建筑材料的高溫性能

第6章建筑材料的高溫性能2011.316.1概述建筑物組成：各種建筑材料。結(jié)構(gòu)材料－承受荷載；裝修材料－美化環(huán)境（生活或工作環(huán)境）；功能材料－保溫、隔熱、防水等結(jié)構(gòu)材料：火災(zāi)高溫作用下力學(xué)強(qiáng)度降低→建筑物的安全。2011.32（一）研究意義建筑材料高溫下的性能直接關(guān)系到建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小，以及發(fā)生火災(zāi)后火勢擴(kuò)大蔓延的速度。研究建筑材料在火災(zāi)高溫下的各種性能，在建筑防火設(shè)計(jì)中科學(xué)合理的選用建筑材料，以減少火災(zāi)損失。2011.33（二）建筑材料的高溫性能從哪幾個(gè)方面來衡量建筑材料高溫性能包括以下五個(gè)方面：1.燃燒性能：包括著火性、火焰?zhèn)鞑バ?、燃燒速度和發(fā)熱量。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB8624—2006《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)

》的規(guī)定，對材料燃燒性能劃分為七個(gè)級(jí)別；

本標(biāo)準(zhǔn)是對GB8624—1997《建筑材料燃燒性能分級(jí)方法》的修訂。

本標(biāo)準(zhǔn)代替GB8624—1997。2011.34等級(jí)標(biāo)識(shí)普通材料A1、A2、B、C、D、E、F鋪地材料A1fL、A2fL、BfL、CfL、DfL、EfL、FfL管狀隔熱保溫材料A1L、A2L、BL、CL、DL、EL、FL各等級(jí)間的關(guān)系燃燒性能為某一等級(jí)的制品被認(rèn)為滿足低于該等級(jí)的任一等級(jí)的全部要求2011.351)術(shù)語、定義和符號(hào)

(1)建筑制品

product:要求給出包括安裝、構(gòu)造、組成等相關(guān)信息的建筑材料、構(gòu)件或其組件。

(2)建筑材料

material:單一物質(zhì)或若干物質(zhì)均勻散布的混合物，例如金屬、石材、木材、混凝土、含均勻散布膠合劑或聚合物的礦物棉等。

(3)勻質(zhì)制品

homogeneousproduct:由單一材料組成的制品或整個(gè)制品內(nèi)部具有均勻的密度和組份。

(4)非勻質(zhì)制品non-homogeneousproduct:不滿足勻質(zhì)制品定義的制品。由一種或多種主要和/或次要組份組成。(5)鋪地材料flooring:由包含或不包含背襯的表面裝飾層、基材、夾層和粘合劑組成的地板上層材料。

2011.36

符號(hào)與縮寫

△T

溫升[K]

△m

質(zhì)量損失率[%]

Fs

燃燒長度[mm]

FIGRA

用于分級(jí)的燃燒增長率指數(shù)

FIGRA0.2MJ

總放熱量門檻值為0.2MJ的燃燒增長率指數(shù)

FIGRA0.4MJ

總放熱量門檻值為0.4MJ的燃燒增長率指數(shù)

LFS

火焰橫向蔓延長度[m]

PCS

總熱值[MJ/kg或MJ/m2]

PCI

凈熱值[MJ/kg或MJ/m2]

SMOGRA

煙氣生成速率

tf

持續(xù)燃燒時(shí)間[s]

THR600s

時(shí)間為600s時(shí)的總放熱量[MJ]

TSP600s

時(shí)間為600s時(shí)總煙氣產(chǎn)生量[m2]2011.372)各等級(jí)要求及主要試驗(yàn)方法（一）GB/T5464(ISO1182)不燃性試驗(yàn)（GB/T5464）

本試驗(yàn)用于確定不會(huì)燃燒或不會(huì)明顯燃燒的建筑制品，而不論這些制品的最終應(yīng)用形態(tài)該試驗(yàn)用于燃燒性能等級(jí)A1、A1f1、A1L和（或）A2、A2L、A2fl2011.38等級(jí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)判據(jù)附加分級(jí)A1GB/T5464(1)

且△T≤30℃，且

△m≤50%，且

tf=0（無持續(xù)燃燒）

GB/T14402PCS≤2.0MJ/kg(1)且

PCS≤2.0MJ/kg(2)(2a)且

PCS≤1.4MJ/m2(3)且

PCS≤2.0MJ/kg(4)

A2GB/T5464(1)

或

且△T≤50℃，且

△m≤50%，且

tf≤20s

GB/T14402PCS≤3.0MJ/kg(1)且

PCS≤4.0MJ/kg(2)且

PCS≤4.0MJ/m2(3)且

PCS≤3.0MJ/kg(

GB/TXXXX

且FIGRA≤120W/s且

LFS＜試樣邊緣且

THR600s≤7.5MJ產(chǎn)煙量(5)且

燃燒滴落物/微粒(6)GB/TXXXX

產(chǎn)煙毒性(9)建筑材料及制品（鋪地材料除外）燃燒性能分級(jí)2011.39BGB/TXXXX

且FIGRA≤120W/s且

LFS＜試樣邊緣且

THR600s≤7.5MJ產(chǎn)煙量(5)且

燃燒滴落物/微粒(6)GB/T8626(8)

