
ig
Δt intervalle d’échantillonnage s
5 Principe
La méthode d’essai est utilisée pour évaluer la vitesse de perte de masse que subit le produit dans les
conditions de l’essai. Cette vitesse est déterminée sur de petites éprouvettes représentatives qui brûlent
dans un environnement bien ventilé.
6 Appareillage
6.1 Généralités
L’appareillage d’essai doit comprendre essentiellement les composants suivants:
6.1.1 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement.
6.1.2 Dispositif de pesage pour la mesure de la masse de l’éprouvette.
6.1.3 Support d’éprouvette.
6.1.4 Circuit d’allumage à étincelle.
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6.1.5 Fluxmètres thermiques.
6.1.6 Système de collecte et d’analyse des données.
Une représentation schématique de l’assemblage est donnée à la Figure 1. Il convient que l’appareil soit
3 −1
situé sous un système d’évacuation adapté présentant un débit inférieur à 0,025 m ·s . Les composants
individuels sont décrits en détail dans les sections qui suivent.
Légende
1 dispositif de chauffage conique
2 allumeur à étincelle
3 éprouvette
4 cellule de charge
Figure 1 — Schéma de l’appareillage
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement
L’élément actif du dispositif de chauffage doit être constitué d’un serpentin chauffant électrique capable
de délivrer une puissance de 5 000 W à la tension de fonctionnement, étroitement enroulé de façon à
obtenir une forme tronconique (voir Figure 2). Le dispositif de chauffage doit être enfermé dans un cône
en acier inoxydable à double coque, l’espace entre les deux coques étant occupé par un matelas de fibres
−3
céramiques de 13 mm d’épaisseur nominale et de 100 kg·m de masse volumique nominale. L’éclairement
énergétique créé par le dispositif de chauffage doit être maintenue à un niveau préréglé en contrôlant
la température moyenne de trois thermocouples (les thermocouples gainés en acier inoxydable de type
1)
K se sont avérés adaptés, mais l’Inconel ) ou d’autres matériaux à hautes performances conviennent
également), disposés de façon symétrique et en contact avec l’élément chauffant, sans être soudés à
celui-ci (voir Figure 2). Des thermocouples gainés de 3,0 mm de diamètre extérieur avec jonction chaude
exposée, ou des thermocouples gainés de 1,0 mm à 1,6 mm de diamètre extérieur avec jonction chaude
non exposée, doivent être utilisés. Le dispositif de chauffage doit être capable de créer, à la surface de
−2
l’éprouvette, un éclairement énergétique allant jusqu’à 75 kW·m . Cet éclairement énergétique doit être
uniforme à l’intérieur d’une zone centrale de 50 mm × 50 mm de la surface exposée de l’éprouvette, avec
−2
une tolérance de ± 2 %, pour un éclairement énergétique de 50 kW·m .
1) Inconel est un exemple de produit approprié disponible dans le commerce. Cette information est donnée
à l’intention des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommande
l’emploi exclusif des produits ainsi désignés.
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ISO 17554:2014(F)
Dimensions en millimètres
Légende
1 coque intérieure
2 garniture en fibres céramiques
3 thermocouple
4 coque extérieure
5 cale d’écartement
6 élément chauffant
Figure 2 — Assemblage du dispositif de chauffage conique
6.3 Écran antirayonnement
Le dispositif de chauffage conique doit être équipé d’un écran antirayonnement amovible destiné à
protéger l’éprouvette contre le flux de chaleur incident avant le début d’un essai. Cet écran doit être
constitué d’un matériau incombustible, d’épaisseur totale inférieure ou égale à 12 mm. Il doit également
présenter l’un des types de construction suivants:
— avec refroidissement par eau et apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface
ε = 0,95 ± 0,05; ou
— sans refroidissement par eau, c’est-à-dire que cet écran peut être constitué d’un métal à face
supérieure réfléchissante ou en métal dont la face supérieure est recouverte de céramique afin de
minimiser le transfert par rayonnement.
L’écran doit être muni d’une poignée ou d’un autre moyen approprié permettant de l’insérer et de le
retirer rapidement. Le socle du dispositif de chauffage conique doit être équipé d’un mécanisme de mise
en place de l’écran.
6.4 Système de contrôle de l’éclairement énergétique
Le système de contrôle de l’éclairement énergétique doit être correctement réglé de façon à maintenir,
pendant l’étalonnage décrit en 10.1.1 la température moyenne des thermocouples du dispositif de
chauffage au niveau prédéfini avec une tolérance de ± 10 °C.
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6.5 Dispositif de pesage
Le dispositif de pesage doit offrir une résolution de ± 0,1 g et une précision de ± 0,3 g ou mieux, mesurées
conformément au mode opératoire d’étalonnage décrit en 10.2.1. Ce dispositif doit être capable de
mesurer la masse d’éprouvettes pesant au minimum 500 g. Il doit présenter un temps de réponse
compris entre 10 % et 90 % de 1 s à 4 s, comme déterminé conformément à l’étalonnage décrit en 10.1.2.
La sortie du dispositif de pesage ne doit pas engendrer de dérive supérieure à 1 g sur une période de 30
min, déterminée conformément à l’étalonnage décrit en 10.1.3.
