第6章-建筑材料高温性能

1、2011.3西安科技大学安全教研室李莉1第第6章章 建筑材料的高温性能建筑材料的高温性能2011.3西安科技大学安全教研室李莉26.1 概述概述v建筑物组成：各种建筑材料。v结构材料承受荷载；v装修材料美化环境（生活或工作环境）；v功能材料保温、隔热、防水等v结构材料：火灾高温作用下力学强度降低建筑物的安全。2011.3西安科技大学安全教研室李莉3v（一）研究意义（一）研究意义v建筑材料高温下的性能直接关系到建筑物的火灾危险性大小，以及发生火灾后火势扩大蔓延的速度。v研究建筑材料在火灾高温下的各种性能，在建筑防火设计中科学合理的选用建筑材料，以减少火灾损失。2011.3西安科技大学安全教研室李

2、莉4（二）建筑材料的高温性能从哪几个方面来衡量（二）建筑材料的高温性能从哪几个方面来衡量建筑材料高温性能包括以下五个方面：v1.燃烧性能燃烧性能：包括着火性、火焰传播性、燃烧速度和发热量。v按照国家标准GB 86242006 建筑材料及制品燃烧性能建筑材料及制品燃烧性能分级分级 的规定，对材料燃烧性能划分为七个级别；本标准是对GB 86241997建筑材料燃烧性能分级方法的修订。本标准代替 GB 86241997。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉5等等 级级 标标 识识v普通材料普通材料 A1、A2、B、C、D、E、Fv铺地材料铺地材料 A1fL、A2fL、BfL、CfL、DfL、Ef

3、L、FfLv管状隔热保温材料管状隔热保温材料 A1L 、A2 L 、BL、CL、DL、EL、FL各等级间的关系各等级间的关系燃烧性能为某一等级的制品被认为满足低于该等级的任燃烧性能为某一等级的制品被认为满足低于该等级的任一等级的全部要求一等级的全部要求2011.3西安科技大学安全教研室李莉61)术语、定义和符号v(1)建筑制品建筑制品 product:要求给出包括安装、构造、组成等相关信息的建筑材料、构件或其组件。(2)建筑材料建筑材料 material:单一物质或若干物质均匀散布的混合物，例如金属、石材、木材、混凝土、含均匀散布胶合剂或聚合物的矿物棉等。(3)匀质制品匀质制品 homogen

4、eous product:由单一材料组成的制品或整个制品内部具有均匀的密度和组份。(4)非匀质制品非匀质制品 non-homogeneous product:不满足匀质制品定义的制品。由一种或多种主要和/或次要组份组成。v(5)铺地材料铺地材料 flooring:由包含或不包含背衬的表面装饰层、基材、夹层和粘合剂组成的地板上层材料。2011.3西安科技大学安全教研室李莉7v 符号与缩写T 温升Km 质量损失率%Fs 燃烧长度mmFIGRA 用于分级的燃烧增长率指数FIGRA0.2MJ 总放热量门槛值为0.2MJ的燃烧增长率指数FIGRA0.4MJ 总放热量门槛值为0.4MJ的燃烧增长率指数LF

5、S 火焰横向蔓延长度mPCS 总热值MJ/kg 或 MJ/m2PCI 净热值MJ/kg 或 MJ/m2SMOGRA 烟气生成速率tf 持续燃烧时间sTHR600s 时间为600s时的总放热量MJTSP600s 时间为600s时总烟气产生量m2 2011.3西安科技大学安全教研室李莉82)各等级要求及主要试验方法v（一）GB/T5464(ISO 1182)v不燃性试验（GB/T 5464） 本试验用于确定不会燃烧或不会明显燃烧的建筑制品，而不论这些制品的最终应用形态 该试验用于燃烧性能等级A1、A1f1、 A1L和（或）A2、A2L、 A2fl2011.3西安科技大学安全教研室李莉9等级试验标准

6、分级判据附加分级A1GB/T 5464 (1) 且T30，且m50%，且tf=0（无持续燃烧） GB/T 14402PCS2.0MJ/kg (1) 且PCS2.0MJ/kg (2)(2a) 且PCS1.4MJ/m2 (3) 且PCS2.0MJ/kg (4) A2GB/T 5464 (1) 或 且T50，且m50%，且tf20 s GB/T 14402PCS3.0MJ/kg (1) 且PCS4.0MJ/kg (2) 且PCS4.0MJ/m2 (3) 且PCS3.0MJ/kg ( GB/T XXXX 且FIGRA120W/s 且LFS试样边缘 且THR600s7.5MJ产烟量(5)且燃烧滴落物/微

