建筑材料的高溫性能

1、第二章第二章 建筑物耐火等級(jí)建筑物耐火等級(jí)一、建筑材料的高溫性能一、建筑材料的高溫性能二、建筑構(gòu)件的耐火性能二、建筑構(gòu)件的耐火性能三、建筑物耐火等級(jí)三、建筑物耐火等級(jí)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(gè)方面衡量建筑材料高溫性能的五個(gè)方面： 建筑材料的燃燒性能分級(jí)建筑材料的燃燒性能分級(jí)建筑材料的燃燒性能分級(jí)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑材料的燃燒性能分級(jí)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBB624

2、-88建筑材料建筑材料燃燒性能分級(jí)方法燃燒性能分級(jí)方法A不燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時(shí)不不燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時(shí)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(shí)難燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時(shí)難起火、難微燃、難炭化，當(dāng)火源移走后燃燒或微燃立即難起火、難微燃、難炭化，當(dāng)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(shí)可燃性建筑材料：在空氣中受到火燒或高溫作用時(shí)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(wú)機(jī)材料有機(jī)材料復(fù)合材料：各種功能性復(fù)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(wú)機(jī)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(jī)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(xué)組成（一）木材的組成：化學(xué)組成:C,H,O,N其它其它 物質(zhì)組成：纖維素和半纖維素；木質(zhì)素；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(xué)組成無(wú)明顯變化。水分蒸發(fā)，木材呈干燥狀態(tài)，化學(xué)組成無(wú)明顯變化。100-260C 產(chǎn)生緩慢的熱分解，化學(xué)成分明顯改變，顏色變黑。產(chǎn)生緩慢的熱分解，化學(xué)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(guò)程分兩個(gè)階段：、燃燒過(guò)程分兩個(gè)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(wú)焰燃燒木炭的無(wú)焰燃燒 2、著火、著火 明火點(diǎn)燃：燃點(diǎn)明火點(diǎn)燃：燃點(diǎn)

5、240-270C 加熱自燃：自燃點(diǎn)加熱自燃：自燃點(diǎn)400-470C 受輻射起火：臨界輻射強(qiáng)度受輻射起火：臨界輻射強(qiáng)度 點(diǎn)燃臨界輻射強(qiáng)度點(diǎn)燃臨界輻射強(qiáng)度 自燃臨界輻射強(qiáng)度自燃臨界輻射強(qiáng)度3、燃燒速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)木材的炭化深度、燃燒速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)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(jī)理：、機(jī)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?xì)怏w理論：產(chǎn)生大量不燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏w

6、不燃?xì)怏w理論：產(chǎn)生大量不燃?xì)怏w，稀釋可燃?xì)怏w脫水催化理論：強(qiáng)烈脫水，促進(jìn)纖維素炭化脫水催化理論：強(qiáng)烈脫水，促進(jìn)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(xì)胞法）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；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(guò)程同前，壓力低）雙真空法：低壓浸注，操作過(guò)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(guò)程（一）塑料的燃燒過(guò)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?jiān)⒎纸猓翰蝗夹詺怏w，可燃性氣體，炭化殘?jiān)?、著火燃燒、著火燃燒（二）塑料的燃燒特點(diǎn)（二）塑料的燃燒特點(diǎn)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(jī)理（三）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

8、）受熱時(shí)釋放出大量的水蒸氣或其它不燃?xì)怏w燃?xì)怏w（2）促進(jìn)碳的形成，降低含碳?xì)怏w的濃度）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）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(jié)構(gòu)用鋼材鋼結(jié)構(gòu)用鋼材 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋（一）鋼的冶煉與分類（一）鋼的冶煉與分類1、鋼的冶煉、鋼的冶煉空氣轉(zhuǎn)爐法、氧氣轉(zhuǎn)爐法、平爐煉鋼法空氣轉(zhuǎn)爐法、氧氣轉(zhuǎn)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(chǔ)上，加入少量合金元素（硅、鉻等），）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(hào)：）序號(hào)：172、低合金結(jié)構(gòu)鋼：具有較高強(qiáng)度、良好的塑性和沖擊韌性，、低合金結(jié)構(gòu)鋼：具有較高強(qiáng)度、良好的塑性和沖擊韌性，耐銹蝕，用于大型結(jié)構(gòu)和荷載較大的

