建筑材料的高溫性能

1、第二章第二章 建筑物耐火等級建筑物耐火等級一、建筑材料的高溫性能一、建筑材料的高溫性能二、建筑構件的耐火性能二、建筑構件的耐火性能三、建筑物耐火等級三、建筑物耐火等級第一節(jié)第一節(jié) 建筑材料的高溫性能建筑材料的高溫性能一、木材的燃燒與阻燃一、木材的燃燒與阻燃二、二、塑料的燃燒和阻燃塑料的燃燒和阻燃三、三、建筑鋼材的高溫性能建筑鋼材的高溫性能四、四、混凝土的高溫性能混凝土的高溫性能五、玻璃的高溫性能五、玻璃的高溫性能衡量建筑材料高溫性能的五個方面衡量建筑材料高溫性能的五個方面： 建筑材料的燃燒性能分級建筑材料的燃燒性能分級建筑材料的燃燒性能分級按國家標準建筑材料的燃燒性能分級按國家標準GBB624

2、-88建筑材料建筑材料燃燒性能分級方法燃燒性能分級方法A不燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時不不燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火，不微燃，不炭化的材料。起火，不微燃，不炭化的材料。B1難燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時難燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難炭化，當火源移走后燃燒或微燃立即難起火、難微燃、難炭化，當火源移走后燃燒或微燃立即停止的材料。停止的材料。B2可燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時可燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時立即起火或微燃，且移走火源后仍繼續(xù)燃燒或微燃的材料。立即起火或微燃，且移走火源后仍繼續(xù)燃

3、燒或微燃的材料。B3易燃性建筑材料易燃性建筑材料建筑材料建筑材料無機材料有機材料復合材料：各種功能性復合材料類混凝土、膠凝材料類磚、天然石材與人造石材類建筑陶瓷、建筑玻璃類石膏制品類無機涂料類建筑金屬、建筑五金類各種功能性材料類等建筑木材類建筑塑料類裝修裝飾性材料類有機涂料類各種功能性材料類一、一、 木材的燃燒與阻燃木材的燃燒與阻燃（一）木材的組成：化學組成（一）木材的組成：化學組成:C,H,O,N其它其它 物質組成：纖維素和半纖維素；木質素；物質組成：纖維素和半纖維素；木質素； 可提取物、樹脂、揮發(fā)性油類；灰分可提取物、樹脂、揮發(fā)性油類；灰分（二）木材的熱分解二）木材的熱分解 100C 水分

4、蒸發(fā)，木材呈干燥狀態(tài)，化學組成無明顯變化。水分蒸發(fā)，木材呈干燥狀態(tài)，化學組成無明顯變化。100-260C 產生緩慢的熱分解，化學成分明顯改變，顏色變黑。產生緩慢的熱分解，化學成分明顯改變，顏色變黑。260C 遇明火開始燃燒。遇明火開始燃燒。260-450C 熱分解急劇，分解物大量放出，失重明顯，釋放出熱分解急劇，分解物大量放出，失重明顯，釋放出大量熱量。大量熱量。420C-460C 自行著火自行著火（三）木材的燃燒（三）木材的燃燒 1、燃燒過程分兩個階段：、燃燒過程分兩個階段： 可燃性氣體的有焰燃燒可燃性氣體的有焰燃燒 木炭的無焰燃燒木炭的無焰燃燒 2、著火、著火 明火點燃：燃點明火點燃：燃點

5、240-270C 加熱自燃：自燃點加熱自燃：自燃點400-470C 受輻射起火：臨界輻射強度受輻射起火：臨界輻射強度 點燃臨界輻射強度點燃臨界輻射強度 自燃臨界輻射強度自燃臨界輻射強度3、燃燒速度：單位時間內木材的炭化深度、燃燒速度：單位時間內木材的炭化深度 0.6mm/min影響因素：影響因素： 木材的密度木材的密度 含水量含水量 木材的形狀和尺寸木材的形狀和尺寸 受火形式受火形式（四）木材的阻燃：（四）木材的阻燃：1、機理：、機理：覆蓋層理論：隔絕燃燒所需的空氣覆蓋層理論：隔絕燃燒所需的空氣吸熱理論：受熱分解，脫水吸熱吸熱理論：受熱分解，脫水吸熱不燃氣體理論：產生大量不燃氣體，稀釋可燃氣體