7、粒(6)GB/T XXXX 产烟毒性 (9) 建筑材料及制品（铺地材料除外）燃烧性能分级2011.3西安科技大学安全教研室李莉10BGB/T XXXX 且FIGRA120W/s且LFS试样边缘且THR600s7.5MJ产烟量(5) 且燃烧滴落物/微粒(6)GB/T 8626 (8) 点火时间=30s 且60s内Fs150mmGB/T XXXX 产烟毒性 (9)CGB/T XXXX 且FIGRA250W/s且LFS试样边缘且THR600s15MJ产烟量(5)且燃烧滴落物/微粒(6)GB/T 8626 (8) 点火时间=30s 且60s内Fs150mmGB/T XXXX 产烟毒性 (9)DGB/T

8、 XXXX 且FIGRA750W/s产烟量(5)且燃烧滴落物/微粒(6)GB/T 8626 (8) 点火时间=30s 且60s内Fs150mmEGB/T 8626 (8) 点火时间=15s 20秒内Fs150mm燃烧滴落物/微粒(7)F无性能要求2011.3西安科技大学安全教研室李莉11v(1)：匀质制品和非匀质制品的主要组份；(2)：非匀质制品的外部次要组份；(2a)：另一个可选择的判据是：对PCS2.0MJ/m2的外部次要组份，则要求满足FIGRA20W/s、 LFS试样边缘、THR600s4.0MJ、s1和d0；(3)：非匀质制品的任一内部次要组份；(4)：整体制品；(5)：在试验程序的

9、最后阶段，需对烟气测量系统进行调整，烟气测量系统的影响需进一步研究。由此导致评价产烟量的参数或极限值的调整。s1=SMOGRA30m2/s2且TSP600s50m2；s2 =SMOGRA180m2/s2且TSP600s200m2；s3=未达到s1或s2；(6)：d0=按GB/T XXXX 规定，600s内无燃烧滴落物/微粒；d1=按GB/T XXXX 规定，600s内燃烧滴落物/微粒持续时间不超过10s；d2=未达到d0或d1；按照GB/T 8626 规定，过滤纸被引燃，则该制品为d2级；(7)：通过=过滤纸未被引燃；未通过=过滤纸被引燃（d2级）；(8)：火焰轰击制品的表面和（如果适合该制品

10、的最终应用）边缘。(9)： t0=按GB/T XXXX规定的试验方法，达到ZA1级；t1=按GB/T XXXX规定的试验方法，达到ZA3级；t2=未达到t0或 t1。2011.3西安科技大学安全教研室李莉12(二二)GB/ T14402（ISO1716）v燃烧热值试验（GB/T 14402） 本试验测定制品完全燃烧后的最大热释放总量，而不论这些制品的最终应用形态。测定总热值（PCS）和净热值（PCI） 该试验用于燃烧性能等级A1、A1f1、 A1L 和（或）A2、 A2f1、和A2L2011.3西安科技大学安全教研室李莉13(三三)GB/ T20284（EN 13823）v单体燃烧试验（GB/

11、 T20284） 本试验评价在房间角落处, 模拟制品附近有单个燃烧体火源的火灾场景下，制品本身对火灾的影响。 该试验用于燃烧性能等级A2、B、C、D、A2L、BL、CL和DL。 在某些规定条件下本试验也可用于A1级。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉14(四)GB/ T8626（ISO 11925-2）v可燃性试验(GB/ T8626） 本试验评价在与小火焰接触时制品的着火性。该试验用于燃烧性能等级B、C、D、E、Bf1、Cf1、Df1、Ef1、BL、CL、DL和EL2011.3西安科技大学安全教研室李莉15(五) GB/ T11785 （ISO 9239-2）v评定铺地材料燃烧性能的辐

