ISO 5660-1:1993
(Main)Fire tests — Reaction to fire — Part 1: Rate of heat release from building products — (Cone calorimeter method)
Fire tests — Reaction to fire — Part 1: Rate of heat release from building products — (Cone calorimeter method)
The rate of heat release is determined by measuring the oxygen consumption derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to ignition (sustained flaming) is also measured. Products with surface irregularities may be tested according to specific requirements.
Essais au feu — Réaction au feu — Partie 1: Débit calorifique des produits du bâtiment — (Méthode au calorimètre conique)
Požarni preskusi - Odzivnost materialov na ogenj - 1. del: Hitrost sproščanja toplote gradbenih izdelkov (metoda konusnega kalorimetra)
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1993-06-01
Fire tests - Reaction to fire -
Part 1:
Rate of heat release from building products (Cone
calorimeter method)
Essais au feu - Reaction au feu -
Partie 7: Debit calorifique des produits du batiment (Methode au calorim&e
conique)
Reference number
ISO 5660-1:1993 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 566041993 (E)
Contents
Page
1
1 Scope .
1
............................................................
2 Normative references
1
3 Definitions .
2
..........................................................................
4 Symbols
2
..........................................................................
5 Principle
3
........................................................................
6 Apparatus
4
Suitability of a product for testing .
7
5
.......................................
8 Specimen construction and preparation
6
9 General .
6
........................................................................
10 Calibration
7
...................................................................
11 Test procedure
...................................................................... 8
12 Calculations
....................................................................... 8
13 Test report
Annexes
............................... 21
A Commentary and guidance notes for Operators
23
B Resolution, precision and bias .
25
C Mass loss rate and effective heat of combustion .
26
D Summary of test report .
.................................... 28
E Calibration of the working heat flux meter
...................... 29
F Calculation of heat release with additional gas analysis
31
G Bibliography .
0 ISO 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm,
without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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ISO5660=1:1993(E) .
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing lnter-.
national Standards is normally carried out through ISO technical committees.
Esch 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 patt in the work. ISO collaborates closely with the International Electro-
technical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for voting. Publication as an International Standard
requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 56604 was prepared by Technical Committee
ISOfTC 92, Fire tests on building materials, components and structures, Sub
Committee SC 1, Reaction to fire.
ISO 5660 consists of the following Parts, under the general title Fire tests -
Reaction to fire :
- Part 1: Rate of heat release building products (Cone calorimeter
method)
- Part 2: Dynamit smoke measurement
- Part 3: Burning rate of building products
Annexes A to G of this International Standard are for information only.
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ISO 5660~1:1993 (E)
Introduction
Fire is a complex phenomenon: its behaviour and its effects depend upon a
number of interrelated factors. The behaviour of materials and products depends
upon the characteristics of the fire, the method of use of the materials and the
environment in which they are exposed. The philosophy of reaction to fire tests
is explained in ISO/TR 3814.
A test such as is specified in this International Standard deals only with a simple
representation of a particular aspect of the potential fire Situation typified by a
radiant heat Source and a spark. lt cannot alone provide any direct guidance on
behaviour or safety in fire. A test of this type may, however, be used for
comparative purposes or to ensure the existente of a certain quality of
performante (in this case heat release rates considered to have a bearing on fire
performante generally). lt would be wrong to attach any other meaning to
Performance in this test.
The term heat release rate is defined in ISO/IEC 52 Guide as the calorific energy
released per unit time by a material during combustion under specified test
conditions. lt is one of the fundamental properties of fire and should almost
always be taken into account in any assessment of fire hazard since it
significantly affects the development of fire in a building.
This test is based on patt of the ASTM Standard E 1354. However, not all the
equipment in E 1354 is the subject of this International Standard. Some of the
additional instrumentation, in particular that measuring the properties of smoke
and its rate of production, is the subject of discussion in lSO/rC 92.
This test does not rely upon the use of asbestos-based materials.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 566091:1993 (E)
Fire tests - Reaction to fire -
Part 1:
Rate of heat release from building products (Cone
calorimeter method)
1 Scope 3 Definitions
This International Standard specifies a method for assess- For the purposes of this International Standard, the defi-
ing the heat release rate of essentially flat products nitions given in ISO/IEC Guide 52 and the following defi-
exposed to controlled levels of radiant heating with or nitions apply.
without an external igniter. The rate of heat release is
determined by measurement of the Oxygen consumption
3.1 assembly: Fabrication of materials or composites, for
derived from the Oxygen concentration and the flow rate
example sandwich Panels.
in the combustion product stream. The time to ignition
(sustained flaming) is also measured in this test. Products
NOTE 1 This may include an air gap.
with surface irregularities may be tested according to
specific requirements.
3.2 composite: Combination of materials which are
generally recognized in building construction as discrete
entities, for example coated or laminated materials.
2 Normative references
3.3 essentially flat surface: Surface whose irregularity
The following standards contain provisions which,
from a plane does not exceed f 1 mm.
through reference in this text, constitute provisions of this
patt of ISO 5660. At the time of publication, the editions
3.4 flashing: Existente of flame on or over the surface of
indicated were valid. All Standards are subject to revision,
the specimen for periods of less than 1 s.
and Parties to agreements based on this part of ISO 5660
are encouraged to investigate the possibility of applying
3.5 ignition: Onset of sustained flaming as defrned in
the most recent editions of the Standards indicated below.
3.12.
Members of IEC and ISO maintain registers of currently
valid International Standards.
3.6 irradiance (at a Point of a surface): Quotient of the
ISO 554: 1976, Standard atmospheres for conditioning radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
anal/ar testing - Specifications. containing the Point, by the area of that element.
NOTE 2 Convective heating is negligible in the horizontal specimen
ISO/TR 3814: 1989, Tests for measuring “reaction-to-fire” of
orientation. In the vertical orientation, it is small, but not negligible.
building materials - Their development and application.
Despite this contribution from convective heating, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this lnter-
ISO/IEC Guide 52:1990, Glossaty of fire terms and defi-
national Standard as it best indicates the essentially radiative mode
nitions. of heat transfer.
1
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ISO 5660-1:1993 (E)
heat release rate, expressed in kilowatts (kW)
3.7 material: Single substance or uniformly dispersed
4
mixture, for example metal, stone, timber, concrete, min-
eral fibre, Polymers.
heat release rate per unit area, expressed in kilo-
4”
Watts per Square metre (kW/m*)
3.8 orientation: Plane in which the exposed face of the
specimen is located during testing, either vertical or hori-
maximum value of the heat release rate,
expressed
zontally face upwards
in kilowatts per squ are metre (kW/m*)
11
3.9 Oxygen consumption principle: Proportional relation-
the average heat release rate over the period start-
480
ship between the mass of Oxygen consumed during com-
ing at hg and ending 180 s later, expressed in kilo-
bustion and the heat released.
Watts per Square metre (kW/m*)
tl
3.10 product: Material, composite or assembly about
the average heat release rate over the period statt-
Glo
which information is required.
ing at tig and ending 300 s later, expressed in kilo-
Watts per Square metre (kW/m*)
3.11 specimen: Representative piece of the product
tt
the total heat released during the entire test,
which is to be tested together with any Substrate or treat-
qtot
ment.
expressed in megajoules per Square metre (MJ/m*)
NOTE 3 This may include an air gap.
stoichiometric oxygen/fuel mass ratio
Kl
t time, expressed in seconds (s)
3.12 sustained flaming: Existente of flame on or over the
surface of the specimen for periods of over 4 s.
delay time of the analyser,
expressed in
td Oxygen
seconds (s)
3.13 transitory flaming: Existente of flame on or over the
surface of the specimen for periods 1 and 4 s.
of between
time to ignition (sustained flaming), expressed in
tig
seconds
(SI
At sampling time intervals, expressed in seconds (s)
4 Symbols
absolute temperature of gas at the orifice
meter,
Te
initially exposed surface area of the specimen,
expressed in kelvin (K)
expressed in Square metres (m*)
Oxygen analyser reading, mole fraction of Oxygen
9
C calibration constant for Oxygen consumption
analysis, expressed in (mokg*K)ln
0
initial value of Oxygen analyser reading
xOZ
net heat of combustion, expressed in kilojoules per
&
1
gram kJ/g)
analyser reading, before delay time correc-
% Oxygen
tion
Ah
c,eff effective net heat of combustion, expressed in
kilojoules per gram (kJ/g)
5 Principle
m mass of the specimen, expressed in kilograms (kg)
This test method is based on the Observation that, gener-
mass of the specimen at the end of the test,
mf
ally, the net heat of combustion is proportional to the
expressed in kilograms (kg)
amount of Oxygen required for combustion. The relation-
ship is that approximately 13,l x 103 kJ of heat are
mass of the specimen at sustained flaming, ex-
mi
released per kilogram of Oxygen consumed. Spetimens in
pressed in kilograms (kg)
the test are burned in ambient air conditions, while being
subjected to a predetermined external irradiance within
m mass loss rate of the specimen, expressed in kilo-
the range 0 kW/m* to 100 kW/m* and measurements are
grams per second (kg/s)
made of Oxygen concentrations and exhaust gas flow
rates.
.
mass flow rate in exhaust duct, expressed in kilo-
me
grams per second (kg/s) The test method is used to assess the contribution that the
product under test tan make to the rate of evolution of
heat during its involvement in fire. These properties are
orifrce meter pressure differential, expressed in
4J
determined on small representative specimens.
Pascals (Pa)
2
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ISO 5660~1:1993 (E) .
6.4 Load cell, for measuring specimen mass loss. The
6 Apparatus
load cell shall have an accuracy of 0,l g and it should
preferably have a measuring range of 500 g and a mech-
6.1 General
anical tare adjustment range of 3,5 kg.
The test apparatus shall be constructed as shown in
figure 5; a Cross-section through the heater is shown in
6.5 Specimen holders, different for the two orientations.
figure 1 and an exploded view of horizontal and vertical
orientations are given in figures 7 and 8. Untoleranced
dimensions specified as critical shall have a tolerante of
6.5.1 The horizontal specimen holder is shown in
-r.Imm.
figure 2. The bottom of the holder shall be lined with a
layer of low density (nominal density 65 kg/m3) refractory
recommended values and should
All other dimensions are
fibre blanket with a thickness of at least 13 mm. The dis-
be followed closely.
tance between the bottom surface of the cone heater and
the top of the specimen shall be adjusted to 25 mm by
using the sliding cone height adjustment (see figure 1).
6.2 Gone-shaped radiant electric heater, capable of hori-
zontal or vertical orientation. The active element of the
heater shall consist of an electrical heater rod, rated at 6.52 The vertical specimen holder is shown in figure 3
5 000 W at 240 VI), tightly wound into the shape of a trunc- and includes a small drip tray to contain a limited amount
ated cone (see figure 1). The heater shall be encased on
of molten material. A specimen is installed in the vertical
the outside with a double-wall stainless steel cone, packed specimen holder by backing it with a layer of refractory
with a refractory fibre material of approximately 100 kg/m3
fibre blanket (nominal density 65 kg/m3), the thickness of
density. The irradiance from the heater shall be capable of which depends on specimen thickness, but shall be at
being held at a preset level by means of a temperature
least 13 mm. A layer of rigid, ceramic fibre millboard shall
controller and three, type K, stainless steel sheathed ther-
be -placed behind the fibre blanket layer. The millboard
mocouples, symmetrically disposed and in contact with, thickness shall be such that the entire assembly is rigidly
but not welded to, the heater element (see figure 1). The bound together once the retaining spring Clip is inserted
thermocouples shall be of equal length and wired in paral-
behind the millboard. In the vertical orientation, the cone
lel to the temperature controller. Either 3 mm outside heater height is set so the centre lines up with the speci-
diameter sheathed thermocouples with exposed hot junc-
men centre.
tion or 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter sheathed
thermocouples with unexposed hot junction may be used.
System, with flow
6.6 Exhaust measuring instru-
The heater shall be hinged so that it tan be swung into SW
mentation.
either a horizontal or vertical orientation. The heater shall
be capable of producing irradiances on the surface of the
specimen of up to 100 kW/m? The irradiance should be
6.6.1 The exhaust gas System shall consist of a high
uniform within the central 50 mm x 50 mm area of the
temperature centrifugal exhaust fan, a hood, intake and
specimen, to within rt 2 % in the horizontal orientation and
exhaust ducts for the fan and an orifice plate flow meter
to within i 10 % in the vertical orientation.
(see figure 4). The exhaust System shall be capable of
developing flows from 0,012 m3/s to 0,035 m3/s.