點(diǎn)火時(shí)間=30s

且60s內(nèi)Fs≤150mmGB/TXXXX

產(chǎn)煙毒性(9)CGB/TXXXX

且FIGRA≤250W/s且

LFS＜試樣邊緣且

THR600s≤15MJ產(chǎn)煙量(5)且

燃燒滴落物/微粒(6)GB/T8626(8)

點(diǎn)火時(shí)間=30s

且60s內(nèi)Fs≤150mmGB/TXXXX

產(chǎn)煙毒性(9)DGB/TXXXX

且FIGRA≤750W/s產(chǎn)煙量(5)且

燃燒滴落物/微粒(6)GB/T8626(8)

點(diǎn)火時(shí)間=30s

且60s內(nèi)Fs≤150mmEGB/T8626(8)

點(diǎn)火時(shí)間=15s20秒內(nèi)Fs≤150mm燃燒滴落物/微粒(7)F無性能要求2011.310(1)：勻質(zhì)制品和非勻質(zhì)制品的主要組份；

(2)：非勻質(zhì)制品的外部次要組份；

(2a)：另一個(gè)可選擇的判據(jù)是：對PCS≤2.0MJ/m2的外部次要組份，則要求滿足FIGRA≤20W/s、LFS＜試樣邊緣、THR600s≤4.0MJ、s1和d0；

(3)：非勻質(zhì)制品的任一內(nèi)部次要組份；

(4)：整體制品；

(5)：在試驗(yàn)程序的最后階段，需對煙氣測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，煙氣測量系統(tǒng)的影響需進(jìn)一步研究。由此導(dǎo)致評(píng)價(jià)產(chǎn)煙量的參數(shù)或極限值的調(diào)整。

s1=SMOGRA≤30m2/s2且TSP600s≤50m2；s2=SMOGRA≤180m2/s2且TSP600s≤200m2；s3=未達(dá)到s1或s2；

(6)：d0=按GB/TXXXX規(guī)定，600s內(nèi)無燃燒滴落物/微粒；

d1=按GB/TXXXX規(guī)定，600s內(nèi)燃燒滴落物/微粒持續(xù)時(shí)間不超過10s；

d2=未達(dá)到d0或d1；

按照GB/T8626規(guī)定，過濾紙被引燃，則該制品為d2級(jí)；

(7)：通過=過濾紙未被引燃；

未通過=過濾紙被引燃（d2級(jí)）；

(8)：火焰轟擊制品的表面和（如果適合該制品的最終應(yīng)用）邊緣。

(9)：—t0=按GB/TXXXX規(guī)定的試驗(yàn)方法，達(dá)到ZA1級(jí)；

—t1=按GB/TXXXX規(guī)定的試驗(yàn)方法，達(dá)到ZA3級(jí)；

—t2=未達(dá)到t0或t1。2011.311(二)GB/T14402（ISO1716）燃燒熱值試驗(yàn)（GB/T14402）

本試驗(yàn)測定制品完全燃燒后的最大熱釋放總量，而不論這些制品的最終應(yīng)用形態(tài)。測定總熱值（PCS）和凈熱值（PCI）該試驗(yàn)用于燃燒性能等級(jí)A1、A1f1、A1L和（或）A2、A2f1、和A2L2011.312(三)GB/T20284（EN13823）單體燃燒試驗(yàn)（GB/T20284）

本試驗(yàn)評(píng)價(jià)在房間角落處,模擬制品附近有單個(gè)燃燒體火源的火災(zāi)場景下，制品本身對火災(zāi)的影響。該試驗(yàn)用于燃燒性能等級(jí)A2、B、C、D、A2L、BL、CL和DL。在某些規(guī)定條件下本試驗(yàn)也可用于A1級(jí)。2011.313(四)GB/T8626（ISO11925-2）可燃性試驗(yàn)(GB/T8626）

本試驗(yàn)評(píng)價(jià)在與小火焰接觸時(shí)制品的著火性。該試驗(yàn)用于燃燒性能等級(jí)B、C、D、E、Bf1、Cf1、Df1、Ef1、BL、CL、DL和EL2011.314(五)GB/T11785（ISO9239-2）評(píng)定鋪地材料燃燒性能的輻射熱源法（GB/T11785）本試驗(yàn)確定火焰在試樣水平表面停止蔓延時(shí)的臨界熱輻射通量。該試驗(yàn)用于鋪地材料燃燒性能等級(jí)A2f1、Bf1、Cf1和Df1。

2011.315(六)GB/T20285

材料產(chǎn)煙毒性試驗(yàn)（GB/T20285）

本試驗(yàn)測定材料充分產(chǎn)煙時(shí)無火焰煙氣的毒性;本試驗(yàn)適用于A2、B、C、A2f1、Bf1、Cf1、A2L、BL和CL等的附加級(jí)別2011.316可燃性試驗(yàn)裝置（GB/T8626）距點(diǎn)火處150mm劃一刻度線，點(diǎn)火15s，在20s內(nèi)火焰尖端不得超過刻度線。

（丙烷燃燒氣；火焰長度20mm）

點(diǎn)火方式：邊緣點(diǎn)火190mm×90mm表面點(diǎn)火230mm×90mm

樣品5個(gè)(6個(gè)250mm×90mm)