12、射热源法（GB/T 11785） 本试验确定火焰在试样水平表面停止蔓延时的临界热辐射通量。 该试验用于铺地材料燃烧性能等级A2f1、 B f1、C f1和D f1。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉16(六六)GB/ T20285 v材料产烟毒性试验（ GB/ T20285 ） 本试验测定材料充分产烟时无火焰烟气的毒性; 本试验适用于A2、B、C 、A2f1 、Bf1、Cf1 、A2L、BL和CL等的附加级别2011.3西安科技大学安全教研室李莉17可燃性试验装置可燃性试验装置 （GB/ T8626）距点火处距点火处150mm划划一刻度线，点火一刻度线，点火15s，在在20s内火焰尖端内

13、火焰尖端不得超过刻度线。不得超过刻度线。 （丙烷燃烧气；（丙烷燃烧气；火焰长度火焰长度20mm） 火方式：火方式：边缘点火边缘点火190mm90mm表面点火表面点火230mm90mm 样品样品 5个个 (6个个250mm90mm) 厚度厚度80mm (60mm)2011.3西安科技大学安全教研室李莉18GB/ T8626试验点火方式试验点火方式v1、表面点火 火焰施加在试样中心线位置，底部边缘上方40mm 处v2、边缘点火 a）厚度不大于3mm，火焰施加在试样底部中心位置处； b）厚度大于3mm，火焰施加在表面后1.5mm的试样底部边缘宽度中心位置处； c）厚度大于10mm的多层制品进行附加试

14、验 （只有当最终应用中制品的边缘不可能发生火焰直接轰击的情况下，才只做1） 2011.3西安科技大学安全教研室李莉19GB/20284试验装置（试验装置（ Single Burning Iem）1000mm1500mm, 500mm1500mm 单体燃烧试验2011.3西安科技大学安全教研室李莉20（GB/ T20284试验装置试验装置）2011.3西安科技大学安全教研室李莉21SBI试样推车2011.3西安科技大学安全教研室李莉22GBT20284装置试样车装置试样车1000mm1500mm 500mm1500mm2011.3西安科技大学安全教研室李莉23不燃性试验装置不燃性试验装置 GB/

15、 T5464 炉内温度： 7505。 试验时间： 30min； 若未终温平衡 应延长试验。 45mm50mm 5个2011.3西安科技大学安全教研室李莉24材料产烟毒性试验（材料产烟毒性试验（GB/T20285-2006） 采用动物（小白鼠）染毒试验方法采用动物（小白鼠）染毒试验方法2011.3西安科技大学安全教研室李莉25GB8624）1997版与版与2006版版材料分级的对应关系材料分级的对应关系部分典型材料按标准新旧版本进行比对试验，其比对试验结果见下表部分典型材料按标准新旧版本进行比对试验，其比对试验结果见下表：产品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624

16、-2006数据数据新分级新分级10667无机防火隔板炉内温升，15A级匀质级匀质不合格不合格热值：1MJ/kg(SBI试验通过)A2级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%53.610700吸音天花材料炉内温升，97A级匀质级匀质不合格不合格 热值8.5MJ/kg 未达到未达到A2级级持续燃烧时间，s38质量损失率，%14.082011.3西安科技大学安全教研室李莉26产品产品名称名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分新分级级10446石膏 纤 维板炉内温升，75A级匀质级匀质不合格不合格热值1.76 MJ/kg(SBI试验通过)A2级级持续燃烧时间，

17、s89质量损失率，%27.9610328玻镁平板炉内温升，16A级匀质级匀质合格合格热值0.3MJ/kgA1级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%49.010335玻璃 棉 风管芯材炉内温升，14A级匀质级匀质合格合格热值2.8MJ/kgA2级级持续燃烧时间，s19质量损失率，%9.810103硅酸钙板炉内温升，39A级匀质级匀质合格合格热值0.48MJ/kgA2级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%13.42011.3西安科技大学安全教研室李莉27产品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分新分级级10102硅酸钙板炉内温升，30A级匀级匀质合

18、格质合格热值0.05MJ/kgA1级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%1310245无机复合防火板炉内温升，13A级匀级匀质合格质合格热值0.38MJ/kgA1级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%49.010865FT轻质墙板炉内温升，19A级匀级匀质合格质合格热值1.1MJ/kgA1级级持续燃烧时间，s0质量损失率，%43.410860欧立特抗塌浮雕天花板（玻璃棉）炉内温升，6A级匀级匀质合格质合格热值1.8MJ/kgA2级级持续燃烧时间，s18质量损失率，%7.010604石膏纤维板炉内温升，13A级匀级匀质合格质合格热值1.8MJ/kgA1级级2011.3西安科技大学安全教研室李莉28产