6、不燃氣體理論：產生大量不燃氣體，稀釋可燃氣體脫水催化理論：強烈脫水，促進纖維素炭化脫水催化理論：強烈脫水，促進纖維素炭化 2、常用阻燃劑、常用阻燃劑（1）磷）磷氮系阻燃劑氮系阻燃劑（2）硼系阻燃劑）硼系阻燃劑（3）鹵素阻燃劑）鹵素阻燃劑（4）含鋁鎂銻等金屬氧化物和氫氧化物阻燃劑）含鋁鎂銻等金屬氧化物和氫氧化物阻燃劑（5）其它阻燃劑）其它阻燃劑3、木材阻燃的處理方法、木材阻燃的處理方法 涂覆和浸注涂覆和浸注（1）常壓浸注）常壓浸注1）浸泡法）浸泡法2）熱）熱冷浸注法冷浸注法（2）外加壓浸注）外加壓浸注1）滿細胞法）滿細胞法前真空階段；加壓階段；卸壓、排藥階段；后真空階段；前真空階段；加壓階段；卸

7、壓、排藥階段；后真空階段；干燥階段干燥階段2）雙真空法：低壓浸注，操作過程同前，壓力低）雙真空法：低壓浸注，操作過程同前，壓力低二、塑料的燃燒和阻燃二、塑料的燃燒和阻燃（一）塑料的燃燒過程（一）塑料的燃燒過程1、加熱：、加熱： 熱固性塑料熱固性塑料 熱塑性塑料熱塑性塑料2、分解：不燃性氣體，可燃性氣體，炭化殘渣、分解：不燃性氣體，可燃性氣體，炭化殘渣3、著火燃燒、著火燃燒（二）塑料的燃燒特點（二）塑料的燃燒特點1、發(fā)熱量高、發(fā)熱量高2、火焰溫度高、火焰溫度高3、燃燒速度快、燃燒速度快4、發(fā)煙量和毒性大、發(fā)煙量和毒性大（三）塑料的阻燃機理（三）塑料的阻燃機理（1）受熱時釋放出大量的水蒸氣或其它不

8、）受熱時釋放出大量的水蒸氣或其它不燃氣體燃氣體（2）促進碳的形成，降低含碳氣體的濃度）促進碳的形成，降低含碳氣體的濃度（3）形成玻璃狀的隔熱層）形成玻璃狀的隔熱層（4）分解出自由基終止劑）分解出自由基終止劑三、三、 建筑鋼材的高溫性能建筑鋼材的高溫性能 建筑鋼材建筑鋼材 鋼結構用鋼材鋼結構用鋼材 鋼筋混凝土結構用鋼筋鋼筋混凝土結構用鋼筋（一）鋼的冶煉與分類（一）鋼的冶煉與分類1、鋼的冶煉、鋼的冶煉空氣轉爐法、氧氣轉爐法、平爐煉鋼法空氣轉爐法、氧氣轉爐法、平爐煉鋼法2、鋼的分類、鋼的分類（1）按脫氧程度不同：）按脫氧程度不同：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼（2）按材料成份）按材

9、料成份1）炭素鋼：低炭鋼、中炭鋼、高碳鋼）炭素鋼：低炭鋼、中炭鋼、高碳鋼2）合金鋼：在低碳鋼的基礎上，加入少量合金元素（硅、鉻等），）合金鋼：在低碳鋼的基礎上，加入少量合金元素（硅、鉻等），保證鋼的良好塑性、韌性、提高鋼的強度保證鋼的良好塑性、韌性、提高鋼的強度 低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼（二）常用建筑鋼材（二）常用建筑鋼材1、普通碳素鋼（、普通碳素鋼（1）分類：甲類、乙類、特類）分類：甲類、乙類、特類 （2）序號：）序號：172、低合金結構鋼：具有較高強度、良好的塑性和沖擊韌性，、低合金結構鋼：具有較高強度、良好的塑性和沖擊韌性，耐銹蝕，用于大型結構和荷載較大的

10、結構。耐銹蝕，用于大型結構和荷載較大的結構。（三）建筑鋼材的高溫性能（三）建筑鋼材的高溫性能1、強度、強度冷加工鋼絲高強鋼絲2、彈性模量：、彈性模量：t,彈性模量彈性模量3、變形性能：、變形性能： t，伸長率和截面收縮率伸長率和截面收縮率蠕變蠕變4、導熱系數：常溫下、導熱系數：常溫下58w/m.C四、混凝土的高溫性能四、混凝土的高溫性能（一）概述（一）概述1、混凝土：由膠凝材料、水和粗細骨料按適當比例配、混凝土：由膠凝材料、水和粗細骨料按適當比例配合，拌成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。合，拌成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。2、分類、分類（1）按表觀密度：重混凝土、普通混凝土、輕

11、混凝土）按表觀密度：重混凝土、普通混凝土、輕混凝土（2）按功能：結構混凝土、防火混凝土、耐熱混凝土、）按功能：結構混凝土、防火混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土耐酸混凝土3、特點、特點（1）可根據不同要求配制不同性質的混凝土。）可根據不同要求配制不同性質的混凝土。（2）在凝結前具有良好的塑性，可以澆制成各種形狀和大）在凝結前具有良好的塑性，可以澆制成各種形狀和大小的構件或結構物。小的構件或結構物。（3）混凝土與鋼筋有牢固的粘結力，能制作鋼筋混凝土結）混凝土與鋼筋有牢固的粘結力，能制作鋼筋混凝土結構和構件。構和構件。（4）經硬化后有抗壓強度高與耐久性良好的特性。）經硬化后有抗壓強度高與耐久性良好的特