6.3 Temperature controller, capable of holding the
element temperature steady to within f 2 OC. A suitable
6.6.2 A restrictive orifice with an internal diameter of
System is a “3-term” controller (proportional, integral and
57 mm shall be located between the hood and the duct to
derivative) and a thyristor unit capable of switching
promote mixing.
currents up to 25 A at 240 V. The controller should have a
temperature input range of 0 OC to 1 000 OC, a set scale
6.6.3 A ring Sampler shall be located in the fan intake
capable of being read to 2 OC or better and automatic cold
duct for gas sampling, 685 mm from the hood (see
junction compensation.
figure 5). The ring Sampler shall contain 12 small holes to
average the stream composition with the holes facing
The thyristor unit shall be of the “Zero-crossi ng” and not of
away from the flow to avoid soot clogging.
the “Phase-angle”
type.
NOTE 4 A desirable feature is a control which, in the event of an
6.6.4 The temperature of the gas stream shall be
open circuit in the thermocouple line, will either Cause the power to
measured using a 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter
fall to near the bottom of its range, or tut the power off.
sheathed-junction thermocouple or a 3 mm outside diam-
The heater temperature shall be monitored by a meter eter exposed junction thermocouple positioned in the
capable of being read to f 2 “C or better; it may either be exhaust Stack on the centre-line and 100 mm upstream
separated or incorporated into the temperature controller. from the measuring orifice plate.
1) This requires a 30 A supply.
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ISO 5660~1:1993 (E)
6.11 Heat flux meter, of the Gardon (feil) or Schmidt-
6.6.5 The flow rate shall be determined by measuring the
differential pressure across a sharp edge orifice (internal Boelter (thermopile) type with a design range of about
diameter 57 mm) in the exhaust stack, at least 350 mm 100 kW/m? The target receiving radiation, and possibly to
downstream from the fan, if the latter is located as shown a small extent convection, shall be flat, circular, of
on figure 4. approximately ‘l2,5 mm in diameter and coated with a
durable matt black finish. The target shall be water-cooled.
6.6.6 The geometry of the exhaust System is not so criti-
cal. Where necessary, small deviations from the rec- Radiation shall not pass through any window before
ommended dimensions given in figure 4 are allowed, for reaching the target. The instrument shall be robust, simple
example, the inner diameter of the duct and the orifice to set up and use, and stable in calibration. The instrument
plates tan be slightly different. Also the fan does not need shall have an accuracy of within i 3 % and a repeatability
to be at the exact location as indicated on figure 4, but within 0,5 %.
may be located futther downstream allowing for a more
common type of fan to be used. In this case, undisturbed
The calibration of the heat flux meter shall be checked,
inflow distance to the gas sampling probe and the
whenever a recalibration of the apparatus is carried out,
measuring orifice shall be sufficient for the flow to be
by comparison with two instruments of the same type as
uniformly mixed.
the working heat flux meter and of similar range held as
reference Standards and not used for any other purpose
(see annex E). One of the reference standards shall be fully
6.7 Gas sampling apparatus
calibrated at a standardizing laboratory at yearly intervals.
Gas sampling apparatus is shown in figure 6 and incorpor-
ates a pump, a filter to prevent entry of soot, a cold trap to
This meter shall be used to calibrate the heater (figures 7
remove most of the moisture, a by-pass System set to
and 8). lt shall be positioned at a location equivalent to the
divert all flow except that required for the Oxygen ana-
centre of the specimen face in either orientation during
lyser, a further moisture trap and, if CO* is not measured,
this calibration.
a trap for CO* removal.
NOTE 5 If an (optional) CO2 analyser is used, the equations to
6.12 Cailibration burner, constructed from a square-
calculate the rate of heat release tan be different from those for the
section brass tube with a Square orifice covered with wire
Standard case (see clause 12 and annex F).
gauze through which the methane diffuses (figure 9). The
tube is packed with ceramic fibre to improve uniformity of
6.8 Ignition circuit
flow. The calibration burner is suitably connected to a
metered supply of methane of at least 99,5 % purity.
External ignition is accomplished by a spark plug powered
from a 10 kV transformer. The spark plug shall have a gap
of 3 mm. The transformer shall be of a type specifically 6.13 Data collection and analysis System, having
facilities for recording the output from the 02 analyser, the
designed for spark ignition use. The transformer shall
orifice meter, the thermocouples and the load cell. The
have an isolated (unearthed) secondary to minimize inter-
ference with the data transmission lines. The electrode data collection System should have an accuracy
length and location of the spark plug shall be such that the corresponding to at least 50 Parts per million of Oxygen for
spark gap is located ‘13 mm above the centre of the speci- the Oxygen channel, 0,5 “C for the temperature measuring
men in the horizontal orientation. In the vertical orien- channels, and 0,Oi % of full-scale instrument output for all
tation, the spark plug shall be positioned so that the gap is other instrument channels. The System should be capable
located in the specimen face plane and 5 mm above the of recording data every 5 s for at least ‘l h.
top of the holder.
6.9 Ignitisn timer, capable of recording elapsed time to
7 Suitability sf a product for testing
the nearest second and shall be accurate to within 1 s in
1 h.
7.1 Swface characteristics
6.10 Oxygen analyser, paramagnetic type, with a range
A product having one of the following properties is suit-
of 0 % Oxygen to 25 % Oxygen. The analyser shall exhibit a
linear response and drift of not more than f 50 Parts per able for testing:
million of Oxygen (root-mean-Square value) over a period
of 30 min. Since Oxygen analysers are sensitive to stream an essentially flat exposed surface;
a)
the stream pressure shall be regulated
pressures,
(upstream of the analyser) to allow for flow fluctuations
a surface irregularity which is evenly distributed over
b)
and the readings from the analyser compensated with an
the exposed surface provided that
absolute pressure regulator to allow for atmospheric
1) at least 50 % of the surface of a representative
pressure variations. The analyser and the absolute press-
100 mm Square area lies within a depth of 10 mm
ure regulator shall be located in a constant temperature
from a plane taken across the highest Points on
environment. The Oxygen analyser shall have a 10% to
the exposed surface, or
90 % of full-scale response time of less than 12 s.
4
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ISO 5660~1:1993 (E) .
8.1.4 For products with normal thickness of greater than
2) for surfaces containing Cracks, fissures or holes
50 mm, the requisite specimens shall be obtained by cut-
not exceeding 8 mm in width nor 10 mm in
ting away the unexposed face to reduce the thickness to
depth, the total area of such Cracks, fissures or
holes at the surface does not exceed 30 % of a
(50.3 mm.
100 mm Square area of the
representative
exposed surface.
8.1.5 When cutting specimens from products with irregu-
When an exposed surface does not meet the requirements lar surfaces, the highest Point on the surface shall be
NOTE 6
of either 7.1 a) or 7.1 b), the product may be tested in a modified
arranged to occur at the centre of the specimen.
form complying as nearly as possible with the requirements given in
7.1. The test report should state that the product has been tested in a
8.1.6 Assemblies shall be tested as specified in 8.1.3 or
modified form and clearly describe the modification.
8.1.4 as appropriate. However, where thin materials or
composites are used in the fabrication of an assembly, the
7.2 Asymmetrical products
presence of air or an air gap or the nature of any underly-
ing construction tan significantly affect the ignition and
A product submitted for this test tan have faces which
burning characteristics of the exposed surface.
differ or tan contain laminations of different materials
arranged in a different Order in relation to the two faces. If
NOTE 7 The influence of the underlying layers should be
either of the faces tan be exposed in use within a room,
understood and care taken to ensure that the test result obtained on
cavity or void, then both faces shall be tested. any assembly is relevant to its use in practice.
When the product is a material or composite which would
7.3 Thin materials
normally be attached to a well defined Substrate, then it
shall be tested in conjunction with that Substrate using the
This test method tan prove unsuitable for excessively thin
recommended fixing technique, for example, bonded with
materials since insufficient data will be collected for the
the appropriate adhesive or mechanically fixed.
calculation of heat release rates. For some materials,
reducing the data collection interval from 5 s to some
8.1.7 Products that are thinner than 6 mm shall be tested
shorter value tan solve this Problem.
with a Substrate representative of end-use conditions,
such that the total specimen thickness is 6 mm or more. In
the case of specimens of less than 6 mm in thickness and
7.4 Composite specimens
which would be used with an air space adjacent to the
unexposed face, the specimens shall be mounted so that
be tested, provided they are
Composite specimens may
there is an air space of at least 12 mm between its
prepared as specified in 8.3.
unexposed face and the refractory fibre blanket.
7.5 Dimensionally unstable materials NOTE 8 This tan be achieved by the use of a metal spacer frame.
This test method tan prove unsuitable for materials that
Change their dimensions substantially when exposed to
8.2 Conditioning of specimens
the cone radiation, for example materials that intumesce
or shrink away from the cone radiator, because the
Before the test, specimens shall be conditioned to con-
irradiance on the surface of the specimen at the time of
stant mass at a temperature of (23 fr 2) OC, and a relative
ignition tan differ significantly from that set initially. The
humidity of (50 k 5) % in accordance with ISO 554.
precision of the method tan be worse than that indicated
in annex B for materials that behave in this way.
NOTE 9 Constant mass is considered to be reached when two
successive weighing operations, carried out at an interval of 24 h, do
not differ by more than 0,l % of the mass of the test piece or 0,l g,
whichever is the greater.
8 Specimen construction and preparation
,
8.1 Spetimens
8.3 Preparation
8.1.1 Unless othewise specified, three specimens shall
A conditioned specimen shall be wrapped in a Single layer
be tested at each level of irradiance selected and for each
of aluminium foil, of 0,03 mm to 0,05 mm thickness, with
different exposed surface.
the shiny side towards the specimen, covering the unex-
posed surfaces.
8.1.2 The specimens shall be representative of the prod-
uct and shall be Square with sides measuring (100-5) mm.
Composite specimens shall be exposed in a manner typi-
cal of the end-use condition [for example, if used with an
air gap (see 8.1.6), an air gap shall be included behind the
8.1.3 Products with normal thickness of 50 mm or less
specimen and within the aluminium feil]. They shall be
shall be tested using their full thickness.
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ISO .5660-1: 1993 (E)
10.2.1.2 If the Oxygen analyser is equipped with an elec-
tested with the retainer frame (see figure 10, applicable to
tric response time adjustment, set it so that at turn-Off
horizontal orientation testing only) and also prepared so
there is just a trace of overshoot when switching rapidly
that the sides are enveloped with the outer layer(s) or
otherwise protected. If such methods are used, they shall between two different calibration gases.
be specified in the test report.
10.1.2.3 The timing of the scans by the data collection
NOTE 10 The use of the retainer frame is recommended for testing
System shall be calibrated with a timer accurate to within
in the horizontal orientation.
1 s in 1 h. The data output shall show event times correct
to3s.
Figure 11 Shows a wire grid suitable for testing specimens
which move towards the heater. The exact mounting and
retaining method shall be specified in the test report.
10.2.2 Operating ealibrations
At the statt of testing each day, zero and calibrate the oxy-
gen analyser. For zeroing, feed the analyser with nitrogen
9 Test environment
gas, with the same flow rate and pressure as for the sam-
ple gases. Calibration shall be similarly achieved using
The apparatus shall be located in a draught-free environ-
dried ambient air and adjusting for a response of 20,95 %.
ment in an atmosphere of relative humidity of between
Carefully monitor analyser flow rates and set to be equal
20% and 80% and a temperature between 15 “C and
to the flow rate used when testing specimens. After each
30°C.
specimen has been tested, ensure that a response level of
20,95 % is obtained using ambient air.
10 Calibration
10.3 Heat release rate calibration
10.1 Heater calibration
10.3.1 Perform heat release rate calibration at the statt of
Adjust the temperature controller so that the conical testing each day. Introduce methane into the calibration
heater produces the required irradiance, as measured by burner at a flow rate corresponding to 5 kW based on the
the heat flux meter, at the Start of each test day, when net heat of combu
...
NORME
INTERNATIONALE
Premiére edition
1993-06-01
Essais au feu - Réaction au feu -
Partie 1:
Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode
au calorimètre conique)
Fire tests - Reaction to iïre -
Part 7: Rate of heat release from building products (Cone calorimeter method)
Numéro de référence
ISO 5660-1:1993 (F)
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ISO5660-1:1993 (F)
Sommaire
Page
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 Domaine d’application
. . . . . .*. 1
2 Références normatives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Définitions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Symboles
2
5 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
6 Appareillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
7 Aptitudes d’un produit à l’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .m. 5
8 Construction et préparation des éprouvettes
6
9 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
10 Étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
11 Mode opératoire
8
12 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
13 Rapport d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
..................... 22
Commentaires et notes explicatives pour les opérateurs
24
Résolution, fidélité et erreur cumulée .
26
Taux de perte de masse et chaleur de combustion efficace .