厚度80mm(60mm)2011.317GB/T8626試驗(yàn)點(diǎn)火方式1、表面點(diǎn)火火焰施加在試樣中心線位置，底部邊緣上方40mm處2、邊緣點(diǎn)火a）厚度不大于3mm，火焰施加在試樣底部中心位置處；b）厚度大于3mm，火焰施加在表面后1.5mm的試樣底部邊緣寬度中心位置處；c）厚度大于10mm的多層制品進(jìn)行附加試驗(yàn)（只有當(dāng)最終應(yīng)用中制品的邊緣不可能發(fā)生火焰直接轟擊的情況下，才只做1）

2011.318GB/Ｔ20284試驗(yàn)裝置（

SingleBurningIem）1000mm×1500mm,500mm×1500mm單體燃燒試驗(yàn)2011.319（GB/T20284試驗(yàn)裝置）2011.320SBI試樣推車2011.321GB／T20284裝置試樣車1000mm×1500mm500mm×1500mm2011.322不燃性試驗(yàn)裝置

GB/T5464

爐內(nèi)溫度：750℃±5℃。試驗(yàn)時(shí)間：30min；若未終溫平衡應(yīng)延長試驗(yàn)。Φ45mm×50mm5個(gè)2011.323材料產(chǎn)煙毒性試驗(yàn)（GB/T20285-2006）

采用動(dòng)物（小白鼠）染毒試驗(yàn)方法2011.324七、（GB8624）1997版與2006版

材料分級(jí)的對應(yīng)關(guān)系部分典型材料按標(biāo)準(zhǔn)新舊版本進(jìn)行比對試驗(yàn)，其比對試驗(yàn)結(jié)果見下表：產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)10667無機(jī)防火隔板爐內(nèi)溫升，℃15A級(jí)勻質(zhì)不合格熱值：1MJ/kg(SBI試驗(yàn)通過)A2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%53.610700吸音天花材料爐內(nèi)溫升，℃97A級(jí)勻質(zhì)不合格

熱值8.5MJ/kg

未達(dá)到A2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s38質(zhì)量損失率，%14.082011.325產(chǎn)品

名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)10446石膏纖維板爐內(nèi)溫升，℃75A級(jí)勻質(zhì)不合格熱值1.76MJ/kg(SBI試驗(yàn)通過)A2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s89質(zhì)量損失率，%27.9610328玻鎂平板爐內(nèi)溫升，℃16A級(jí)勻質(zhì)合格熱值0.3MJ/kgA1級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%49.010335玻璃棉風(fēng)管芯材爐內(nèi)溫升，℃14A級(jí)勻質(zhì)合格熱值2.8MJ/kgA2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s19質(zhì)量損失率，%9.810103硅酸鈣板爐內(nèi)溫升，℃39A級(jí)勻質(zhì)合格熱值0.48MJ/kgA2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%13.42011.326產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)10102硅酸鈣板爐內(nèi)溫升，℃30A級(jí)勻質(zhì)合格熱值0.05MJ/kgA1級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%1310245無機(jī)復(fù)合防火板爐內(nèi)溫升，℃13A級(jí)勻質(zhì)合格熱值0.38MJ/kgA1級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%49.010865FT輕質(zhì)墻板爐內(nèi)溫升，℃19A級(jí)勻質(zhì)合格熱值1.1MJ/kgA1級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s0質(zhì)量損失率，%43.410860歐立特抗塌浮雕天花板（玻璃棉）爐內(nèi)溫升，℃6A級(jí)勻質(zhì)合格熱值1.8MJ/kgA2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s18質(zhì)量損失率，%7.010604石膏纖維板爐內(nèi)溫升，℃13A級(jí)勻質(zhì)合格熱值1.8MJ/kgA1級(jí)2011.327產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)10742石膏纖維板爐內(nèi)溫升，℃18A級(jí)勻質(zhì)不合格熱值0.9MJ/kg(SBI試驗(yàn)通過)A2級(jí)持續(xù)燃燒時(shí)間，s68質(zhì)量損失率，%25.0鋁箔面聚氨酯硬泡沫板（PIR）

B1級(jí)FIGRA(0.2)(W/s)227.2C級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)209.4THR(600)(MJ)4.8SMORGA(m2/s2)155.9TSP(600)(m2)277.4復(fù)合鋁箔玻璃棉板

A級(jí)(復(fù)合材料)FIGRA(0.2)(W/s)15B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)14.3THR(600)(MJ)1.3SMORGA(m2/s2)0TSP(600)(m2)2.3芯材熱值4.7MJ/kg2011.328產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)外墻鋁塑復(fù)合板

A級(jí)(復(fù)合材料)FIGRA((0.2)(W/s)58.0B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)58.0THR(600)(MJ)2.8SMORGA(m2/s2)0TSP(600)(m2)23.2芯材熱值10.7MJ/kg內(nèi)墻鋁塑復(fù)合板

A級(jí)(復(fù)合材料)FIGRA((0.2)(W/s)38.9B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)38.9THR(600)(MJ)4.6SMORGA(m2/s2)2.4TSP(600)(m2)31.6芯材熱值12.5MJ/kg2011.329產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)氯氧鎂泡沫復(fù)合風(fēng)管