12、性。（5）組成材料中砂石等地方材料占）組成材料中砂石等地方材料占80%以上，符合就地取材以上，符合就地取材原則。原則。4、混凝土立方體試件抗壓強度、混凝土立方體試件抗壓強度 邊長為邊長為150mm的立方體試件，在標準條件（溫度為的立方體試件，在標準條件（溫度為20 ，相對濕度相對濕度90%以上）下，養(yǎng)護到以上）下，養(yǎng)護到28天齡期，測得的抗壓強度天齡期，測得的抗壓強度稱混凝土立方體試件抗壓強度。稱混凝土立方體試件抗壓強度。分十二個等級分十二個等級（二）高溫力學性質（二）高溫力學性質1、強度、強度（1）抗壓強度）抗壓強度:t300C時，時，t,抗壓強度降低抗壓強度降低原因：組成材料的熱膨脹不同；

13、水泥石內部物理化學變化；原因：組成材料的熱膨脹不同；水泥石內部物理化學變化；骨料內部的不均勻膨脹和熱分解。骨料內部的不均勻膨脹和熱分解。影響因素：加熱溫度，混凝土的組成材料，消防射水影響因素：加熱溫度，混凝土的組成材料，消防射水（2）抗拉強度：）抗拉強度： t，抗拉強度抗拉強度（3）粘結強度：）粘結強度： t，粘結強度粘結強度2、彈性模量：、彈性模量： t，彈性模量彈性模量（三）混凝土的熱學性質（三）混凝土的熱學性質1、導熱系數：常溫下、導熱系數：常溫下1.63w/m. C2、比熱比熱:火災高溫下為火災高溫下為921J/kg . C3、密度密度:=2400+0.56T（四）混凝土的爆裂（四）混

14、凝土的爆裂1、定義：在火災初期，混凝土構件受熱表面層發(fā)生的塊狀、定義：在火災初期，混凝土構件受熱表面層發(fā)生的塊狀爆炸性脫落現象。爆炸性脫落現象。2、產生原因：蒸汽壓鍋爐效應理論，熱應力理論，石英晶、產生原因：蒸汽壓鍋爐效應理論，熱應力理論，石英晶格轉變格轉變3、影響因素：、影響因素：混凝土的含水率，密實性，骨料的性質，加熱的速度，構件混凝土的含水率，密實性，骨料的性質，加熱的速度，構件施加預應力情況，約束條件施加預應力情況，約束條件4、防止爆裂的措施、防止爆裂的措施（1）設置阻火屏障）設置阻火屏障（2）在物體表面噴涂料或涂抹水泥沙漿，并在內設鋼絲網）在物體表面噴涂料或涂抹水泥沙漿，并在內設鋼絲

15、網（3）避免使用石英骨料，粒徑不宜過大）避免使用石英骨料，粒徑不宜過大（4）防止構件斷面突變）防止構件斷面突變五、玻璃：以石英砂、純堿、長石和石灰石等為原料，在五、玻璃：以石英砂、純堿、長石和石灰石等為原料，在1550-1600C燒至熔融，再經急冷而得的一種無定形硅酸鹽物質。燒至熔融，再經急冷而得的一種無定形硅酸鹽物質。（一）普通平板玻璃：用于建筑的門窗，火災條件下（一）普通平板玻璃：用于建筑的門窗，火災條件下250C左右左右因變形自行破裂。因變形自行破裂。（二）防火玻璃：（二）防火玻璃：1、分類：、分類：按用途：建筑用防火玻璃、船用防火玻璃按用途：建筑用防火玻璃、船用防火玻璃按結構：復合防火

16、玻璃（按結構：復合防火玻璃（FFB），），單片防火玻璃（單片防火玻璃（DFB）按耐火性能：按耐火性能：A類：同時滿足耐火完整性隔熱性要求類：同時滿足耐火完整性隔熱性要求 B類：同時滿足耐火完整性、熱輻射強度要求類：同時滿足耐火完整性、熱輻射強度要求 C類：滿足耐火完整性要求類：滿足耐火完整性要求按耐火等級：一級：按耐火等級：一級：90min 二級：二級：60min 三級：三級：45min 四級：四級：30min2、復合防火玻璃復合防火玻璃由兩層或兩層以上玻璃復合而成或由一層玻璃和有機材料復合由兩層或兩層以上玻璃復合而成或由一層玻璃和有機材料復合而成，并滿足相應耐火等級要求的一種玻璃。而成，并滿