19、品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分级新分级10742石膏 纤 维板炉内温升，18A级匀质级匀质不合格不合格热值0.9MJ/kg(SBI试验通过)A2级级持续燃烧时间，s68质量损失率，%25.0铝 箔 面聚 氨 酯硬 泡 沫板（PIR） B1级级FIGRA(0.2)(W/s)227.2C级级FIGRA(0.4)(W/s)209.4THR(600)(MJ)4.8SMORGA(m2/s2)155.9TSP(600)(m2)277.4复 合 铝箔 玻 璃棉板 A级级(复复合材料合材料)FIGRA(0.2)(W/s)15B级级FIGRA(0.

20、4)(W/s)14.3THR(600)(MJ)1.3SMORGA(m2/s2)0TSP(600) (m2)2.3芯材热值芯材热值4.7MJ/kg2011.3西安科技大学安全教研室李莉29产品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分级新分级外墙铝塑复合板 A级级(复合复合材料材料)FIGRA(0.2)( W/s)58.0B级级FIGRA(0.4)( W/s)58.0THR(600)(MJ)2.8SMORGA(m2/s2)0TSP(600) (m2)23.2芯材热值10.7MJ/kg内墙铝塑复合板 A级级(复合复合材料材料)FIGRA(0.2)(

21、 W/s)38.9B级级FIGRA(0.4)( W/s)38.9THR(600)(MJ)4.6SMORGA(m2/s2)2.4TSP(600) (m2)31.6芯材热值12.5MJ/kg2011.3西安科技大学安全教研室李莉30产品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分级新分级氯氧镁泡沫复合风管 A A级级( (复合材复合材料料) )FIGRA(0.2)( W/s)0B B级级FIGRA(0.4)( W/s)0THR(600)(MJ)0.4SMORGA(m2/s2)0TSP(600) (m2)21.6芯材热值28MJ/kg挤塑聚苯乙烯泡沫板

22、 B1B1级级FIGRA(0.2)( W/s)56.2B B级级FIGRA(0.4 )( W/s)56.2THR(600)(MJ)3.6SMORGA(m2/s2)17.3TSP(600) (m2)107.52011.3西安科技大学安全教研室李莉31产品名称产品名称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分级新分级酚醛泡沫保温板 B1级级FIGRA(0.2)( W/s)14.3B级级FIGRA(0.4)( W/s)14.3THR(600)(MJ)1.8SMORGA(m2/s2)0TSP(600) (m2)29.25mm阻燃层板 B1级级FIGRA(0.2)(

23、 W/s)67.9B级级FIGRA(0.4)( W/s)57.4THR(600)(MJ)3.6SMORGA(m2/s2)4.8TSP(600) (m2)48.22011.3西安科技大学安全教研室李莉32产产 品品名名 称称GB 8624-1997数据数据旧分级旧分级GB 8624-2006数据数据新分级新分级5mm普通层板 B2级级FIGRA(0.2)( W/s)765.1E级级FIGRA(0.4 (W/s)765.1THR(600)(MJ)55.7SMORGA(m2/s2)31.0TSP(600) (m2)64.92011.3西安科技大学安全教研室李莉33v2.力学性能力学性能：高温作用下，

24、力学性能(如强度性能)随温度变化关系。保证结构材料在火灾高温作用下保持一定强度。v材料的强度是指材料在外力或应力作用下，抵抗破坏的能力，以破坏时的最大应力值表示。v 材料的实际强度通过标准试验来测定，根据受力方式不同分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度等。2011.3西安科技大学安全教研室李莉34v3.发烟性能发烟性能：燃烧生烟危害人身，妨碍人员疏散和消防扑救，烟气窒息。2011.3西安科技大学安全教研室李莉352011.3西安科技大学安全教研室李莉36v4.毒性性能毒性性能：材料燃烧或热解中产生毒气。建筑火灾人员80因中毒死，研究材料潜在毒性。2011.3西安科技大学安全教研室李莉37