A級(jí)(復(fù)合材料)FIGRA((0.2)(W/s)0B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)0THR(600)(MJ)0.4SMORGA(m2/s2)0TSP(600)(m2)21.6芯材熱值28MJ/kg擠塑聚苯乙烯泡沫板

B1級(jí)FIGRA(0.2)(W/s)56.2B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)56.2THR(600)(MJ)3.6SMORGA(m2/s2)17.3TSP(600)(m2)107.52011.330產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)酚醛泡沫保溫板

B1級(jí)FIGRA((0.2)(W/s)14.3B級(jí)FIGRA((0.4)(W/s)14.3THR(600)(MJ)1.8SMORGA(m2/s2)0TSP(600)(m2)29.25mm阻燃層板

B1級(jí)FIGRA(0.2)(W/s)67.9B級(jí)FIGRA(0.4)(W/s)57.4THR(600)(MJ)3.6SMORGA(m2/s2)4.8TSP(600)(m2)48.22011.331產(chǎn)品名稱GB8624-1997數(shù)據(jù)舊分級(jí)GB8624-2006數(shù)據(jù)新分級(jí)5mm普通層板

B2級(jí)FIGRA((0.2)(W/s)765.1E級(jí)FIGRA(0.4(W/s)765.1THR(600)(MJ)55.7SMORGA(m2/s2)31.0TSP(600)(m2)64.92011.3322.力學(xué)性能：高溫作用下，力學(xué)性能(如強(qiáng)度性能)隨溫度變化關(guān)系。保證結(jié)構(gòu)材料在火災(zāi)高溫作用下保持一定強(qiáng)度。材料的強(qiáng)度是指材料在外力或應(yīng)力作用下，抵抗破壞的能力，以破壞時(shí)的最大應(yīng)力值表示。材料的實(shí)際強(qiáng)度通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)來測定，根據(jù)受力方式不同分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。2011.3333.發(fā)煙性能：燃燒生煙－危害人身，妨礙人員疏散和消防撲救，煙氣窒息。2011.3342011.3354.毒性性能：材料燃燒或熱解中產(chǎn)生毒氣。建筑火災(zāi)人員80％因中毒死，研究材料潛在毒性。2011.3365.隔熱性能：影響因素：導(dǎo)熱性和熱容量（膨脹、收縮、變形、裂縫、熔化、粉化）材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為材料的導(dǎo)熱性，用導(dǎo)熱系數(shù)表示影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素是材料的組成和結(jié)構(gòu)。材料熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。熱容量的大小用比熱表示。比熱容:單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量（或降低1℃所釋放的熱量）叫做這種物質(zhì)的比熱容。比熱容用符號(hào)c表示2011.337導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K,℃）,在1秒內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量，用λ表示，單位為瓦/米·度（W/m·K,此處的K可用℃代替）。比熱容(specificheatcapacity)又稱比熱容量，簡稱比熱(specificheat)，單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量（或降低1℃所釋放的熱量）叫做這種物質(zhì)的比熱容。比熱容用符號(hào)c表示

2011.338常用材料的的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱材料導(dǎo)熱系數(shù)W/m·k比熱J/kg·k材料導(dǎo)熱系數(shù)W/m·k比熱J/kg·k鋼材花崗巖混凝土粘土磚松木583.491.510.80橫紋0.17順紋0.350.480.920.840.882.5泡沫塑料水冰密閉空氣0.0350.582.330.0231.304.192.051.002011.339高溫下材料性能：根據(jù)材料種類、使用目的和作用等確定側(cè)重研究的內(nèi)容。例如：磚、石、混凝土、鋼材等——無機(jī)材料（不燃），側(cè)重高溫下物理力學(xué)性能及隔熱性能。塑料、木材等——有機(jī)材料（可燃），建筑中裝修和裝飾，側(cè)重高溫性能時(shí)燃燒性能、發(fā)煙性能及潛在毒性性能。本章著重介紹鋼材、混凝土等建筑材料的高溫性能，以及建筑材料燃燒性能分級(jí)及試驗(yàn)方法。2011.3406.2建筑鋼材的常溫及高溫性能建筑用鋼材：鋼結(jié)構(gòu)用鋼材(各種型材、鋼板)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋兩類。嚴(yán)格技術(shù)控制下生產(chǎn)的材料。優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大、塑性和韌性好、品質(zhì)均勻、可焊可鉚、制成的鋼結(jié)構(gòu)重量輕。防火：鋼材－不燃性材料，耐火性能很差。2011.3416.2.1鋼材的冶煉與分類建筑鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋一、鋼的冶煉與分類（一）鋼的冶煉空氣轉(zhuǎn)爐法、氧氣轉(zhuǎn)爐法、平爐煉鋼法2011.342（二）鋼的分類1、按脫氧程度不同：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼2、按材料成份（1）炭素鋼：低炭鋼、中炭鋼、高碳鋼（2）合金鋼：在低碳鋼的基礎(chǔ)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(qiáng)度低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼2011.343煉鋼轉(zhuǎn)爐出鋼2011.3442011.3456.2.2鋼材的主要性能1、拉伸性能