..................................................... 27
Résumé du rapport d’essai
.............................. 29
Étalonnage du fluxmètre thermique secondaire
Calcul du dégagement de chaleur dans le cas d’analyse additionnelle de
30
................................................................................
gaz
32
Bibliographie .
0 SO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être
reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO5660=1:1993(F) .
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une féderation mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élabo-’
ration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques
de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie
du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouverne-
mentales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également
aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes
internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
La Norme internationale ISO 5660-I a été élaborée par le comité technique
ISOflC 2, Essais au feu sur les matériaux de construction, composants et
structures., sous-comité SC 1, Réaction au feu.
L’ISO 5660 comprend les parties suivantes présentées sous le titre général Essais
au feu - Réaction au feu :
- Partie 1: Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode au calori-
mètre conique)
s
- Partie 2: Mesure dynamique de la fumée
- Partie 3: Durée de combustion des produits de construction
Norme internationale sont données
Les annexes A à G de la présente unique-
ment à titre d’informati on.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (F)
Introduction
L’incendie est un phénomène complexe, son comportement et ses effets
dépendent d’un certain nombre de facteurs. Le comportement des matériaux et
produits dépend des caractéristiques de l’incendie, du mode d’utilisation des
matériaux et de l’environnement dans lequel ils sont exposés. La philosophie des
essais de réaction au feu est expliquée dans l’lSO/TR 3814.
Un essai tel que celui qui est spécifié dans la présente Norme internationale ne
,
traite que d’une simple représentation d’un aspect particulier de la situation
potentielle d’incendie caractérisée par une source de chaleur rayonnante et une
étincelle. II ne peut, à lui seul, fournir des informations directes sur le compor-
tement ou la sécurité face au feu. On peut cependant utiliser un essai de ce type
à titre comparatif ou pour s’assurer de l’existence d’une certaine qualité des
performances (dans ce cas, les débits calorifiques sont censés avoir un effet sur
les propriétés du feu en général). II serait abusif d’attacher toute autre signi-
fication au mot «performances» dans cet essai.
Le terme «débit calorifique» est défini dans le Guide ISO/CEI 52 comme étant
l’énergie calorifique dégagée par unité de temps par un matériau pendant sa
combustion, dans des conditions d’essai spécifiées. C’est l’une des propriétés
fondamentales du feu que l’on devrait presque toujours prendre en compte dans
toute évaluation du danger que représente le feu, étant donné qu’elle affecte de
façon significative la propagation du feu dans un bâtiment.
Cet essai se fonde sur une partie de la norme ASTM E 1354. Cependant le sujet
de la présente Norme internationale ne comprend pas tout l’équipement de la
norme E 1354. Une partie de l’instrumentation supplémentaire, en particulier
celle permettant de mesurer les propriétés de la fumée et son débit de produc-
tion est en cours de discussion à l’lSO/rC 92.
Cet essai ne se fonde pas sur l’utilisation de matériaux à base d’amiante.
iv
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ISO 566091:1993 (F)
NORME INTERNATIONALE
Essais au feu - Réaction au feu -
Partie 1:
Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode au
calorimètre conique)
3 Définitions
1 Domaine d’application
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les
La présente Norme internationale prescrit une méthode
définitions données dans le Guide ISO/CEI 52 ainsi que les
permettant d’évaluer les débits calorifiques des produits,
suivantes s’appliquent.
essentiellement plats, exposés à des niveaux contrôlés de
rayonnement thermique avec ou sans allumage externe.
On détermine le débit calorifique en mesurant la
3.1 assemblage: Construction des matériaux ou des
consommation d’oxygène obtenue à partir de la concen-
composites, par exemple panneaux sandwich.
tration en oxygène et du débit de courant de produit de
combustion. Dans cet essai, on mesure également le
NOTE 1 L’ensemble peut comprendre une couche d’air intermé-
temps nécessaire à l’allumage (inflammation soutenue).
diaire.
Les produits comportant des irrégularités de surface
peuvent être essayés selon des prescriptions spécifiques.
3.2 composite: Combinaison de matériaux généralement
reconnus comme des entités discrètes dans la cons-
truction, par exemple matériaux revêtus ou stratifiés.
2 Références normatives
3.3 surface essentiellement plate: Surface dont les
irrégularités par rapport au plan ne dépassent pas f 1 mm.
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui,
par suite de la référence qui en faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 5666.
3.4 éclair: Existence d’une flamme en un point de la
Au moment de la publication, les éditions indiquées
surface de l’éprouvette ou sur toute cette éprouvette
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et
pendant des durées inférieures à 1 s.
les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de I’ISO 5666 sont invitées à rechercher la
3.5 allumage: Début de l’inflammation soutenue (définie
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des
en 3.12).
normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de
I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. 3.6 éclairement énergétique (en un point d’une surface):
Quotient du flux énergétique incident sur un élément infi-
nitésimal de surface contenant le point en question, par la
ISO 554: 1976, Atmosphères normales de conditionnement
surface dudit élément.
et/ou d’essai - Spécifications.
NOTE 2 Le chauffage par convexion est negligeable lorsque
ISO/TR 3814:1989, Essais de mesurage de la réaction au
l’éprouvette est orient6e horizontalement. Lorsqu’elle est orien&
feu des matériaux de bâtiment - Leur développement et
verticalement, ce chauffage est faible, mais non negligeable. Maigre
application.
l’apport du chauffage par convexion, on utilisera le terme
d’&lairement énergetique» dans toute la P&ente Norme
internationale, car il est plus approprie pour indiquer le mode de
Guide ISO/CEI 52:1990, Glossaire des termes relatifs au feu
transfert thermique par rayonnement.
et de leurs définitions.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (F)
pression différentielle, du débitmètre à dia-
3.7 matériau: Substance unique ou mélange uniformé-
phragme, exprimée en pascals (Pa)
ment dispersé, par exemple métal, pierre, bois, béton,
fibre minérale, polymères.
débit calorifique, exprimé en kilowatts
ci
3.8 orientation: Plan dans lequel la face exposée de
débit calorifique par unité de surface exprimé en
4”
l’éprouvette est placée pendant l’essai, face verticale ou
kilowatts par mètre carré (kW/m*)
face horizontale vers le haut.
. ,
valeur maximale du débit calorifique, exprrmee en
3.9 principe de la consommation d’oxygène: Relation
kilowatts par mètre carré (kW/m2)
proportionnelle entre la masse d’oxygène consommée
0
pendant la combustion et la chaleur dégagée.
débit calorifique moyen sur l’intervalle de temps
480
commençant à tig et se terminant 180 s plus tard,
Iblage sur
3.10 produit: Matériau, composite ou assem exprimé en kilowatts par mètre carré (kW/m2)
lequel des d’in formations sont demandées.
1t
débit calorifique moyen sur l’intervalle de temps
GO0
commençant à tig et se terminant 300 s plus tard,
3.11 éprouvette: Élément représentatif du produit que
exprimé en kilowatts par mètre carré (kW/m2)
l’on doit essayer avec un substrat ou un traitement
quelconque.
tt
totale dégagée pendant tout l’essai, expri-
qtot
NOTE 3 Elle peut comprendre une couche d’air intermédiaire.
mée en mégajoules par mètre carré (MJ/m2)
rapport stoechiométrique de masses
3.12 inflammation soutenue: Existence d’une flamme en oxygèneicar-
r0
un point de la surface de l’éprouvette ou sur toute la burant
surface pendant des durées supérieures à 4 s.
t durée, exprimée en secondes (s)
3.13 inflammation transitoire: Existence d’une flamme temporisation de l’analyseur d’oxygène, exprimée
td
en secondes (s)
en un point de la surface de l’éprouvette ou sur toute la
surface pendant des durées allant de 1 s à 4 s.
temps nécessaire pour arriver à l’allumage (inflam-
tig
mation soutenue) exprimé en secondes (s)
f
At intervalle d e temps entre deux échantillonnages,
4 Symboles
exprimé en secondes
(SI
surface initialement exposée de l’éprouvette, expri-
As
température au débitmètre à
absolue du gaz
Te
mée en mètres carrés (m2)
diaphragme, exprimée en kelvins
K)
C constante d’étalonnage pour l’analyse de la
fraction de mole
relevé de l’analyseur d’oxygène,
consommation d’oxygène, exprimée en (m*kg.K)ln xoz
d’oxygène
pouvoir calorifique inférieur, exprimé en kilojoules
&
0
valeur initiale du relevé de l’analyseur d’oxygène
par gramme (kJ/g)
xo2
1
*%eff pouvoir calorifique inférieur efficace, exprimé en
relevé de l’analyseur d’oxygène correction de
X02
kilojoules par gramme (kJ/g)
la temporisation.
kilogrammes
m masse de l’éprouvette, exprimée en
(kg)
5 Principe
masse de l’éprouvette à la fin de l’essai, exprimée
mf
La présente méthode d’essai se fonde sur la constatation
en kilogrammes (kg)
selon laquelle, généralement, le pouvoir calorifique de
combustion est proportionnel à la quantité d’oxygène
masse de l’éprouvette au début de l’inflammation
mi
requise pour la combustion. Cette relation donne environ
soutenue, exprimée en kilogrammes (kg)
13,l x 103 kJ de chaleur libérée par kilogramme d’oxygène
consommé. Les éprouvettes utilisées pour l’essai sont
riz taux de perte de masse de l’éprouvette, exprimé en
brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant
kilogrammes par seconde (kg/s)
soumises à un éclairement énergétique externe prédé-
terminé compris dans la plage 0 kW/m2 à 100 kW/m2 et
que l’on mesure les concentrations en oxygène et les
rn, débit masse dans le conduit d’évacuation, exprimé
débits de gaz dégagés.
en kilogrammes par seconde (kg/s)
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 566091:1993 (F) .
NOTE 4 II est souhaitable qu’il y ait une commande qui, en cas
La méthode d’essai est utilisée pour évaluer la contri-
d’ouverture de circuit dans la ligne du thermocouple, fasse des-
bution possible du produit essayé à l’évolution du taux de
cendre la puissance quasiment à la base de sa plage ou coupe
dégagement de chaleur pendant son implication dans
l’alimentation.
l’incendie. On déterminera ces propriétés sur de petites
éprouvettes représentatives.
La température du radiateur doit être contrôlée par un
appareil permettant un relevé à f 2 OC près ou mieux; il
peut être incorporé dans le contrôleur de température ou
6 Appareillage
en être séparé.
6.1 Généralités
6.4 Cellule de charge, pour mesurer la perte de masse de
L’appareillage d’essai doit être construit comme repré-
l’éprouvette. La cellule de charge doit avoir une précision
senté à la figure 5; une coupe du radiateur est représentée
de Of1 g, et, de préférence, une plage de mesure de 500 g
à la figure 1; les figures 7 et 8 représentent une vue éclatée
et une plage de réglage mécanique de la tare de 3,5 kg.
des positions horizontale et verticale. Les dimensions sont
obligatoires et doivent être respectées avec les tolérances
6.5 Supports d’éprouvette, différents pour les deux
nominales de f 1 mm, sauf spécification contraire.
orientations.
autres dimensions sont des valeurs reco m-
Toutes les
65.1 La figure 2 représente le porte-éprouvette hori-
devraient être rigoureusement respectées.
mandées et
zontal. La base du porte-éprouvette doit être revêtue d’une
couche de fibres réfractaires de faible densité (masse volu-
6.2 Radiateur électrique, de forme conique, pouvant être
mique: 65 kg/m3) d’une épaisseur minimale de 13 mm. La
orienté horizontalement ou verticalement. L’élément actif
distance entre la surface de la base du radiateur conique et
du radiateur doit comprendre une résistance électrique
le haut de l’éprouvette doit être ajustée à 25 mm à l’aide
sous gaine métallique coaxiale de 5 000 W de puissance
du réglage coulissant de la hauteur du cône (voir figure 1).
nominale sous 240 VI) à enroulements serrés ayant la
forme d’un cône tronqué (figure 1). Le radiateur doit être 6.5.2 La figure 3 représente l’éprouvette verticale et
pourvu d’une enveloppe externe constituée d’un cône en comprend un petit plateau d’égouttage qui recueille une
acier inoxydable à double paroi, revêtu d’un matériau en quantité limitée du matériau fondu. Installer une éprou-
fibres réfractaires d’environ 100 kg/m3 de densité. L’éclai- vette dans le porte-éprouvette vertical en plaçant contre la
rement énergétique du radiateur doit pouvoir être main- surface arrière une couche de fibres réfractaires (masse
tenu à un niveau pré-réglé au moyen d’un contrôleur de volumique: 65 kg/m3) dont l’épaisseur dépend de I’épais-
seur des éprouvettes, mais qui doit être d’au moins
température et de trois thermocouples de type K, gainés
13 mm. Placer une couche de carton rigide en fibres
d’acier inoxydable, disposés symétriquement et en contact
céramiques derrière la couche de fibres. L’épaisseur du
avec l’élément du radiateur sans lui être soudés (voir
carton doit être telle que tout l’ensemble reste maintenu
figure 1). Les thermocouples doivent être de même lon-
fixement une fois que l’on a inséré la pince de retenue à
gueur et être reliés en parallèle au contrôleur de tempé-
ressort derrière le carton. En position verticale, la hauteur
rature. On peut utiliser soit des thermocouples gainés de
3 mm de diamètre exterieur avec soudure chaude appa- du radiateur conique est fixée de façon que le centre soit
rente, soit des thermocouples gainés de diamètre exté- aligné sur le centre de l’éprouvette.
rieur compris entre IfO mm et If6 mm avec soudure
chaude masquée. Le radiateur doit être monté sur une arti-
6.6 Système d’évacuation des gaz, avec instrument de
culation, de telle sorte qu’il puisse être orienté dans un
mesure du débit.
plan horizontal ou vertical. Le radiateur doit être à même
de produire des éclairements énergétiques à la surface de
6.6.1 Le système d’évacuation des gaz doit comprendre
l’éprouvette allant jusqu’à 100 kW/m2. L’éclairement éner-
un ventilateur d’évacuation centrifuge à haute tempé-
gétique doit être uniforme au centre d’une aire de I’éprou-
rature, une hotte, des conduits d’entrée et de sortie pour le
vette de 50 mm x 50 mm, avec une tolérance de + 2 %
ventilateur et un débitmètre à diaphragme (figure 4). Le
dans le plan horizontal et de + 10 % dans le plan vertical.
système d’évacuation doit être capable de traiter des
débits allant de 0,012 m3/s à 0,035 m3/s.