25、v5.隔热性能隔热性能：v影响因素：导热性和热容量（膨胀、收缩、变形、裂缝、熔化、粉化）v 材料传导热量的性质称为材料的导热性，用导热系数表示影响材料导热系数的因素是材料的组成和结构。v材料热容量是指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。热容量的大小用比热表示。比热容比热容:单位质量的某种物质温度升高1所吸收的热量（或降低1所释放的热量）叫做这种物质的比热容。 比热容用符号c表示2011.3西安科技大学安全教研室李莉38v导热系数导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K, ）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用表示，单位为瓦/米度（W/mK,此处的K可用代

26、替）。v比热容比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，单位质量的某种物质温度升高1所吸收的热量（或降低1所释放的热量）叫做这种物质的比热容。 比热容用符号c表示 2011.3西安科技大学安全教研室李莉39常用材料的的导热系数和比热常用材料的的导热系数和比热材料材料导热系导热系数数W/mk比热比热J/kgk材料材料导热系导热系数数W/mk比热比热J/kgk钢材钢材花岗岩花岗岩混凝土混凝土粘土砖粘土砖松木松木58583.493.491.511.510.800.80横纹横纹0.170.17顺纹顺纹0.350.350.480.480.

27、920.920.840.840.880.882.52.5泡沫塑料泡沫塑料水水冰冰密闭空气密闭空气0.0350.0350.580.582.332.330.0230.0231.301.304.194.192.052.051.001.002011.3西安科技大学安全教研室李莉40v高温下材料性能：根据材料种类、使用目的和作用等确定侧重研究的内容。例如：砖、石、混凝土、钢材等无机材料（不燃），侧重高温下物理力学性能及隔热性能。塑料、木材等有机材料（可燃），建筑中装修和装饰，侧重高温性能时燃烧性能、发烟性能及潜在毒性性能。v本章着重介绍钢材、混凝土等建筑材料的高温性能，以及建筑材料燃烧性能分级及试验方法

28、。2011.3西安科技大学安全教研室李莉416.2 建筑钢材的常温及高温性能建筑钢材的常温及高温性能v建筑用钢材：钢结构用钢材(各种型材、钢板)和钢筋混凝土结构用钢筋两类。严格技术控制下生产的材料。v优点：强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可铆、制成的钢结构重量轻。v防火：钢材不燃性材料，耐火性能很差。2011.3西安科技大学安全教研室李莉426.2.1 钢材的冶炼与分类钢材的冶炼与分类v建筑钢材 钢结构用钢材v 钢筋混凝土结构用钢筋v一、钢的冶炼与分类v（一）钢的冶炼v空气转炉法、氧气转炉法、平炉炼钢法2011.3西安科技大学安全教研室李莉43v（二）钢的分类v1、按脱氧程度不同：v沸腾钢

29、、镇静钢、半镇静钢v2、按材料成份v（1）炭素钢：低炭钢、中炭钢、高碳钢v（2）合金钢：在低碳钢的基础上，加入少量合金元素（硅、铬等），保证钢的良好塑性、韧性、提高钢的强度v 低合金钢、中合金钢、高合金钢2011.3西安科技大学安全教研室李莉44炼钢转炉出钢2011.3西安科技大学安全教研室李莉452011.3西安科技大学安全教研室李莉466.2.2 钢材的主要性能钢材的主要性能v1、拉伸性能 低碳钢在拉力作用下应力应变曲线如右图6-1： OA弹性阶段 AB屈服阶段 BC强化阶段 CD颈缩阶段 2011.3西安科技大学安全教研室李莉47v材料受应力时，材料的应力随应变增加而增加，两者呈正比，当

30、应力增大到某一值时，材料发生屈服，其拉应力与应变不再成正比，而是在某一范围内波动，随后，材料发生断裂。屈服点也是材料发生弹性形变与塑性形变的分界点。v屈服点屈服点：钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。2011.3西安科技大学安全教研室李莉48v塑性变形塑性变形：物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象.v弹性变形弹性变形：材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化，而且能够恢复的变形叫做弹性变形。受力物体