低碳鋼在拉力作用下應(yīng)力—應(yīng)變曲線如右圖6-1：OA—彈性階段

AB—屈服階段

BC—強(qiáng)化階段

CD—頸縮階段2011.346材料受應(yīng)力時(shí)，材料的應(yīng)力隨應(yīng)變增加而增加，兩者呈正比，當(dāng)應(yīng)力增大到某一值時(shí)，材料發(fā)生屈服，其拉應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比，而是在某一范圍內(nèi)波動(dòng)，隨后，材料發(fā)生斷裂。屈服點(diǎn)也是材料發(fā)生彈性形變與塑性形變的分界點(diǎn)。屈服點(diǎn)：鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力值即為屈服點(diǎn)。

2011.347塑性變形：物質(zhì)-包括流體及固體在一定的條件下,在外力的作用下產(chǎn)生形變,當(dāng)施加的外力撤除或消失后該物體不能恢復(fù)原狀的一種物理現(xiàn)象.

彈性變形：材料在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生變形或者尺寸的變化，而且能夠恢復(fù)的變形叫做彈性變形。受力物體的全部變形中在除去應(yīng)力后能迅速回復(fù)的那部分變形。

彈性變形的重要特征是其可逆性,即受力作用后產(chǎn)生變形,卸除載荷后,變形消失。2011.3482、伸長率：指金屬材料受外力（拉力）作用斷裂時(shí)，試棒伸長的長度與原來長度的百分比鋼材塑性指標(biāo)

3、冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。

冷彎性能可衡量鋼材在常溫下冷加工彎曲時(shí)產(chǎn)生塑性變形的能力。

2011.3494、沖擊韌性：工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳（J）。5、硬度：指表面積局部體積內(nèi)，抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。2011.3506.2.3鋼材的高溫性能強(qiáng)度隨溫度↑而↓，降低的幅度因鋼材溫度高低和鋼材種類而不同。廣泛使用普通低碳鋼力學(xué)性質(zhì)隨溫度升高的變化特性如圖6-2所示。由圖可見：<250℃，極限強(qiáng)度比常溫時(shí)略提高；溫度>250℃，下降；溫度=500℃時(shí)強(qiáng)度降低約50％，600℃時(shí)降低約70％。鋼材屈服點(diǎn)隨溫度升高逐漸降低，在500℃時(shí)約為常溫的50％。2011.351圖6.2普通低碳鋼高溫力學(xué)性能2011.352導(dǎo)熱系數(shù)在常溫下導(dǎo)熱系數(shù)為58W／(m·℃)，約為混凝土的38倍。隨著鋼材溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，當(dāng)溫度達(dá)到750℃時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)幾乎變成了常數(shù)，約為30W／(m·℃)。鋼材導(dǎo)熱系數(shù)大是造成鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下極易破壞的主要原因之一。2011.353從曲線可以看出，總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材的強(qiáng)度降低,變形增大。在200℃以內(nèi)，鋼材性能沒有很大變化：430℃～540℃之間強(qiáng)度急劇下降；600℃時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載，此外在250℃附近有蘭脆現(xiàn)象，約260℃～320℃時(shí)有徐變現(xiàn)象。

2011.354

蘭脆現(xiàn)象指溫度在250℃左右的區(qū)間內(nèi)，抗拉強(qiáng)度局部性提高，屈服強(qiáng)度有所回升，強(qiáng)度提高而塑性降低，材料有轉(zhuǎn)脆現(xiàn)象。徐變現(xiàn)象指在260℃～320℃的區(qū)間內(nèi)，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現(xiàn)象。結(jié)合200℃以內(nèi)材料性能無大變化的性能看，結(jié)構(gòu)表面所受輻射溫度應(yīng)不超過200℃，目前鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)規(guī)定這個(gè)溫度以150℃為宜，超過這一溫度就應(yīng)該采取防火隔熱保護(hù)。

2011.355鋼材屬于不燃材料，可是裸露的鋼結(jié)構(gòu)在受火后15min，就會(huì)出現(xiàn)變形倒塌現(xiàn)象，這是為什么呢？

1、鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)大，比熱小，是受火災(zāi)高溫作用時(shí)升溫迅速的根本原因。

2、溫度升高（250°C以后），強(qiáng)度降低。

3、鋼材的彈性模量隨著溫度升高而下降，變形加大，蠕變增加。

2011.3564、預(yù)應(yīng)力鋼筋：經(jīng)過冷加工處理，內(nèi)部晶格發(fā)生畸形，強(qiáng)度增加，塑性降低。在受溫度作用時(shí)，冷加工提高的強(qiáng)度逐漸消失，在同樣受熱溫度下，冷加工鋼筋強(qiáng)度降低的絕對值比未加工鋼筋大。另外，預(yù)應(yīng)力鋼筋蠕變增加快，預(yù)應(yīng)力鋼砼更容易發(fā)生爆裂，這是預(yù)應(yīng)力鋼砼構(gòu)件不耐火的主要原因。2011.357美國9.11恐怖事件2011.3582011.359美國9.11恐怖事件表明，鋼結(jié)構(gòu)不耐火，是世貿(mào)中心坍塌、人員大量傷亡的重要原因。美國防火規(guī)范對建筑物的抗火能力(耐火等級(jí))的分級(jí)為3小時(shí)、2小時(shí)兩級(jí)，對承重墻和支承多層的柱、主梁等承重構(gòu)件規(guī)定其耐火極限為4小時(shí)；日本的防火規(guī)范要求低些，其相應(yīng)構(gòu)件的耐火極限為2～3小時(shí)；我國的《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定高層民用建筑結(jié)構(gòu)的耐火極限，大致與美、日相似，但略低于美國的規(guī)定，如一級(jí)耐火等級(jí)建筑的防火墻、柱和承重墻、樓梯間墻及梁的耐火極限為3小時(shí)和2小時(shí)，沒有4小時(shí)的規(guī)定。2011.360世貿(mào)中心工程概況