6.3 Contrôleur de température, capable de maintenir la
6.6.2 II doit y avoir un orifice de resserrement de dia-
température de l’élément à une valeur stable à st 2 OC. Un
mètre intérieur égal à 57 mm entre la hotte et le conduit
contrôleur à 3 actions (proportionnelle, intégrale et
afin de favoriser le mélange.
dérivée) et une unité thyristor capable de commuter des
courants allant jusqu’à 25 A sous 240 V, constituent un
6.6.3 Un échantillonneur en anneau doit être placé dans
système approprié. Le contrôleur doit avoir une plage
le conduit d’entrée du ventilateur pour l’échantillonnage
d’entrée de température de 0 OC à 1 000 OC, une échelle de
du gaz, à 685 mm de la hotte (figure 5). L’échantillonneur
réglage permettant une lecture à 2 OC près ou mieux et
en anneau doit compter 12 petits trous de manière à
une compensation automatique de la soudure froide.
obtenir une composition moyenne du flux gazeux, les
trous étant éloignés du flux afin d’éviter l’encrassement
«à
Le thyristor doit être de type passage à zéro» et non de
par la suie.
type «à angle de phase».
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ISO 5660~1:1993 (F)
la face de l’éprouvette et 5 mm au-dessus du bord supé-
6.6.4 Mesurer la température du flux de gaz à l’aide d’un
rieur du porte-éprouvette. Dans l’une et l’autre position, il
thermocouple sous gaine avec soudure chaude isolée de
faut retirer la bougie d’allumage lorsqu’on est arrivé à une
1,0 mm à 1,6 mm de diamètre externe, ou d’un thermo-
combustion soutenue.
couple à soudure chaude apparente de 3 mm de diamètre
externe positionné dans la cheminée d’évacuation sur
l’axe central et 100 mm en amont du diaphragme de
6.9 Distributeur d’allumage, capable d’enregistrer le
mesurage.
temps écoulé à la seconde près, sa précision devant être
delsenlh.
6.6.5 Déterminer le débit en mesurant la pression
différentielle à travers un diaphragme réducteur de pres-
sion (57 mm de diamètre interne) dans la cheminée d’éva-
6.10 Analyseur d’oxygène, de type paramagnétique et
cuation, et au moins 350 mm en aval du ventilateur, si ce
ayant une plage de 0 % à 25 % d’oxygène. L’analyseur doit
dernier est placé comme l’indique la figure 4.
présenter une réponse linéaire et une dérive maximale de
f 50 parties par million d’oxygène (valeur quadratique
6.6.6 La géométrie du système d’évacuation n’est pas
moyenne) sur une période de 30 min. Comme les analy-
aussi critique. Lorsque cela est nécessaire, on admet de
seurs d’oxygène sont sensibles aux pressions des cou-
petits écarts par rapport au dimensions recommandées
rants, celles-ci doivent être régulées (en amont de I’analy-
données à la figure 4. Par exemple, le diamètre interne du
seur) afin de tenir compte des fluctuations de flux, et les
conduit et celui des diaphragmes peut être légèrement
relevés de l’analyseur doivent être compensés avec un
différents. De même, il n’est pas nécessaire que le venti-
régulateur de pression absolue pour tenir compte des
lateur soit à l’emplacement exact indiqué à la figure 4,
variations de la pression atmosphérique. L’analyseur et le
mais il peut se trouver un peu plus loin en aval, ce qui
régulateur de pression absolue doivent être placés dans
permet d’utiliser un type de ventilateur plus commun.
un environnement à température constante. L’analyseur
Dans ce cas, les distances d’entrée, inchangées par rapport
d’oxygène doit avoir un temps de réponse, entre 10 % et
à la sonde d’échantillonnage des gaz et au diaphragme de
90 % de la pleine échelle, qui soit inférieur à 12 s.
mesure, doivent être suffisantes pour permettre un
mélange uniforme du flux.
6.11 Fluxmètre thermique, de type Gardon (à feuille) ou
Schmidt-Boelter (à thermopile) avec une plage assignée
6.7 Dispositif d’échantillonnage des gaz
d’environ 100 kW/m*. La cible qui reçoit le rayonnement
et, éventuellement dans une moindre mesure, la convec-
Le dispositif d’échantillonnage des gaz est présenté à la
tion, doit être plate, circulaire, de 12,5 mm de diamètre
figure 6 et comprend une pompe, un filtre pour empêcher
environ et être revêtue d’un fini noir mat. La cible doit être
l’entrée de la suie, un piège cryogénique pour éliminer un
refroidie à l’eau.
maximum d’humidité, un système de dérivation réglé
pour détourner tous les flux, sauf celui dont a besoin
Le rayonnement ne doit pas traverser de fenêtre avant
l’analyseur d’oxygène, un autre piège cryogénique et un
d’atteindre la cible. L’instrument doit être robuste, simple
piège pour éliminer le CO2 si le CO* n’est pas mesuré.
à installer et à utiliser et stable à l’étalonnage. L’instru-
NOTE 5 Si l’on utilise un analyseur de CO2 (optionnel), les ment doit avoir une précision de + 3 % maximum et une
équations permettant de calculer le débit calorifique peuvent être
répétabilité à 0,5 % près.
différentes de celles utilisées pour les cas types (voir article 12 et
annexe FI.
Vérifier l’étalonnage du fluxmètre thermique chaque fois
qu’on effectue un réétalonnage de l’appareil, en compa-
6.8 Circuit d’allumage
rant avec deux instruments du même type que le flux-
mètre thermique utilisé et de plage semblable, pris
L’allumage externe se fait par une bougie alimentée par comme étalons de référence et utilisés uniquement à cet
un transformateur de 10 kV. La bougie d’allumage doit effet (voir annexe E). L’un des étalons de référence doit
avoir un écartement des électrodes de 3 mm. Le trans- être entièrement étalonné dans un laboratoire d’étalon-
formateur doit être d’un type spécifiquement conçu pour nage tous les ans.
l’utilisation avec un allumage par bougie. Le transfor-
mateur doit avoir un enroulement secondaire isolé (non
Cet appareil doit être utilisé pour étalonner le radiateur
relié C la terre) afin de réduire au minimum les interfé-
(figures 7 et 8). II doit être placé en un endroit équivalent
rences avec les lignes de transmission de données. La
au centre de la face de l’éprouvette dans l’une ou l’autre
longueur de l’électrode et l’emplacement de la bougie
position pendant cet étalonnage.
d’allumage doivent être tels, que l’écartement des élec-
trodes se trouve 13 mm au-dessus du centre de I’éprou-
6.12 Brûleur d’étalonnage, construit à partir d’un tube en
vette en position horizontale. En position verticale, la
laiton de section carrée avec un orifice carré couvert de
bougie d’allumage doit être positionnée de façon que
toile métallique à travers laquelle le méthane diffuse
l’écartement entre les électrodes se trouve dans le plan de
1) Cela suppose une alimentation de 30 A.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 566001:1993 (F) .
(figure 9). Le tube a une enveloppe remplie de fibre 7.3 Matériaux fins
céramique afin d’améliorer l’uniformité du flux. Le brûleur
d’étalonnage est correctement connecté à une alimen-
La présente méthode d’essai peut ne pas s’avérer appro-
tation en méthane d’au moins 99,5 % de pureté.
priée pour des matériaux extrêmement fins, étant donné
que l’on ne disposera pas de suffisamment de données
pour le calcul des débits calorifiques. Pour certains maté-
6.13 Système de collecte et d’analyse des données,
riaux, on pourra résoudre ce probléme en réduisant I’inter-
présentant des systèmes permettant d’enregistrer la sortie
valle séparant les prises de données de 5 s à une valeur
de l’analyseur de 02, du débitmètre à diaphragme de la
plus petite.
cheminée d’évacuation, des thermocouples et de la cellule
de charge. Le système de collecte des données devra avoir
une précision correspondant à au moins 50 parties par
7.4 Éprouvettes composites
million d’oxygène pour le canal d’oxygène, 0,5 OC pour les
canaux de mesure de la température, et 0,Ol % de la
On peut essayer des éprouvettes composites à
condition
pleine échelle du canal de sortie de chacun des autres
qu’elles soient préparées comme spécifié en 8.3.
capteurs ou instruments. Le système doit pouvoir
enregistrer des données toutes les 5 s pendant au moins
1 h.
7.5 Matériaux de dimensions instables
La présente méthode d’essai peut ne pas s’avérer appro-
priée pour des matériaux dont les dimensions varient de
7 Aptitudes d’un produit à l’essai
façon substantielle lorsqu’ils sont exposés aux radiations
du cône, par exemple les matériaux intumescents ou qui
7.1 Caractéristiques de surface se contractent hors du radiateur du cône, car I’irradiance à
la surface de l’échantillon peut différer de façon signifi-
cative par rapport à l’état initial. La précision de la
Tout produit ayant l’une des propriétés suivantes est apte
méthode peut être plus large pour les matériaux qui se
à l’essai:
comportent de cette façon que celle indiquée en annexe B.
une surface exposée essentiellement plate;
a)
une irrégularité de surface également répartie sur la
b)
8 Construction et préparation des éprouvettes
surface exposée, à condition que
1) au moins 50 % de la surface d’une zone carrée
8.1 Éprouvettes
représentative de 100 mm de côté se trouvent à
une profondeur maximale de 10 mm par rapport
8.1.1 Sauf spécification contraire, trois éprouvettes doi-
à un plan passant par les points les plus hauts de
vent être essayées à chaque niveau d’éclairement éner-
la surface exposée,
gétique choisi et pour chaque surface différente exposée.
2) pour les surfaces comportant des criques, des fis-
8.1.2 Les éprouvettes doivent être représentatives du
sures ou des trous ne dépassant pas 8 mm de
large et 10 mm de profondeur, la surface totale de
produit, carrées, de (IOO- 5) mm de côté.
ces criques, fissures ou trous à la surface ne
dépasse pas 30 % d’une zone carrée représen-
8.1.3 Les produits de 50 mm maximum d’épaisseur nor-
tative, de 100 mm de côté, de la surface exposée.
male doivent être essayés avec leur épaisseur entière.
NOTE 6 Lorsqu’une surface exposée ne satisfait pas aux exigences
8.1.4 Pour les produits d’épaisseur normale supérieure à
de 7.1 a) bu 7.1 b), le produit peut être essayé sous une forme
modifi& aussi conforme que possible aux exigences données en 50 mm, les éprouvettes requises doivent être obtenues en
7.1. II est recommandé que le rapport d’essai précise que le produit a
retirant la face non exposée pour réduire l’épaisseur à
été essayb sous une forme modifkk et doit décrire clairement la
50 mm, les éprouvettes requises doivent être obtenues en
modification.
retirant la face non exposée pour réduire l’épaisseur
à(50-j) mm.