6.6 Support d’éprouvette et cadre de retenue
6.6.1 Le support d’éprouvette est représenté à la Figure 3. Le support d’éprouvette doit se présenter
sous forme d’un plateau carré de (25 ± 1) mm de profondeur, comportant une ouverture supérieure de
(106 ± 1) mm × (106 ± 1) mm. Le support doit être constitué d’acier inoxydable de (2,4 ± 0,15) mm
d’épaisseur. Il doit être muni d’une poignée destinée à faciliter sa mise en place et son retrait, ainsi que
d’un mécanisme garantissant le centrage de l’éprouvette sous le dispositif de chauffage et l’alignement
correct par rapport au dispositif de pesage. La partie inférieure du support doit être garnie d’une couche
−3
de fibres céramiques à faible masse volumique (65 kg·m de masse volumique nominale) présentant
une épaisseur minimale de 13 mm. La distance entre la surface inférieure du dispositif de chauffage
conique et le haut de l’éprouvette doit être ajustée à (25 ± 1) mm, sauf pour les essais de matériaux
dimensionnellement instables pour lesquels cette distance est de (60 ± 1) mm (7.5).
Dimensions en millimètres
Figure 3 — Support d’éprouvette
6.6.2 Toutes les éprouvettes doivent être soumises à essai avec le cadre de retenue représenté à la
Figure 4. Le cadre doit être constitué d’acier inoxydable de (1,9 ± 0,1) mm d’épaisseur et se présenter
sous forme d’une boîte dont chaque face intérieure mesure (111 ± 1) mm de largeur et (54 ± 1) mm de
hauteur. L’ouverture prévue pour la face de l’éprouvette doit être un carré de (94,0 ± 0,5) mm de côté,
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comme représenté à la Figure 4. Le cadre de retenue doit être équipé d’un système adapté permettant de
le fixer sur le support d’éprouvette avec une éprouvette en place.
Dimensions en millimètres
Légende
1 trous taraudés à 4 endroits (M3 ou 10 x 32 recommandés)
Figure 4 — Cadre de retenue
6.7 Circuit d’allumage
L’allumage externe est réalisé au moyen d’une bougie alimentée par un transformateur de 10 kV, ou d’un
allumeur à étincelle. Les électrodes de la bougie doivent présenter un écartement de (3,0 ± 0,5) mm.
La longueur des électrodes et l’emplacement de la bougie doivent être tels que l’éclateur se situe à
(13 ± 2) mm au-dessus du centre de l’éprouvette, sauf pour les essais de matériaux dimensionnellement
instables pour lesquels la distance est de (48 ± 2) mm (7.5).
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6.8 Dispositif de mesure du temps d’allumage
Le dispositif de mesure du temps d’allumage doit être capable d’enregistrer le temps écoulé à la seconde
près et offrir une exactitude de 1 s sur une période de 1 h.
6.9 Fluxmètres thermiques
Le fluxmètre thermique de travail doit servir à étalonner le dispositif de chauffage (10.2.2). Il doit être
positionné à un endroit équivalent au centre de la face de l’éprouvette pendant l’étalonnage.
Ce fluxmètre thermique doit être de type Schmidt-Boelter (thermopile) et offrir une plage de mesure
−2
théorique de (100 ± 10) kW/m . La cible recevant la chaleur doit être plane, circulaire, d’environ 12,5 mm
de diamètre et revêtue d’un apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface ε = 0,95 ± 0,05.
Le boîtier du fluxmètre thermique doit être refroidi à l’eau. La température de refroidissement ne doit
engendrer aucune condensation d’eau à la surface de la cible du fluxmètre thermique.
Le rayonnement ne doit traverser aucune fenêtre avant d’atteindre la cible. L’instrument doit être
robuste, simple à régler et à utiliser, et son étalonnage doit être stable. L’instrument doit présenter une
répétabilité de ± 0,5 %.
L’étalonnage du fluxmètre thermique de travail doit être réalisé conformément à l’Annexe C ou à
l’ISO 14934-3 et contrôlé conformément à 10.3.1, par comparaison avec deux appareils de référence dont
le type est identique à celui du fluxmètre thermique de travail. Leur plage de mesure doit être similaire
à celle des normes de référence et ils ne doivent être utilisés à aucune autre fin (voir Annexe C). L’un des
fluxmètres de référence doit être entièrement étalonné tous les ans par un laboratoire de métrologie.
6.10 Système de collecte et d’analyse des données
Ce système doit être équipé d’un dispositif permettant d’enregistrer la sortie du dispositif de pesage. Sa
précision doit correspondre à au moins 0,01 % de la sortie de l’instrument grandeur nature et au moins
0,1 % pour la mesure du temps.
7 Aptitude d’un produit aux essais
7.1 Caractéristiques de surface
Pour être apte aux essais, un produit doit posséder l’une des propriétés suivantes:
a) une surface exposée essentiellement plane;
b) une irrégularité de surface uniformément répartie sur la surface exposée, sous réserve que:
1) au moins 50 % de la surface d’une aire représentative de 100 mm² se situe dans les limites
d’une profondeur de 10 mm par rapport à un plan reliant les points les plus élevés de la
surface exposée, ou
2) pour les surfaces contenant des criques, des fissures ou des trous ne dépassant pas 8 mm en
largeur ou 10 mm en profondeur, l’aire totale de ces criques, fissures ou trous en surface ne doit
pas excéder 30 % d’une aire représentative de 100 mm² de la surface exposée.
Lorsqu’une surface exposée ne satisfait pas aux exigences de 7.1 a) ou de 7.1 b), le produit doit être
soumis à essai sous une forme modifiée aussi conforme que possible aux exigences de 7.1. Le rapport
d’essai doit indiquer que le produit a été soumis à essai sous une forme modi
...
Questions, Comments and Discussion
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