紐約世貿(mào)中心建成于1973年,由兩棟110層的方形塔樓和裙房組成。塔樓地上部分為110層,高417m。平面尺寸為63.5m×63.5m,服務(wù)性核心區(qū)平面尺寸為42m×26.5m。標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.66m。塔樓采用鋼框筒結(jié)構(gòu)體系。四周為密柱深梁型框筒,主要抵抗水平荷載?？蛲灿?40根鋼柱組成,柱距為1.02m(9層以上),柱截面為450mm×450mm方鋼管,其壁厚沿高度不等。窗裙梁截面高度為1320mm?？蛲擦⒚骈_洞率為24%。大樓底部(8層以下)三柱合一,柱距加大到3.06m,柱截面放大到686mm×813mm。內(nèi)部核心區(qū)為47根鋼柱組成的框架,用以抵抗豎向荷載。核心區(qū)的一般柱截面為450mm×450mm方鋼管。結(jié)構(gòu)的外露表面噴涂石棉水泥進(jìn)行防火保護(hù),其厚度為30mm。2011.361雙塔樓南樓的撞擊點(diǎn)在78~84層,62min后坍塌;北樓撞擊點(diǎn)在93~98層,103min后坍塌。世貿(mào)大樓的坍塌作如下推斷:(1)由深梁密柱組成的強(qiáng)大外筒使飛機(jī)機(jī)翼毀壞,撞擊面積大為縮小(由翼展寬47.57m,高15.85m縮小到直徑為5~8m的殘骸),從而有效保護(hù)了內(nèi)部的豎向承重框架,結(jié)構(gòu)沒有當(dāng)即坍塌,為成千上萬人的逃生贏得了時(shí)間。2011.362(2)爆炸沖擊波雖未對豎向承重框架造成實(shí)質(zhì)性破壞,但對柱的防火保護(hù)層破壞嚴(yán)重,使其耐火性能顯著降低。(3)坍塌的直接原因是豎向承重結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)層局部失效,在高溫作用下鋼材強(qiáng)度大幅度降低。(4)如果防火保護(hù)層沒有脫落或脫落面積小于20%,大樓在62min內(nèi)不會(huì)坍塌。2011.3636.3混凝土的常溫及高溫性能6.3.1混凝土的定義、組成

組成：膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料－拌合物－一定時(shí)間硬化→人造石材。分類：按照表觀密度大小：重混凝土(密度>2600kg/m3)、普通混凝土(1900-2500kg／m3)、輕混凝土(800~1900kg/m3)。重混凝土:骨料－重晶石、鐵礦石，屏蔽X/Y射線。普通混凝土:骨料－天然砂、石子，應(yīng)用最廣（橋梁承重、道路路面等）。2011.364輕混凝土：輕骨料混凝土、多孔混凝土及無砂大孔混凝土，有保溫隔熱要求的墻體、屋面等，標(biāo)號(hào)高的輕骨料混凝土也用于承重結(jié)構(gòu)。砼(tong混凝土)是由膠凝材料、粗細(xì)骨料與水按一定比例，經(jīng)過攪拌、搗實(shí)、養(yǎng)護(hù)、硬化而成的一種人造石材。

建筑工程中使用最廣泛的是用水泥做膠凝材料的砼。由水泥、砂、石、水配合而成的砼稱為普通砼。2011.3656.3.2砼的主要技術(shù)性質(zhì)

（一）砼的和易性

指砼拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆注、搗實(shí)）并獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。是一項(xiàng)綜合性質(zhì)，包括流動(dòng)性、粘聚性、保水性。（二）砼的強(qiáng)度

1、立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）

按照國家標(biāo)準(zhǔn)，制作邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)到28d，測得的抗壓強(qiáng)度值為砼的立方體抗壓強(qiáng)度（fcu）。

2、立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcuk）

具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，單位是MPa。（指在混凝土強(qiáng)度總體中，不小于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）的概率P(％)

2011.3663、砼強(qiáng)度等級(jí)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcuk）來劃分，分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60十二個(gè)等級(jí)。例如C20表示一批混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為20MPa。

4、影響因素：水泥和水灰比、骨料質(zhì)量、溫濕度、齡期。（三）砼的耐久性

指砼在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，長期保持強(qiáng)度和外觀完整的能力。主要包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性及堿骨料反應(yīng)等。2011.3676.3.3砼的高溫性能

（一）抗壓強(qiáng)度

在300℃以前，砼由于水分蒸發(fā)產(chǎn)生的自蒸壓作用，強(qiáng)度不變，甚至有所增加；當(dāng)溫度大于300℃后，抗壓強(qiáng)度則明顯下降。（二）抗拉強(qiáng)度

