Utrustning och förfaranden för brandtester

Brandskyddslaboratoriet är utrustat med olika standardmetoder för att bedöma brännbarheten hos material, inklusive en konkalorimeter, mikroskala förbränningskalorimeter (MCC), begränsande syreindex (LOI) och en brandugn. Det används som ett utbildningslaboratorium för både grund- och forskarkurser i branddynamik.

Brandugn

Brandugnen en av endast cirka tio av sitt slag globalt sett. Denna specialiserade ugn möjliggör avancerade mätningar för att bedöma hur konstruktionselement av stål, betong och trä reagerar på både belastning och eld. Ugnens uppvärmningshastighet följer ISO 834 temperatur-tidskurvan.

Brandugnen utgör en ovärderlig resurs för blivande brandingenjörer och erbjuder praktiska laboratorieerfarenheter i en säker miljö. Här kan studenterna förstahandsuppleva effekterna av eld på strukturell integritet och lära sig hur olika design- och dimensioneringsfaktorer påverkar en byggnads motståndskraft mot eldskador.

Brandugnen vid vårt universitet står som den enda anläggningen av sitt slag i Sverige. Utöver akademiska syften fungerar den också som en knutpunkt för produktutveckling, särskilt för strukturer som är utsatta för både belastning och eld.

Finansiering från NSS-projektet om säkerhet, Europeiska unionens regionala fonder, Kempestiftelserna och institutionens strategiska fonder har varit avgörande för etableringen och upprätthållandet av brandugnen.

Konkalorimeter

Vi har en konkalorimeter av typ NETZSCH-GERÄTEBAU GMBH TCC 918, en apparat designad för att ge information om olika material reaktion på eld. Denna apparat följer ISO 5660-standarden för att säkerställa precision och tillförlitlighet i våra experiment.

Funktionsprincip

Konkalorimetern fungerar genom att utsätta prover för en-dimensionell strålning av värme, liknande den spoletemperatur som användaren ställer in. Med en värme-flödes/irradians som sträcker sig från 0 till 100 kW/m² simulerar den realistiska brandförhållanden. När provet genomgår nedbrytning, blandas pyrolys gaser med syre och bildar en brandfarlig blandning som antänds av en gnista från tändaren. Den följande förbränningsprocessen förbrukar syre, vilket möjliggör beräkning av värmefrigivningshastigheten. Samtidigt analyseras röken och soten som produceras i avgasröret.

Mätningar

Konkalorimetern möjliggör exakt mätning av olika parametrar, inklusive värmefrigivningshastighet, massförlusthastighet, tändningstid, rökproduktionshastighet och totalt frigiven värme.

Mikroskalig Förbränningskalorimeter (MCC)

I MCE-laboratoriet är vi utrustade med ett mikrokalorimeter från Fire Testing Technology. Utrustningen är avgörande för att tillhandahålla värmeutsläppsegenskaper hos olika material och ger insikter för studentutbildning, forskning och initiativ för materialutveckling.

MCC-apparaten är specifikt utformad för att mäta värmefrigivningshastigheten hos milligramprover som sträcker sig från 0,5 till 50 mg. Den fungerar under kontrollerade uppvärmningshastigheter och fångar variationer i värmefrigivning som en funktion av tid och temperatur. Testmetoderna följer standarderna som anges i ASTM D7309-19 och säkerställer konsistens och tillförlitlighet i våra experimentella procedurer.

Principer för test

MCC fungerar enligt principen för kontrollerad uppvärmning, vanligtvis vid hastigheter av 1 oC/s, vilket inducerar pyrolys eller nedbrytning av provet. Under denna process blandas flyktiga gaser som frigörs från provet med syre och underlättar förbränning. Mängden syre som förbrukas under förbränningen tjänar som en nyckelparameter för att beräkna både mängden och hastigheten av värmeutsläppet.

Testmetoder

MCC erbjuder två olika testmetoder:

• Metod A: Fokuserar på termisk nedbrytning, där pyrolys sker inom en helt inert atmosfär och möjliggör studier av rena nedbrytningsprocesser.
• Metod B: Inriktar sig på termisk-oxidativ nedbrytning, genomförd i en oxidationsmiljö för att efterlikna förbränningsscenario i verkliga världen.

Mätningar med MCC

Viktiga mätningar som erhålls från MCC-experiment inkluderar värmefrigivningshastighet, värmefrigivningskapacitet, totalt frigiven värme, kolavkastning, temperatur samt tidpunkt för värmefrigivning.

Begränsande syreindex (LOI)

MCE-laboratoriet är utrustat med en LOI 901 Oxygen Index Analyzer från NETZSCH-GERÄTEBAU GMBH. Den används för att utvärdera den lägsta syrgaskoncentrationen i testatmosfären för att stödja antändning och flammande förbränning av ett prov. LOI-testmetoden, inklusive provförberedelse och mätning, följer internationella standarder såsom ASTM D2863, ISO 4589-2 och NES 714. De LOI-värden som erhålls fungerar som mått för att rangordna och jämföra brandbarheten hos olika material.

Funktionsprincip

LOI-testern består av en vertikal glasrökkanal och en styrenhet. Den värmetåliga glasröret hos rökkanalen mäter antingen 450 eller 500 mm i höjd och 75 eller 100 mm i diameter och rymmer olika provstorlekar beroende på materialformen. Inuti rökkanalen flödar en blandning av syre och kvävgas uppåt mot ett vertikalt prov. Den övre änden av provet antänds av en gasflamma från en tändare, och efterföljande brännbeteende observeras.

Mättekniker

LOI kan mätas med antingen ytantändning eller fortplantande antändningsmetoder. Vid ytantändning antänds den övre ytan av provet direkt för att bedöma dess brandbarhetskarakteristik. Vid fortplantande antändning fortplantar sig lågan längs med provets längd och ger insikter om dess lågpropageringsegenskaper. Syrgaskoncentrationen i testatmosfären övervakas med hjälp av en paramagnetisk syreanalysator, vilket säkerställer precisa och korrekta mätningar under hela testprocessen.