7.2 Produits asymétriques
8.1.5 Lorsqu’on découpe des éprouvettes dans des pro-
duits dont les surfaces sont irréguliéres il faut placer le
Un produit soumis à cet essai pourrait avoir des faces
point le plus haut de la surface au centre de l’éprouvette.
différentes ou contenant des couches de différents maté-
riaux disposés dans un ordre différent par rapport aux
deux faces. Si en utilisation l’une des deux faces peut être
8.1.6 Les assemblages doivent être essayés comme
exposée dans une pièce, une cavité ou un vide, les deux spécifié en 8.1.3 ou 8.1.4. Cependant, lorsqu’on utilise
...
NORME
INTERNATIONALE
Premiére edition
1993-06-01
Essais au feu - Réaction au feu -
Partie 1:
Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode
au calorimètre conique)
Fire tests - Reaction to iïre -
Part 7: Rate of heat release from building products (Cone calorimeter method)
Numéro de référence
ISO 5660-1:1993 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO5660-1:1993 (F)
Sommaire
Page
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 Domaine d’application
. . . . . .*. 1
2 Références normatives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Définitions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Symboles
2
5 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
6 Appareillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
7 Aptitudes d’un produit à l’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .m. 5
8 Construction et préparation des éprouvettes
6
9 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
10 Étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
11 Mode opératoire
8
12 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
13 Rapport d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
..................... 22
Commentaires et notes explicatives pour les opérateurs
24
Résolution, fidélité et erreur cumulée .
26
Taux de perte de masse et chaleur de combustion efficace .
..................................................... 27
Résumé du rapport d’essai
.............................. 29
Étalonnage du fluxmètre thermique secondaire
Calcul du dégagement de chaleur dans le cas d’analyse additionnelle de
30
................................................................................
gaz
32
Bibliographie .
0 SO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être
reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO5660=1:1993(F) .
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une féderation mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élabo-’
ration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques
de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie
du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouverne-
mentales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également
aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes
internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
La Norme internationale ISO 5660-I a été élaborée par le comité technique
ISOflC 2, Essais au feu sur les matériaux de construction, composants et
structures., sous-comité SC 1, Réaction au feu.
L’ISO 5660 comprend les parties suivantes présentées sous le titre général Essais
au feu - Réaction au feu :
- Partie 1: Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode au calori-
mètre conique)
s
- Partie 2: Mesure dynamique de la fumée
- Partie 3: Durée de combustion des produits de construction
Norme internationale sont données
Les annexes A à G de la présente unique-
ment à titre d’informati on.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (F)
Introduction
L’incendie est un phénomène complexe, son comportement et ses effets
dépendent d’un certain nombre de facteurs. Le comportement des matériaux et
produits dépend des caractéristiques de l’incendie, du mode d’utilisation des
matériaux et de l’environnement dans lequel ils sont exposés. La philosophie des
essais de réaction au feu est expliquée dans l’lSO/TR 3814.
Un essai tel que celui qui est spécifié dans la présente Norme internationale ne
,
traite que d’une simple représentation d’un aspect particulier de la situation
potentielle d’incendie caractérisée par une source de chaleur rayonnante et une
étincelle. II ne peut, à lui seul, fournir des informations directes sur le compor-
tement ou la sécurité face au feu. On peut cependant utiliser un essai de ce type
à titre comparatif ou pour s’assurer de l’existence d’une certaine qualité des
performances (dans ce cas, les débits calorifiques sont censés avoir un effet sur
les propriétés du feu en général). II serait abusif d’attacher toute autre signi-
fication au mot «performances» dans cet essai.
Le terme «débit calorifique» est défini dans le Guide ISO/CEI 52 comme étant
l’énergie calorifique dégagée par unité de temps par un matériau pendant sa
combustion, dans des conditions d’essai spécifiées. C’est l’une des propriétés
fondamentales du feu que l’on devrait presque toujours prendre en compte dans
toute évaluation du danger que représente le feu, étant donné qu’elle affecte de
façon significative la propagation du feu dans un bâtiment.
Cet essai se fonde sur une partie de la norme ASTM E 1354. Cependant le sujet
de la présente Norme internationale ne comprend pas tout l’équipement de la
norme E 1354. Une partie de l’instrumentation supplémentaire, en particulier
celle permettant de mesurer les propriétés de la fumée et son débit de produc-
tion est en cours de discussion à l’lSO/rC 92.
Cet essai ne se fonde pas sur l’utilisation de matériaux à base d’amiante.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 566091:1993 (F)
NORME INTERNATIONALE
Essais au feu - Réaction au feu -
Partie 1:
Débit calorifique des produits du bâtiment (Méthode au
calorimètre conique)
3 Définitions
1 Domaine d’application
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les
La présente Norme internationale prescrit une méthode
définitions données dans le Guide ISO/CEI 52 ainsi que les
permettant d’évaluer les débits calorifiques des produits,
suivantes s’appliquent.
essentiellement plats, exposés à des niveaux contrôlés de
rayonnement thermique avec ou sans allumage externe.
On détermine le débit calorifique en mesurant la
3.1 assemblage: Construction des matériaux ou des
consommation d’oxygène obtenue à partir de la concen-
composites, par exemple panneaux sandwich.
tration en oxygène et du débit de courant de produit de
combustion. Dans cet essai, on mesure également le
NOTE 1 L’ensemble peut comprendre une couche d’air intermé-
temps nécessaire à l’allumage (inflammation soutenue).
diaire.
Les produits comportant des irrégularités de surface
peuvent être essayés selon des prescriptions spécifiques.
3.2 composite: Combinaison de matériaux généralement
reconnus comme des entités discrètes dans la cons-
truction, par exemple matériaux revêtus ou stratifiés.
2 Références normatives
3.3 surface essentiellement plate: Surface dont les
irrégularités par rapport au plan ne dépassent pas f 1 mm.
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui,
par suite de la référence qui en faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO 5666.
3.4 éclair: Existence d’une flamme en un point de la
Au moment de la publication, les éditions indiquées
surface de l’éprouvette ou sur toute cette éprouvette
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et
pendant des durées inférieures à 1 s.
les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de I’ISO 5666 sont invitées à rechercher la
3.5 allumage: Début de l’inflammation soutenue (définie
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des
en 3.12).
normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de
I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. 3.6 éclairement énergétique (en un point d’une surface):
Quotient du flux énergétique incident sur un élément infi-
nitésimal de surface contenant le point en question, par la
ISO 554: 1976, Atmosphères normales de conditionnement
surface dudit élément.
et/ou d’essai - Spécifications.
NOTE 2 Le chauffage par convexion est negligeable lorsque
ISO/TR 3814:1989, Essais de mesurage de la réaction au
l’éprouvette est orient6e horizontalement. Lorsqu’elle est orien&
feu des matériaux de bâtiment - Leur développement et
verticalement, ce chauffage est faible, mais non negligeable. Maigre
application.
l’apport du chauffage par convexion, on utilisera le terme
d’&lairement énergetique» dans toute la P&ente Norme
internationale, car il est plus approprie pour indiquer le mode de
Guide ISO/CEI 52:1990, Glossaire des termes relatifs au feu
transfert thermique par rayonnement.
et de leurs définitions.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (F)
pression différentielle, du débitmètre à dia-
3.7 matériau: Substance unique ou mélange uniformé-
phragme, exprimée en pascals (Pa)
ment dispersé, par exemple métal, pierre, bois, béton,
fibre minérale, polymères.
débit calorifique, exprimé en kilowatts
ci
3.8 orientation: Plan dans lequel la face exposée de
débit calorifique par unité de surface exprimé en
4”
l’éprouvette est placée pendant l’essai, face verticale ou
kilowatts par mètre carré (kW/m*)
face horizontale vers le haut.
. ,
valeur maximale du débit calorifique, exprrmee en
3.9 principe de la consommation d’oxygène: Relation
kilowatts par mètre carré (kW/m2)
proportionnelle entre la masse d’oxygène consommée
0
pendant la combustion et la chaleur dégagée.
débit calorifique moyen sur l’intervalle de temps
480
commençant à tig et se terminant 180 s plus tard,
Iblage sur
3.10 produit: Matériau, composite ou assem exprimé en kilowatts par mètre carré (kW/m2)
lequel des d’in formations sont demandées.
1t
débit calorifique moyen sur l’intervalle de temps
GO0
commençant à tig et se terminant 300 s plus tard,
3.11 éprouvette: Élément représentatif du produit que
exprimé en kilowatts par mètre carré (kW/m2)
l’on doit essayer avec un substrat ou un traitement
quelconque.
tt
totale dégagée pendant tout l’essai, expri-
qtot
NOTE 3 Elle peut comprendre une couche d’air intermédiaire.
mée en mégajoules par mètre carré (MJ/m2)
rapport stoechiométrique de masses
3.12 inflammation soutenue: Existence d’une flamme en oxygèneicar-
r0
un point de la surface de l’éprouvette ou sur toute la burant
surface pendant des durées supérieures à 4 s.
t durée, exprimée en secondes (s)
3.13 inflammation transitoire: Existence d’une flamme temporisation de l’analyseur d’oxygène, exprimée
td
en secondes (s)
en un point de la surface de l’éprouvette ou sur toute la
surface pendant des durées allant de 1 s à 4 s.
temps nécessaire pour arriver à l’allumage (inflam-
tig
mation soutenue) exprimé en secondes (s)
f
At intervalle d e temps entre deux échantillonnages,
4 Symboles
exprimé en secondes
(SI
surface initialement exposée de l’éprouvette, expri-
As
température au débitmètre à
absolue du gaz
Te
mée en mètres carrés (m2)
diaphragme, exprimée en kelvins
K)
C constante d’étalonnage pour l’analyse de la
fraction de mole
relevé de l’analyseur d’oxygène,
consommation d’oxygène, exprimée en (m*kg.K)ln xoz
d’oxygène
pouvoir calorifique inférieur, exprimé en kilojoules
&
0
valeur initiale du relevé de l’analyseur d’oxygène
par gramme (kJ/g)
xo2
1
*%eff pouvoir calorifique inférieur efficace, exprimé en
relevé de l’analyseur d’oxygène correction de
X02
kilojoules par gramme (kJ/g)
la temporisation.
kilogrammes
m masse de l’éprouvette, exprimée en
(kg)
5 Principe
masse de l’éprouvette à la fin de l’essai, exprimée
mf
La présente méthode d’essai se fonde sur la constatation
en kilogrammes (kg)
selon laquelle, généralement, le pouvoir calorifique de
combustion est proportionnel à la quantité d’oxygène
masse de l’éprouvette au début de l’inflammation
mi
requise pour la combustion. Cette relation donne environ
soutenue, exprimée en kilogrammes (kg)
13,l x 103 kJ de chaleur libérée par kilogramme d’oxygène
consommé. Les éprouvettes utilisées pour l’essai sont
riz taux de perte de masse de l’éprouvette, exprimé en
brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant
kilogrammes par seconde (kg/s)
soumises à un éclairement énergétique externe prédé-
terminé compris dans la plage 0 kW/m2 à 100 kW/m2 et
que l’on mesure les concentrations en oxygène et les
rn, débit masse dans le conduit d’évacuation, exprimé
débits de gaz dégagés.
en kilogrammes par seconde (kg/s)
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 566091:1993 (F) .
NOTE 4 II est souhaitable qu’il y ait une commande qui, en cas
La méthode d’essai est utilisée pour évaluer la contri-
d’ouverture de circuit dans la ligne du thermocouple, fasse des-
bution possible du produit essayé à l’évolution du taux de
cendre la puissance quasiment à la base de sa plage ou coupe
dégagement de chaleur pendant son implication dans
l’alimentation.
l’incendie. On déterminera ces propriétés sur de petites
éprouvettes représentatives.
La température du radiateur doit être contrôlée par un
appareil permettant un relevé à f 2 OC près ou mieux; il
peut être incorporé dans le contrôleur de température ou
6 Appareillage
en être séparé.