10、結(jié)構(gòu)。耐銹蝕，用于大型結(jié)構(gòu)和荷載較大的結(jié)構(gòu)。（三）建筑鋼材的高溫性能（三）建筑鋼材的高溫性能1、強(qiáng)度、強(qiáng)度冷加工鋼絲高強(qiáng)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(zhǎng)率和截面收縮率伸長(zhǎng)率和截面收縮率蠕變?nèi)渥?、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下、導(dǎo)熱系數(shù)：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(xì)骨料按適當(dāng)比例配、混凝土：由膠凝材料、水和粗細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合，拌成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。合，拌成拌合物，經(jīng)一定時(shí)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(jié)構(gòu)混凝土、防火混凝土、耐熱混凝土、）按功能：結(jié)構(gòu)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(diǎn)、特點(diǎn)（1）可根據(jù)不同要求配制不同性質(zhì)的混凝土。）可根據(jù)不同要求配制不同性質(zhì)的混凝土。（2）在凝結(jié)前具有良好的塑性，可以澆制成各種形狀和大）在凝結(jié)前具有良好的塑性，可以澆制成各種形狀和大小的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物。小的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物。（3）混凝土與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，能制作鋼筋混凝土結(jié)）混凝土與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，能制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。構(gòu)和構(gòu)件。（4）經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)度高與耐久性良好的特性。）經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)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(qiáng)度、混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度 邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度為的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度為20 ，相對(duì)濕度相對(duì)濕度90%以上）下，養(yǎng)護(hù)到以上）下，養(yǎng)護(hù)到28天齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度天齡期，測(cè)得的抗壓強(qiáng)度稱混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度。稱混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度。分十二個(gè)等級(jí)分十二個(gè)等級(jí)（二）高溫力學(xué)性質(zhì)（二）高溫力學(xué)性質(zhì)1、強(qiáng)度、強(qiáng)度（1）抗壓強(qiáng)度）抗壓強(qiáng)度:t300C時(shí)，時(shí)，t,抗壓強(qiáng)度降低抗壓強(qiáng)度降低原因：組成材料的熱膨脹不同；

13、水泥石內(nèi)部物理化學(xué)變化；原因：組成材料的熱膨脹不同；水泥石內(nèi)部物理化學(xué)變化；骨料內(nèi)部的不均勻膨脹和熱分解。骨料內(nèi)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(qiáng)度：）抗拉強(qiáng)度： t，抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（3）粘結(jié)強(qiáng)度：）粘結(jié)強(qiáng)度： t，粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)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(xué)性質(zhì)（三）混凝土的熱學(xué)性質(zhì)1、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下1.63w/m. C2、比熱比熱:火災(zāi)高溫下為火災(zāi)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(zāi)初期，混凝土構(gòu)件受熱表面層發(fā)生的塊狀、定義：在火災(zāi)初期，混凝土構(gòu)件受熱表面層發(fā)生的塊狀爆炸性脫落現(xiàn)象。爆炸性脫落現(xiàn)象。2、產(chǎn)生原因：蒸汽壓鍋爐效應(yīng)理論，熱應(yīng)力理論，石英晶、產(chǎn)生原因：蒸汽壓鍋爐效應(yīng)理論，熱應(yīng)力理論，石英晶格轉(zhuǎn)變格轉(zhuǎn)變3、影響因素：、影響因素：混凝土的含水率，密實(shí)性，骨料的性質(zhì)，加熱的速度，構(gòu)件混凝土的含水率，密實(shí)性，骨料的性質(zhì)，加熱的速度，構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力情況，約束條件施加預(yù)應(yīng)力情況，約束條件4、防止爆裂的措施、防止爆裂的措施（1）設(shè)置阻火屏障）設(shè)置阻火屏障（2）在物體表面噴涂料或涂抹水泥沙漿，并在內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)）在物體表面噴涂料或涂抹水泥沙漿，并在內(nèi)設(shè)鋼絲

15、網(wǎng)（3）避免使用石英骨料，粒徑不宜過(guò)大）避免使用石英骨料，粒徑不宜過(guò)大（4）防止構(gòu)件斷面突變）防止構(gòu)件斷面突變五、玻璃：以石英砂、純堿、長(zhǎng)石和石灰石等為原料，在五、玻璃：以石英砂、純堿、長(zhǎng)石和石灰石等為原料，在1550-1600C燒至熔融，再經(jīng)急冷而得的一種無(wú)定形硅酸鹽物質(zhì)。燒至熔融，再經(jīng)急冷而得的一種無(wú)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（一）普通平板玻璃：用于建筑的門窗，火災(zāi)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(jié)構(gòu)：復(fù)合防火

16、玻璃（按結(jié)構(gòu)：復(fù)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(shí)滿足耐火完整性隔熱性要求類：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類：滿足耐火完整性要求按耐火等級(jí)：一級(jí)：按耐火等級(jí)：一級(jí)：90min 二級(jí)：二級(jí)：60min 三級(jí)：三級(jí)：45min 四級(jí)：四級(jí)：30min2、復(fù)合防火玻璃復(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)要求的一種玻璃。而成，并滿