隨著溫度上升，下降幅度比抗壓強(qiáng)度大10～15%，當(dāng)溫度達(dá)到600℃，抗拉強(qiáng)度為0。（三）砼的彈性模量

應(yīng)力與應(yīng)變的比值，反映彈塑性變形的能力。隨著溫度上升，砼的彈性模量迅速下降，形變增加，呈明顯塑性狀態(tài)，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。

2011.368（四）砼的爆裂

1、定義：在起火初期，砼構(gòu)件受熱表面層發(fā)生的塊體爆炸性脫落現(xiàn)象，稱為砼的爆裂。

2、原因

（1）水蒸汽壓理論：與含水率有關(guān)。

（2）熱應(yīng)力理論：由于溫度差產(chǎn)生不均勻應(yīng)變，產(chǎn)生不均勻應(yīng)力。

（3）石英晶形轉(zhuǎn)變理論：當(dāng)石英晶形轉(zhuǎn)變造成的內(nèi)應(yīng)力超過砼承受力時(shí)，就會(huì)爆裂。

2011.369

3、防止爆裂的方法

（1）W/C盡量小，減少含水率；

（2）適當(dāng)增加保護(hù)層厚度；

（3）設(shè)阻火屏障，噴防火涂料，抹水泥砂漿等；

（4）避免采用石英骨料，粒徑不宜過大；

（5）防止構(gòu)件截面突變。2011.3706.4其他建筑材料的高溫性能石材粘土磚砂漿石膏石棉水泥材料玻璃防火隔熱材料無機(jī)纖維材料：礦渣棉、巖棉、玻璃棉、硅酸鋁纖維。粉狀和粒狀材料：膨脹珍珠巖等2011.3716.4.1木材的燃燒與阻燃一、木材的組成：化學(xué)組成:C,H,O,N其它物質(zhì)組成：纖維素和半纖維素；木質(zhì)素；可提取物、樹脂、揮發(fā)性油類；灰分

二、木材的熱分解100oC水分蒸發(fā)，木材呈干燥狀態(tài)，化學(xué)組成無明顯變化。100-260oC產(chǎn)生緩慢的熱分解，化學(xué)級(jí)成明顯改變，顏色變黑。oC遇明火開始燃燒。260-450oC熱分解急劇，分解物大量放出，失重明顯，釋放出大量熱量。460oC自行著火2011.372三、木材的燃燒

（一）燃燒過程：可燃性氣體的有焰燃燒木炭的無焰燃燒（二）起火方式明火點(diǎn)燃：燃點(diǎn)240-270oC加熱自燃：自燃點(diǎn)400-470oC受輻射起火：臨界輻射強(qiáng)度點(diǎn)燃臨界輻射強(qiáng)度自燃臨界輻射強(qiáng)度2011.373（三）燃燒速度：單位時(shí)間內(nèi)木材的炭化深度0.6mm/min影響因素：木材的密度含水量木材的形狀和尺寸受火形式2011.374四、木材的阻燃：表面涂敷和浸注（一）機(jī)理：復(fù)蓋層理論：隔絕燃燒所需的空氣NH4PO3高溫nHPO3＋nNH3↑Na2B4O7·10H2O高溫4H3BO3＋2NaOH＋3H2O2H3BO3高溫B2O3＋3H2O吸熱理論：受熱分解，脫水吸熱不燃?xì)怏w理論：產(chǎn)生大量不燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏wNH4Br高溫HBr＋NH3↑(NH4)2HPO4高溫HPO3＋H2O＋2NH3↑2011.375脫水催化理論：強(qiáng)烈脫水，促進(jìn)纖維素炭化(NH4)H2PO4高溫H3PO3＋NH3↑纖維素（C6H10O5)nH3PO3

6nC＋5nH2O高溫（二）常用阻燃劑1、磷——氮系阻燃劑2、硼系阻燃劑3、鹵素阻燃劑4、含鋁鎂銻等金屬氧化物和氫氧化物阻燃劑5、其它阻燃劑2011.376（三）木材阻燃的浸注處理方法1、常壓浸注（1）浸泡法（2）熱——冷浸注法2、外加壓浸注（1）滿細(xì)胞法前真空階段；加壓階段；卸壓、排藥階段；后真空階段；干燥階段（2）雙真空法：低壓浸注，操作過程同前，壓力低2011.3776.4.2塑料的燃燒和阻燃一、塑料的燃燒過程1、加熱：熱固性塑料熱塑性塑料2、分解：不燃性氣體，可燃性氣體，炭化殘?jiān)?、著火燃燒二、塑料的燃燒特點(diǎn)1、發(fā)熱量高2、火焰溫度高3、燃燒速度快4、發(fā)煙量和毒性大2011.378三、塑料的阻燃1、塑料的阻燃機(jī)理（1）受熱時(shí)釋放出大量的水蒸氣或其它不燃?xì)怏w（2）促進(jìn)碳的形成，降低含碳?xì)怏w的濃度（3）形成玻璃狀的隔熱層（4）分解出自由基終止劑2、塑料的阻燃現(xiàn)狀以及存在的主要問題（1）阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀

2011.379(2)在塑料中使用阻燃劑的原則最終的制品要具有熱穩(wěn)定性,成型加工時(shí)不發(fā)生分解;在塑料制品中分散性好,不析出;與阻燃樹脂以及其他配合劑相容性好;對制品的物理機(jī)械性能,著色性等性能的影響盡量小;來源豐富;無毒或低毒;燃燒時(shí)不產(chǎn)生液滴;用量少,阻燃效果好;能夠處理好阻燃與抑煙的問題。（3）生產(chǎn)生活中塑料阻燃和防火安全所面臨的問題A、從技術(shù)角度看,目前的阻燃技術(shù)是成熟的,但不是最好的。哪一種塑料采用哪一種配方，能同時(shí)滿足阻燃、加工和應(yīng)用三方面的要求，沒有定論；阻燃法規(guī)滯后，行業(yè)及政府主管部門缺少權(quán)威人物和機(jī)構(gòu)。2011.380B、從科研成果轉(zhuǎn)化的角度分析，在阻燃理論研究中，我國有些領(lǐng)域處于世界前沿，但在如何將科研院所和生產(chǎn)廠家進(jìn)行有效結(jié)合，指導(dǎo)幫助用戶正確選用阻燃劑，或根據(jù)用戶要求研制新的阻燃劑和復(fù)配合理的阻燃系統(tǒng)等方面，我國才剛剛起步。C、受經(jīng)濟(jì)條件限制,完全達(dá)到阻燃要求的材料,在市場中難以被接受。D、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、修訂、規(guī)范、統(tǒng)一迫在眉捷。2011.3816.4.3其它建筑材料的高溫性能膠合板：沿原木年輪方向旋切成大張單板，經(jīng)干燥、涂膠后按相鄰單板層木紋方向相互垂直的原則組成坯，膠合而成。纖維板：以植物纖維為原料，經(jīng)纖維分離、成型、熱壓、干燥等工序制成的板材。難燃刨花板：用木材碎料為主要原料，加膠水、添加劑經(jīng)壓制而成的薄型板材。有機(jī)材料：取決于粘膠劑的性質(zhì)。2011.382無機(jī)材料一、石材：t＞500oC，強(qiáng)度顯著降低二、粘土磚：經(jīng)高溫煅燒，耐火性良好三、砂漿：水泥砂漿、石灰砂漿、混合砂漿四、石膏（一）裝飾石膏板：1、主要原料：石膏、纖維增強(qiáng)材料、外加劑、水2、特點(diǎn)：重量輕，安裝方便、具有較好防火效果3、應(yīng)用：室內(nèi)墻面和頂棚裝修（二）紙面石膏板：難燃板材帶護(hù)面紙，用于室內(nèi)非承重墻和吊頂2011.383五、石棉水泥材料（一）分類：1、屋面材料2、墻壁材料3、管材4、電氣絕緣板（二）特點(diǎn)高溫時(shí)爆裂，并在高溫時(shí)遇水冷卻立即發(fā)生破壞2011.384六、玻璃：以石英砂、純堿、長石和石灰石等為原料，在1550-1600oC燒至熔融，再經(jīng)急冷而得的一種無定形硅酸鹽物質(zhì)。（一）普通平板玻璃：用于建筑的門窗，火災(zāi)條件下250oC左右因變形自行破裂。（二）防火玻璃：1、分類：按用途：建筑用防火玻璃、船用防火玻璃按結(jié)構(gòu)：復(fù)合防火玻璃（FFB），單片防火玻璃（DFB）按耐火性能：A類：同時(shí)滿足耐火完整性隔熱性要求B類：同時(shí)滿足耐火完整性、熱輻射強(qiáng)度要求C類：滿足耐火完整性要求2011.385按耐火等級(jí)：一級(jí)：≥90min二級(jí)：≥60min三級(jí)：≥45min四級(jí)：≥30min2、復(fù)合防火玻璃由兩層或兩層以上玻璃復(fù)合而成或由一層玻璃和有機(jī)材料復(fù)合而成，并滿足相應(yīng)耐火等級(jí)要求的特種玻璃。防火夾層玻璃：復(fù)合型防火玻璃、灌注型防火玻璃薄涂型防火玻璃防火夾絲玻璃2011.386普通的玻璃遇火1分鐘炸裂，鋼化玻璃遇火5-8min炸裂?；馂?zāi)通過缺口向周圍外墻玻璃擴(kuò)散周圍外墻玻璃炸裂引燃室內(nèi)物品2011.3872011.3882011.3892011.3902011.391七、防火隔熱材料：不燃、質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)小，穩(wěn)定性強(qiáng)、防腐類別名稱ρ

kg/m3w/m.oC耐熱溫度oC無機(jī)纖維材料礦渣棉3500.04-0.32600巖棉80-1100.041-0.05700玻璃棉4-150.033600硅酸鋁纖維140-1500.093-0.11770粉狀、粒狀材料膨脹珍珠巖600-3000.021-0.062800膨脹蛭石粉100-1300.051-0.071000-1100碳酸鎂石棉灰240-4900.077-0.086450硅藻土石棉灰280-3800.085-0.11≮750石棉粉740-14000.099-0.19500-7002011.392150700排煙口燃燒器可燃試驗(yàn)—