6.1 Généralités
6.4 Cellule de charge, pour mesurer la perte de masse de
L’appareillage d’essai doit être construit comme repré-
l’éprouvette. La cellule de charge doit avoir une précision
senté à la figure 5; une coupe du radiateur est représentée
de Of1 g, et, de préférence, une plage de mesure de 500 g
à la figure 1; les figures 7 et 8 représentent une vue éclatée
et une plage de réglage mécanique de la tare de 3,5 kg.
des positions horizontale et verticale. Les dimensions sont
obligatoires et doivent être respectées avec les tolérances
6.5 Supports d’éprouvette, différents pour les deux
nominales de f 1 mm, sauf spécification contraire.
orientations.
autres dimensions sont des valeurs reco m-
Toutes les
65.1 La figure 2 représente le porte-éprouvette hori-
devraient être rigoureusement respectées.
mandées et
zontal. La base du porte-éprouvette doit être revêtue d’une
couche de fibres réfractaires de faible densité (masse volu-
6.2 Radiateur électrique, de forme conique, pouvant être
mique: 65 kg/m3) d’une épaisseur minimale de 13 mm. La
orienté horizontalement ou verticalement. L’élément actif
distance entre la surface de la base du radiateur conique et
du radiateur doit comprendre une résistance électrique
le haut de l’éprouvette doit être ajustée à 25 mm à l’aide
sous gaine métallique coaxiale de 5 000 W de puissance
du réglage coulissant de la hauteur du cône (voir figure 1).
nominale sous 240 VI) à enroulements serrés ayant la
forme d’un cône tronqué (figure 1). Le radiateur doit être 6.5.2 La figure 3 représente l’éprouvette verticale et
pourvu d’une enveloppe externe constituée d’un cône en comprend un petit plateau d’égouttage qui recueille une
acier inoxydable à double paroi, revêtu d’un matériau en quantité limitée du matériau fondu. Installer une éprou-
fibres réfractaires d’environ 100 kg/m3 de densité. L’éclai- vette dans le porte-éprouvette vertical en plaçant contre la
rement énergétique du radiateur doit pouvoir être main- surface arrière une couche de fibres réfractaires (masse
tenu à un niveau pré-réglé au moyen d’un contrôleur de volumique: 65 kg/m3) dont l’épaisseur dépend de I’épais-
seur des éprouvettes, mais qui doit être d’au moins
température et de trois thermocouples de type K, gainés
13 mm. Placer une couche de carton rigide en fibres
d’acier inoxydable, disposés symétriquement et en contact
céramiques derrière la couche de fibres. L’épaisseur du
avec l’élément du radiateur sans lui être soudés (voir
carton doit être telle que tout l’ensemble reste maintenu
figure 1). Les thermocouples doivent être de même lon-
fixement une fois que l’on a inséré la pince de retenue à
gueur et être reliés en parallèle au contrôleur de tempé-
ressort derrière le carton. En position verticale, la hauteur
rature. On peut utiliser soit des thermocouples gainés de
3 mm de diamètre exterieur avec soudure chaude appa- du radiateur conique est fixée de façon que le centre soit
rente, soit des thermocouples gainés de diamètre exté- aligné sur le centre de l’éprouvette.
rieur compris entre IfO mm et If6 mm avec soudure
chaude masquée. Le radiateur doit être monté sur une arti-
6.6 Système d’évacuation des gaz, avec instrument de
culation, de telle sorte qu’il puisse être orienté dans un
mesure du débit.
plan horizontal ou vertical. Le radiateur doit être à même
de produire des éclairements énergétiques à la surface de
6.6.1 Le système d’évacuation des gaz doit comprendre
l’éprouvette allant jusqu’à 100 kW/m2. L’éclairement éner-
un ventilateur d’évacuation centrifuge à haute tempé-
gétique doit être uniforme au centre d’une aire de I’éprou-
rature, une hotte, des conduits d’entrée et de sortie pour le
vette de 50 mm x 50 mm, avec une tolérance de + 2 %
ventilateur et un débitmètre à diaphragme (figure 4). Le
dans le plan horizontal et de + 10 % dans le plan vertical.
système d’évacuation doit être capable de traiter des
débits allant de 0,012 m3/s à 0,035 m3/s.
6.3 Contrôleur de température, capable de maintenir la
6.6.2 II doit y avoir un orifice de resserrement de dia-
température de l’élément à une valeur stable à st 2 OC. Un
mètre intérieur égal à 57 mm entre la hotte et le conduit
contrôleur à 3 actions (proportionnelle, intégrale et
afin de favoriser le mélange.
dérivée) et une unité thyristor capable de commuter des
courants allant jusqu’à 25 A sous 240 V, constituent un
6.6.3 Un échantillonneur en anneau doit être placé dans
système approprié. Le contrôleur doit avoir une plage
le conduit d’entrée du ventilateur pour l’échantillonnage
d’entrée de température de 0 OC à 1 000 OC, une échelle de
du gaz, à 685 mm de la hotte (figure 5). L’échantillonneur
réglage permettant une lecture à 2 OC près ou mieux et
en anneau doit compter 12 petits trous de manière à
une compensation automatique de la soudure froide.
obtenir une composition moyenne du flux gazeux, les
trous étant éloignés du flux afin d’éviter l’encrassement
«à
Le thyristor doit être de type passage à zéro» et non de
par la suie.
type «à angle de phase».
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ISO 5660~1:1993 (F)
la face de l’éprouvette et 5 mm au-dessus du bord supé-
6.6.4 Mesurer la température du flux de gaz à l’aide d’un
rieur du porte-éprouvette. Dans l’une et l’autre position, il
thermocouple sous gaine avec soudure chaude isolée de
faut retirer la bougie d’allumage lorsqu’on est arrivé à une
1,0 mm à 1,6 mm de diamètre externe, ou d’un thermo-
combustion soutenue.
couple à soudure chaude apparente de 3 mm de diamètre
externe positionné dans la cheminée d’évacuation sur
l’axe central et 100 mm en amont du diaphragme de
6.9 Distributeur d’allumage, capable d’enregistrer le
mesurage.
temps écoulé à la seconde près, sa précision devant être
delsenlh.
6.6.5 Déterminer le débit en mesurant la pression
différentielle à travers un diaphragme réducteur de pres-
sion (57 mm de diamètre interne) dans la cheminée d’éva-
6.10 Analyseur d’oxygène, de type paramagnétique et
cuation, et au moins 350 mm en aval du ventilateur, si ce
ayant une plage de 0 % à 25 % d’oxygène. L’analyseur doit
dernier est placé comme l’indique la figure 4.
présenter une réponse linéaire et une dérive maximale de
f 50 parties par million d’oxygène (valeur quadratique
6.6.6 La géométrie du système d’évacuation n’est pas
moyenne) sur une période de 30 min. Comme les analy-
aussi critique. Lorsque cela est nécessaire, on admet de
seurs d’oxygène sont sensibles aux pressions des cou-
petits écarts par rapport au dimensions recommandées
rants, celles-ci doivent être régulées (en amont de I’analy-
données à la figure 4. Par exemple, le diamètre interne du
seur) afin de tenir compte des fluctuations de flux, et les
conduit et celui des diaphragmes peut être légèrement
relevés de l’analyseur doivent être compensés avec un
différents. De même, il n’est pas nécessaire que le venti-
régulateur de pression absolue pour tenir compte des
lateur soit à l’emplacement exact indiqué à la figure 4,
variations de la pression atmosphérique. L’analyseur et le
mais il peut se trouver un peu plus loin en aval, ce qui
régulateur de pression absolue doivent être placés dans
permet d’utiliser un type de ventilateur plus commun.
un environnement à température constante. L’analyseur
Dans ce cas, les distances d’entrée, inchangées par rapport
d’oxygène doit avoir un temps de réponse, entre 10 % et
à la sonde d’échantillonnage des gaz et au diaphragme de
90 % de la pleine échelle, qui soit inférieur à 12 s.
mesure, doivent être suffisantes pour permettre un
mélange uniforme du flux.
6.11 Fluxmètre thermique, de type Gardon (à feuille) ou
Schmidt-Boelter (à thermopile) avec une plage assignée
6.7 Dispositif d’échantillonnage des gaz
d’environ 100 kW/m*. La cible qui reçoit le rayonnement
et, éventuellement dans une moindre mesure, la convec-
Le dispositif d’échantillonnage des gaz est présenté à la
tion, doit être plate, circulaire, de 12,5 mm de diamètre
figure 6 et comprend une pompe, un filtre pour empêcher
environ et être revêtue d’un fini noir mat. La cible doit être
l’entrée de la suie, un piège cryogénique pour éliminer un
refroidie à l’eau.
maximum d’humidité, un système de dérivation réglé
pour détourner tous les flux, sauf celui dont a besoin
Le rayonnement ne doit pas traverser de fenêtre avant
l’analyseur d’oxygène, un autre piège cryogénique et un
d’atteindre la cible. L’instrument doit être robuste, simple
piège pour éliminer le CO2 si le CO* n’est pas mesuré.
à installer et à utiliser et stable à l’étalonnage. L’instru-
NOTE 5 Si l’on utilise un analyseur de CO2 (optionnel), les ment doit avoir une précision de + 3 % maximum et une
équations permettant de calculer le débit calorifique peuvent être
répétabilité à 0,5 % près.
différentes de celles utilisées pour les cas types (voir article 12 et
annexe FI.
Vérifier l’étalonnage du fluxmètre thermique chaque fois
qu’on effectue un réétalonnage de l’appareil, en compa-
6.8 Circuit d’allumage
rant avec deux instruments du même type que le flux-
mètre thermique utilisé et de plage semblable, pris
L’allumage externe se fait par une bougie alimentée par comme étalons de référence et utilisés uniquement à cet
un transformateur de 10 kV. La bougie d’allumage doit effet (voir annexe E). L’un des étalons de référence doit
avoir un écartement des électrodes de 3 mm. Le trans- être entièrement étalonné dans un laboratoire d’étalon-
formateur doit être d’un type spécifiquement conçu pour nage tous les ans.
l’utilisation avec un allumage par bougie. Le transfor-
mateur doit avoir un enroulement secondaire isolé (non
Cet appareil doit être utilisé pour étalonner le radiateur
relié C la terre) afin de réduire au minimum les interfé-
(figures 7 et 8). II doit être placé en un endroit équivalent
rences avec les lignes de transmission de données. La
au centre de la face de l’éprouvette dans l’une ou l’autre
longueur de l’électrode et l’emplacement de la bougie
position pendant cet étalonnage.
d’allumage doivent être tels, que l’écartement des élec-
trodes se trouve 13 mm au-dessus du centre de I’éprou-
6.12 Brûleur d’étalonnage, construit à partir d’un tube en
vette en position horizontale. En position verticale, la
laiton de section carrée avec un orifice carré couvert de
bougie d’allumage doit être positionnée de façon que
toile métallique à travers laquelle le méthane diffuse
l’écartement entre les électrodes se trouve dans le plan de
1) Cela suppose une alimentation de 30 A.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 566001:1993 (F) .
(figure 9). Le tube a une enveloppe remplie de fibre 7.3 Matériaux fins
céramique afin d’améliorer l’uniformité du flux. Le brûleur
d’étalonnage est correctement connecté à une alimen-
La présente méthode d’essai peut ne pas s’avérer appro-
tation en méthane d’au moins 99,5 % de pureté.
priée pour des matériaux extrêmement fins, étant donné
que l’on ne disposera pas de suffisamment de données
pour le calcul des débits calorifiques. Pour certains maté-
6.13 Système de collecte et d’analyse des données,
riaux, on pourra résoudre ce probléme en réduisant I’inter-
présentant des systèmes permettant d’enregistrer la sortie
valle séparant les prises de données de 5 s à une valeur
de l’analyseur de 02, du débitmètre à diaphragme de la
plus petite.
cheminée d’évacuation, des thermocouples et de la cellule
de charge. Le système de collecte des données devra avoir
une précision correspondant à au moins 50 parties par
7.4 Éprouvettes composites
million d’oxygène pour le canal d’oxygène, 0,5 OC pour les
canaux de mesure de la température, et 0,Ol % de la
On peut essayer des éprouvettes composites à
condition
pleine échelle du canal de sortie de chacun des autres
qu’elles soient préparées comme spécifié en 8.3.
capteurs ou instruments. Le système doit pouvoir
enregistrer des données toutes les 5 s pendant au moins
1 h.
7.5 Matériaux de dimensions instables
La présente méthode d’essai peut ne pas s’avérer appro-
priée pour des matériaux dont les dimensions varient de
7 Aptitudes d’un produit à l’essai
façon substantielle lorsqu’ils sont exposés aux radiations
du cône, par exemple les matériaux intumescents ou qui
7.1 Caractéristiques de surface se contractent hors du radiateur du cône, car I’irradiance à
la surface de l’échantillon peut différer de façon signifi-
cative par rapport à l’état initial. La précision de la
Tout produit ayant l’une des propriétés suivantes est apte
méthode peut être plus large pour les matériaux qui se
à l’essai:
comportent de cette façon que celle indiquée en annexe B.
une surface exposée essentiellement plate;
a)
une irrégularité de surface également répartie sur la
b)
8 Construction et préparation des éprouvettes
surface exposée, à condition que
1) au moins 50 % de la surface d’une zone carrée
8.1 Éprouvettes
représentative de 100 mm de côté se trouvent à
une profondeur maximale de 10 mm par rapport
8.1.1 Sauf spécification contraire, trois éprouvettes doi-
à un plan passant par les points les plus hauts de
vent être essayées à chaque niveau d’éclairement éner-
la surface exposée,
gétique choisi et pour chaque surface différente exposée.
2) pour les surfaces comportant des criques, des fis-
8.1.2 Les éprouvettes doivent être représentatives du
sures ou des trous ne dépassant pas 8 mm de
large et 10 mm de profondeur, la surface totale de
produit, carrées, de (IOO- 5) mm de côté.
ces criques, fissures ou trous à la surface ne
dépasse pas 30 % d’une zone carrée représen-
8.1.3 Les produits de 50 mm maximum d’épaisseur nor-
tative, de 100 mm de côté, de la surface exposée.
male doivent être essayés avec leur épaisseur entière.
NOTE 6 Lorsqu’une surface exposée ne satisfait pas aux exigences
8.1.4 Pour les produits d’épaisseur normale supérieure à
de 7.1 a) bu 7.1 b), le produit peut être essayé sous une forme
modifi& aussi conforme que possible aux exigences données en 50 mm, les éprouvettes requises doivent être obtenues en
7.1. II est recommandé que le rapport d’essai précise que le produit a
retirant la face non exposée pour réduire l’épaisseur à
été essayb sous une forme modifkk et doit décrire clairement la
50 mm, les éprouvettes requises doivent être obtenues en
modification.
retirant la face non exposée pour réduire l’épaisseur
à(50-j) mm.
7.2 Produits asymétriques
8.1.5 Lorsqu’on découpe des éprouvettes dans des pro-
duits dont les surfaces sont irréguliéres il faut placer le
Un produit soumis à cet essai pourrait avoir des faces
point le plus haut de la surface au centre de l’éprouvette.
différentes ou contenant des couches de différents maté-
riaux disposés dans un ordre différent par rapport aux
deux faces. Si en utilisation l’une des deux faces peut être
8.1.6 Les assemblages doivent être essayés comme
exposée dans une pièce, une cavité ou un vide, les deux spécifié en 8.1.3 ou 8.1.4. Cependant, lorsqu’on utilise
...
SLOVENSKI SIST ISO 5660-1
prva izdaja
STANDARD
avgust 1995
Po`arni preskusi - Reakcija materialov na ogenj - 1. del: Hitrost
spro{~anja toplote gradbenih izdelkov (Metoda konusnega
kalorimetra) (prevzet standard ISO 5660-1:1993 in
ISO 5660-1:1993/Cor.1:1993 z metodo platnice)
Fire tests - Reaction to fire - Part 1: Rate of heat release from building
products (Cone calorimeter method)
Essais au feu - Réaction au feu - Partie 1: Débit calorifique des produits
du bâtiment (Méthode au calorimètre conique)
Deskriptorji: gradbeni{tvo, po`arna za{~ita, gradbeni izdelki, po`arni preskusi, odziv na
ogenj, hitrost spro{~anja toplote, konusni kalorimeter
Referen~na {tevilka
ICS: SIST ISO 5660-1:1995 (en)
Nadaljevanje na straneh od II do III, i do iv, 1 do 31 in v popravku
© Standard je zalo`il in izdal Urad Republike Slovenije za standardizacijo in meroslovje pri Ministrstvu za znanost in tehnologijo.
Razmno`evanje ali kopiranje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 5660-1 : 1995
UVOD
Standard SIST ISO 5660-1 (en), Po`arni preskusi - Reakcija materialov na ogenj - 1. del:
Hitrost spro{~anja toplote gradbenih izdelkov (Metoda konusnega kalorimetra), prva izdaja,
1995, ima status slovenskega standarda in je z metodo platnice prevzet mednarodni standard
ISO 5660-1, Fire tests - Reaction to fire - Part 1: Rate of heat release from building products
(Cone calorimeter method), 1993, skupaj s tehni~nim popravkom 1:1993, v angle{kem jeziku.
PREDGOVOR
Mednarodni standard ISO 5660-1:1993 in tehni~ni popravek 1:1993 je pripravil tehni~ni odbor
Mednarodne organizacije za standardizacijo ISO/TC 92 Po`arni preskusi gradbenih materialov,
elementov in konstrukcij, pododbor SC 1 Reakcija materialov na ogenj.
Odlo~itev za prevzem tega standarda in tehni~nega popravka je sprejel tehni~ni odbor
USM/TC POO Po`arno presku{anje materialov in konstrukcij.
Ta slovenski standard je dne 1995 -.-. odobril direktor USM.
ZVEZE S STANDARDI
S prevzemom tega mednarodnega standarda veljajo naslednje zveze:
SIST ISO 3261:1995 (sl) Po`arni preskusi - Slovar
SIST ISO 8421-1:1995 (sl) Po`arna za{~ita - Slovar - 1. del: Splo{ni izrazi in pojavi pri
po`aru
SIST ISO 8421-2:1995 (sl) Po`arna za{~ita - Slovar - 2. del: Po`arna za{~ita konstrukcij
OSNOVA ZA IZDAJO STANDARDA
• Prevzem standarda ISO 5660-1:1993 in tehni~nega popravka ISO 5660-1:1993/Cor.1:1993
OPOMBI
- Povsod, kjer se v besedilu standarda uporablja izraz “mednarodni standard”, pomeni to
v SIST ISO 5660-1:1995 “slovenski standard”.
- Uvod in predgovor nista sestavni del standarda.
II
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SIS ISO 5660-1 : 1995
VSEBINA Stran
1 Namen.1
2 Zveze z drugimi standardi.1
3 Definicije.1
4 Simboli.2
5 Osnove metode.2
6 Naprava za presku{anje .3
7 Primernost izdelka za preskus.4
8 Sestava in priprava presku{anca.5
9 Splo{ni pogoji za presku{anje.6
10 Umerjanje.6
11 Potek preskusa.7
12 Izra~uni .8
13 Poro~ilo o preskusu.8
Dodatek A: Komentar in napotki za izvajalce preskusa .21
Dodatek B: Natan~nost in odstopanje.23
Dodatek C: Hitrost zmanj{anja mase in efektivna toplota zgorevanja.25
Dodatek D: Povzetek poro~ila o preskusu.26
Dodatek E: Umerjanje naprave za merjenje toplotnega toka.28
Dodatek F: Izra~un spro{~ene toplote z dodatnimi analizami plina.29
Dodatek G: Bibliografija.31
Tehni~ni popravek 1 - Ref. No. ISO 5660-1:1993/Cor.1:1993
Po mnenju Ministrstva za informiranje Republike Slovenije z dne 18. februarja 1992, {tev. 23/96-92, spada ta publikacija med
proizvode informativne narave iz 13. to~ke tarifne {tevilke 3, za katere se pla~uje 5-odstotni davek.
III
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INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1993-06-01
Fire tests - Reaction to fire -
Part 1:
Rate of heat release from building products (Cone
calorimeter method)
Essais au feu - Reaction au feu -
Partie 7: Debit calorifique des produits du batiment (Methode au calorim&e
conique)
Reference number
ISO 5660-1:1993 (E)
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 566041993 (E)
Contents
Page
1
1 Scope .
1
............................................................
2 Normative references
1
3 Definitions .
2
..........................................................................
4 Symbols
2
..........................................................................
5 Principle
3
........................................................................
6 Apparatus
4
Suitability of a product for testing .
7
5
.......................................
8 Specimen construction and preparation
6
9 General .
6
........................................................................
10 Calibration
7
...................................................................
11 Test procedure
...................................................................... 8
12 Calculations
....................................................................... 8
13 Test report
Annexes
............................... 21
A Commentary and guidance notes for Operators
23
B Resolution, precision and bias .
25
C Mass loss rate and effective heat of combustion .
26
D Summary of test report .
.................................... 28
E Calibration of the working heat flux meter
...................... 29
F Calculation of heat release with additional gas analysis
31
G Bibliography .
0 ISO 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm,
without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO5660=1:1993(E) .
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing lnter-.
national Standards is normally carried out through ISO technical committees.
Esch 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 patt in the work. ISO collaborates closely with the International Electro-
technical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for voting. Publication as an International Standard
requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 56604 was prepared by Technical Committee
ISOfTC 92, Fire tests on building materials, components and structures, Sub
Committee SC 1, Reaction to fire.
ISO 5660 consists of the following Parts, under the general title Fire tests -
Reaction to fire :
- Part 1: Rate of heat release building products (Cone calorimeter
method)
- Part 2: Dynamit smoke measurement
- Part 3: Burning rate of building products
Annexes A to G of this International Standard are for information only.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (E)
Introduction
Fire is a complex phenomenon: its behaviour and its effects depend upon a
number of interrelated factors. The behaviour of materials and products depends
upon the characteristics of the fire, the method of use of the materials and the
environment in which they are exposed. The philosophy of reaction to fire tests
is explained in ISO/TR 3814.
A test such as is specified in this International Standard deals only with a simple
representation of a particular aspect of the potential fire Situation typified by a
radiant heat Source and a spark. lt cannot alone provide any direct guidance on
behaviour or safety in fire. A test of this type may, however, be used for
comparative purposes or to ensure the existente of a certain quality of
performante (in this case heat release rates considered to have a bearing on fire
performante generally). lt would be wrong to attach any other meaning to
Performance in this test.
The term heat release rate is defined in ISO/IEC 52 Guide as the calorific energy
released per unit time by a material during combustion under specified test
conditions. lt is one of the fundamental properties of fire and should almost
always be taken into account in any assessment of fire hazard since it
significantly affects the development of fire in a building.
This test is based on patt of the ASTM Standard E 1354. However, not all the
equipment in E 1354 is the subject of this International Standard. Some of the
additional instrumentation, in particular that measuring the properties of smoke
and its rate of production, is the subject of discussion in lSO/rC 92.
This test does not rely upon the use of asbestos-based materials.
---------------------- Page: 7 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 566091:1993 (E)
Fire tests - Reaction to fire -
Part 1:
Rate of heat release from building products (Cone
calorimeter method)
1 Scope 3 Definitions
This International Standard specifies a method for assess- For the purposes of this International Standard, the defi-
ing the heat release rate of essentially flat products nitions given in ISO/IEC Guide 52 and the following defi-
exposed to controlled levels of radiant heating with or nitions apply.
without an external igniter. The rate of heat release is
determined by measurement of the Oxygen consumption
3.1 assembly: Fabrication of materials or composites, for
derived from the Oxygen concentration and the flow rate
example sandwich Panels.
in the combustion product stream. The time to ignition
(sustained flaming) is also measured in this test. Products
NOTE 1 This may include an air gap.
with surface irregularities may be tested according to
specific requirements.
3.2 composite: Combination of materials which are
generally recognized in building construction as discrete
entities, for example coated or laminated materials.
2 Normative references
3.3 essentially flat surface: Surface whose irregularity
The following standards contain provisions which,
from a plane does not exceed f 1 mm.
through reference in this text, constitute provisions of this
patt of ISO 5660. At the time of publication, the editions
3.4 flashing: Existente of flame on or over the surface of
indicated were valid. All Standards are subject to revision,
the specimen for periods of less than 1 s.
and Parties to agreements based on this part of ISO 5660
are encouraged to investigate the possibility of applying
3.5 ignition: Onset of sustained flaming as defrned in
the most recent editions of the Standards indicated below.
3.12.
Members of IEC and ISO maintain registers of currently
valid International Standards.
3.6 irradiance (at a Point of a surface): Quotient of the
ISO 554: 1976, Standard atmospheres for conditioning radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
anal/ar testing - Specifications. containing the Point, by the area of that element.
NOTE 2 Convective heating is negligible in the horizontal specimen
ISO/TR 3814: 1989, Tests for measuring “reaction-to-fire” of
orientation. In the vertical orientation, it is small, but not negligible.
building materials - Their development and application.
Despite this contribution from convective heating, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this lnter-
ISO/IEC Guide 52:1990, Glossaty of fire terms and defi-
national Standard as it best indicates the essentially radiative mode
nitions. of heat transfer.
1
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5660-1:1993 (E)
heat release rate, expressed in kilowatts (kW)
3.7 material: Single substance or uniformly dispersed
4
mixture, for example metal, stone, timber, concrete, min-
eral fibre, Polymers.
heat release rate per unit area, expressed in kilo-
4”
Watts per Square metre (kW/m*)
3.8 orientation: Plane in which the exposed face of the
specimen is located during testing, either vertical or hori-
maximum value of the heat release rate,
expressed
zontally face upwards
in kilowatts per squ are metre (kW/m*)
11
3.9 Oxygen consumption principle: Proportional relation-
the average heat release rate over the period start-
480
ship between the mass of Oxygen consumed during com-
ing at hg and ending 180 s later, expressed in kilo-
bustion and the heat released.
Watts per Square metre (kW/m*)
tl
3.10 product: Material, composite or assembly about
the average heat release rate over the period statt-
Glo
which information is required.
ing at tig and ending 300 s later, expressed in kilo-
Watts per Square metre (kW/m*)
3.11 specimen: Representative piece of the product
tt
the total heat released during the entire test,
which is to be tested together with any Substrate or treat-
qtot
ment.
expressed in megajoules per Square metre (MJ/m*)
NOTE 3 This may include an air gap.
stoichiometric oxygen/fuel mass ratio
Kl
t time, expressed in seconds (s)
3.12 sustained flaming: Existente of flame on or over the
surface of the specimen for periods of over 4 s.
delay time of the analyser,
expressed in
td Oxygen
seconds (s)
3.13 transitory flaming: Existente of flame on or over the
surface of the specimen for periods 1 and 4 s.
of between
time to ignition (sustained flaming), expressed in
tig
seconds
(SI
At sampling time intervals, expressed in seconds (s)
4 Symbols
absolute temperature of gas at the orifice
meter,
Te
initially exposed surface area of the specimen,
expressed in kelvin (K)
expressed in Square metres (m*)
Oxygen analyser reading, mole fraction of Oxygen
9
C calibration constant for Oxygen consumption
analysis, expressed in (mokg*K)ln
0
initial value of Oxygen analyser reading
xOZ
net heat of combustion, expressed in kilojoules per
&
1
gram kJ/g)
analyser reading, before delay time correc-
% Oxygen
tion
Ah
c,eff effective net heat of combustion, expressed in
kilojoules per gram (kJ/g)
5 Principle
m mass of the specimen, expressed in kilograms (kg)
This test method is based on the Observation that, gener-
mass of the specimen at the end of the test,
mf
ally, the net heat of combustion is proportional to the
expressed in kilograms (kg)
amount of Oxygen required for combustion. The relation-
ship is that approximately 13,l x 103 kJ of heat are
mass of the specimen at sustained flaming, ex-
mi
released per kilogram of Oxygen consumed. Spetimens in
pressed in kilograms (kg)
the test are burned in ambient air conditions, while being
subjected to a predetermined external irradiance within
m mass loss rate of the specimen, expressed in kilo-
the range 0 kW/m* to 100 kW/m* and measurements are
grams per second (kg/s)
made of Oxygen concentrations and exhaust gas flow
rates.
.
mass flow rate in exhaust duct, expressed in kilo-
me
grams per second (kg/s) The test method is used to assess the contribution that the
product under test tan make to the rate of evolution of
heat during its involvement in fire. These properties are
orifrce meter pressure differential, expressed in
4J
determined on small representative specimens.
Pascals (Pa)
2
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (E) .
6.4 Load cell, for measuring specimen mass loss. The
6 Apparatus
load cell shall have an accuracy of 0,l g and it should
preferably have a measuring range of 500 g and a mech-
6.1 General
anical tare adjustment range of 3,5 kg.
The test apparatus shall be constructed as shown in
figure 5; a Cross-section through the heater is shown in
6.5 Specimen holders, different for the two orientations.
figure 1 and an exploded view of horizontal and vertical
orientations are given in figures 7 and 8. Untoleranced
dimensions specified as critical shall have a tolerante of
6.5.1 The horizontal specimen holder is shown in
-r.Imm.
figure 2. The bottom of the holder shall be lined with a
layer of low density (nominal density 65 kg/m3) refractory
recommended values and should
All other dimensions are
fibre blanket with a thickness of at least 13 mm. The dis-
be followed closely.
tance between the bottom surface of the cone heater and
the top of the specimen shall be adjusted to 25 mm by
using the sliding cone height adjustment (see figure 1).
6.2 Gone-shaped radiant electric heater, capable of hori-
zontal or vertical orientation. The active element of the
heater shall consist of an electrical heater rod, rated at 6.52 The vertical specimen holder is shown in figure 3
5 000 W at 240 VI), tightly wound into the shape of a trunc- and includes a small drip tray to contain a limited amount
ated cone (see figure 1). The heater shall be encased on
of molten material. A specimen is installed in the vertical
the outside with a double-wall stainless steel cone, packed specimen holder by backing it with a layer of refractory
with a refractory fibre material of approximately 100 kg/m3
fibre blanket (nominal density 65 kg/m3), the thickness of
density. The irradiance from the heater shall be capable of which depends on specimen thickness, but shall be at
being held at a preset level by means of a temperature
least 13 mm. A layer of rigid, ceramic fibre millboard shall
controller and three, type K, stainless steel sheathed ther-
be -placed behind the fibre blanket layer. The millboard
mocouples, symmetrically disposed and in contact with, thickness shall be such that the entire assembly is rigidly
but not welded to, the heater element (see figure 1). The bound together once the retaining spring Clip is inserted
thermocouples shall be of equal length and wired in paral-
behind the millboard. In the vertical orientation, the cone
lel to the temperature controller. Either 3 mm outside heater height is set so the centre lines up with the speci-
diameter sheathed thermocouples with exposed hot junc-
men centre.
tion or 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter sheathed
thermocouples with unexposed hot junction may be used.
System, with flow
6.6 Exhaust measuring instru-
The heater shall be hinged so that it tan be swung into SW
mentation.
either a horizontal or vertical orientation. The heater shall
be capable of producing irradiances on the surface of the
specimen of up to 100 kW/m? The irradiance should be
6.6.1 The exhaust gas System shall consist of a high
uniform within the central 50 mm x 50 mm area of the
temperature centrifugal exhaust fan, a hood, intake and
specimen, to within rt 2 % in the horizontal orientation and
exhaust ducts for the fan and an orifice plate flow meter
to within i 10 % in the vertical orientation.
(see figure 4). The exhaust System shall be capable of
developing flows from 0,012 m3/s to 0,035 m3/s.
6.3 Temperature controller, capable of holding the
element temperature steady to within f 2 OC. A suitable
6.6.2 A restrictive orifice with an internal diameter of
System is a “3-term” controller (proportional, integral and
57 mm shall be located between the hood and the duct to
derivative) and a thyristor unit capable of switching
promote mixing.
currents up to 25 A at 240 V. The controller should have a
temperature input range of 0 OC to 1 000 OC, a set scale
6.6.3 A ring Sampler shall be located in the fan intake
capable of being read to 2 OC or better and automatic cold
duct for gas sampling, 685 mm from the hood (see
junction compensation.
figure 5). The ring Sampler shall contain 12 small holes to
average the stream composition with the holes facing
The thyristor unit shall be of the “Zero-crossi ng” and not of
away from the flow to avoid soot clogging.
the “Phase-angle”
type.
NOTE 4 A desirable feature is a control which, in the event of an
6.6.4 The temperature of the gas stream shall be
open circuit in the thermocouple line, will either Cause the power to
measured using a 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter
fall to near the bottom of its range, or tut the power off.
sheathed-junction thermocouple or a 3 mm outside diam-
The heater temperature shall be monitored by a meter eter exposed junction thermocouple positioned in the
capable of being read to f 2 “C or better; it may either be exhaust Stack on the centre-line and 100 mm upstream
separated or incorporated into the temperature controller. from the measuring orifice plate.
1) This requires a 30 A supply.
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5660~1:1993 (E)
6.11 Heat flux meter, of the Gardon (feil) or Schmidt-
6.6.5 The flow rate shall be determined by measuring the
differential pressure across a sharp edge orifice (internal Boelter (thermopile) type with a design range of about
diameter 57 mm) in the exhaust stack, at least 350 mm 100 kW/m? The target receiving radiation, and possibly to
downstream from the fan, if the latter is located as shown a small extent convection, shall be flat, circular, of
on figure 4. approximately ‘l2,5 mm in diameter and coated with a
durable matt black finish. The target shall be water-cooled.
6.6.6 The geometry of the exhaust System is not so criti-
cal. Where necessary, small deviations from the rec- Radiation shall not pass through any window before
ommended dimensions given in figure 4 are allowed, for reaching the target. The instrument shall be robust, simple
example, the inner diameter of the duct and the orifice to set up and use, and stable in calibration. The instrument
plates tan be slightly different. Also the fan does not need shall have an accuracy of within i 3 % and a repeatability
to be at the exact location as indicated on figure 4, but within 0,5 %.
may be located futther downstream allowing for a more
common type of fan to be used. In this case, undisturbed
The calibration of the heat flux meter shall be checked,
inflow distance to the gas sampling probe and the
whenever a recalibration of the apparatus is carried out,
measuring orifice shall be sufficient for the flow to be
by comparison with two instruments of the same type as
uniformly mixed.
the working heat flux meter and of similar range held as
reference Standards and not used for any other purpose
(see annex E). One of the reference standards shall be fully
6.7 Gas sampling apparatus
calibrated at a standardizing laboratory at yearly intervals.
Gas sampling apparatus is shown in figure 6 and incorpor-
ates a pump, a filter to prevent entry of soot, a cold trap to
This meter shall be used to calibrate the heater (figures 7
remove most of the moisture, a by-pass System set to
and 8). lt shall be positioned at a location equivalent to the
divert all flow except that required for the Oxygen ana-
centre of the specimen face in either orientation during
lyser, a further moisture trap and, if CO* is not measured,
this calibration.
a trap for CO* removal.
NOTE 5 If an (optional) CO2 analyser is used, the equations to
6.12 Cailibration burner, constructed from a square-
calculate the rate of heat release tan be different from those for the
section brass tube with a Square orifice covered with wire
Standard case (see clause 12 and annex F).
gauze through which the methane diffuses (figure 9). The
tube is packed with ceramic fibre to improve uniformity of
6.8 Ignition circuit
flow. The calibration burner is suitably connected to a
metered supply of methane of at least 99,5 % purity.
External ignition is accomplished by a spark plug powered
from a 10 kV transformer. The spark plug shall have a gap
of 3 mm. The transformer shall be of a type specifically 6.13 Data collection and analysis System, having
facilities for recording the output from the 02 analyser, the
designed for spark ignition use. The transformer shall
orifice meter, the thermocouples and the load cell. The
have an isolated (unearthed) secondary to minimize inter-
ference with the data transmission lines. The electrode data collection System should have an accuracy
length and location of the spark plug shall be such that the corresponding to at least 50 Parts per million of Oxygen for
spark gap is located ‘13 mm above the centre of the speci- the Oxygen channel, 0,5 “C for the temperature measuring
men in the horizontal orientation. In the vertical orien- channels, and 0,Oi % of full-scale instrument output for all
tation, the spark plug shall be positioned so that the gap is other instrument channels. The System should be capable
located in the specimen face plane and 5 mm above the of recording data every 5 s for at least ‘l h.
top of the holder.
6.9 Ignitisn timer, capable of recording elapsed time to
7 Suitability sf a product for testing
the nearest second and shall be accurate to within 1 s in
1 h.
7.1 Swface characteristics
6.10 Oxygen analyser, paramagnetic type, with a range
A product having one of the following properties is suit-
of 0 % Oxygen to 25 % Oxygen. The analyser shall exhibit a
linear response and drift of not more than f 50 Parts per able for testing:
million of Oxygen (root-mean-Square value) over a period
of 30 min. Since Oxygen analysers are sensitive to stream an essentially flat exposed surface;
a)
the stream pressure shall be regulated
pressures,
(upstream of the analyser) to allow for flow fluctuations
a surface irregularity which is evenly distributed over
b)
and the readings from the analyser compensated with an
the exposed surface provided that
absolute pressure regulator to allow for atmospheric
1) at least 50 % of the surface of a representative
pressure variations. The analyser and the absolute press-
100 mm Square area lies within a depth of 10 mm
ure regulator shall be located in a constant temperature
from a plane taken across the highest Points on
environment. The Oxygen analyser shall have a 10% to
the exposed surface, or
90 % of full-scale response time of less than 12 s.
4
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ISO 5660~1:1993 (E) .
8.1.4 For products with normal thickness of greater than
2) for surfaces containing Cracks, fissures or holes
50 mm, the requisite specimens shall be obtained by cut-
not exceeding 8 mm in width nor 10 mm in
ting away the unexposed face to reduce the thickness to
depth, the total area of such Cracks, fissures or
holes at the surface does not exceed 30 % of a
(50.3 mm.
100 mm Square area of the
representative
exposed surface.
8.1.5 When cutting specimens from products with irregu-
When an exposed surface does not meet the requirements lar surfaces, the highest Point on the surface shall be
NOTE 6
of either 7.1 a) or 7.1 b), the product may be tested in a modified
arranged to occur at the centre of the specimen.
form complying as nearly as possible with the requirements given in
7.1. The test report should state that the product has been tested in a
8.1.6 Assemblies shall be tested as specified in 8.1.3 or
modified form and clearly describe the modification.
8.1.4 as appropriate. However, where thin materials or
composites are used in the f
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.