31、的全部变形中在除去应力后能迅速回复的那部分变形。弹性变形的重要特征是其可逆性,即受力作用后产生变形,卸除载荷后,变形消失。2011.3西安科技大学安全教研室李莉49v2、伸长率伸长率：指金属材料受外力（拉力）作用断裂时，试棒伸长的长度与原来长度的百分比 钢材塑性指标 3、冷弯性能冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。冷弯性能可衡量钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑性变形的能力。2011.3西安科技大学安全教研室李莉50v4、冲击韧性冲击韧性：工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。v5、硬度硬度：指表面

32、积局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形的能力。2011.3西安科技大学安全教研室李莉516.2.3 钢材的高温性能钢材的高温性能v强度强度随温度而，降低的幅度因钢材温度高低和钢材种类而不同。广泛使用普通低碳钢力学性质随温度升高的变化特性如图6-2所示。由图可见：250，下降；温度=500时强度降低约50，600时降低约70。钢材屈服点随温度升高逐渐降低，在500时约为常温的50。2011.3西安科技大学安全教研室李莉52图6.2 普通低碳钢高温力学性能2011.3西安科技大学安全教研室李莉53v导热系数导热系数在常温下导热系数为58W(m)，约为混凝土的38倍。随着钢材温度升高，导热系数逐渐减

33、小，当温度达到750时，导热系数几乎变成了常数，约为30W(m)。钢材导热系数大是造成钢结构在火灾条件下极易破坏的主要原因之一。2011.3西安科技大学安全教研室李莉54从曲线可以看出，总的趋势是随着温度的升高，钢材的强度降低,变形增大。在200以内，钢材性能没有很大变化：430540之间强度急剧下降；600时强度很低不能承担荷载，此外在250附近有兰脆现象，约260320时有徐变现象。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉55v 兰脆现象兰脆现象指温度在250左右的区间内，抗拉强度局部性提高，屈服强度有所回升，强度提高而塑性降低，材料有转脆现象。v徐变现象徐变现象指在260320的区间内，

34、在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形的现象。结合200以内材料性能无大变化的性能看，结构表面所受辐射温度应不超过200，目前钢结构行业规定这个温度以150为宜，超过这一温度就应该采取防火隔热保护。2011.3西安科技大学安全教研室李莉56v钢材属于不燃材料，可是裸露的钢结构在受火后15min，就会出现变形倒塌现象，这是为什么呢？ v 1、钢材的导热系数大，比热小，是受火灾高温作用时升温迅速的根本原因。 2、温度升高（250C以后），强度降低。 v 3、钢材的弹性模量随着温度升高而下降，变形加大，蠕变增加。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉57v4、预应力钢筋：经过冷加工处理

35、，内部晶格发生畸形，强度增加，塑性降低。在受温度作用时，冷加工提高的强度逐渐消失，在同样受热温度下，冷加工钢筋强度降低的绝对值比未加工钢筋大。另外，预应力钢筋蠕变增加快，预应力钢砼更容易发生爆裂，这是预应力钢砼构件不耐火的主要原因。2011.3西安科技大学安全教研室李莉58美国美国9.11恐怖事件恐怖事件2011.3西安科技大学安全教研室李莉592011.3西安科技大学安全教研室李莉60v美国9.11恐怖事件表明，钢结构不耐火，是世贸中心坍塌、人员大量伤亡的重要原因。美国防火规范对建筑物的抗火能力(耐火等级)的分级为3小时、2小时两级，对承重墙和支承多层的柱、主梁等承重构件规定其耐火极限为4小

36、时；日本的防火规范要求低些，其相应构件的耐火极限为23小时；我国的高层民用建筑设计防火规范规定高层民用建筑结构的耐火极限，大致与美、日相似，但略低于美国的规定，如一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐火极限为3小时和2小时，没有4小时的规定。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉61世贸中心工程概况v纽约世贸中心建成于1973年,由两栋110层的方形塔楼和裙房组成。塔楼地上部分为110层,高417m。平面尺寸为63.5m63.5m,服务性核心区平面尺寸为42m26.5m。标准层层高为3.66m。塔楼采用钢框筒结构体系。四周为密柱深梁型框筒,主要抵抗水平荷载。框筒由240根钢柱

37、组成,柱距为1.02m(9层以上),柱截面为450mm450mm方钢管,其壁厚沿高度不等。窗裙梁截面高度为1 320mm。框筒立面开洞率为24%。大楼底部(8层以下)三柱合一,柱距加大到3.06m,柱截面放大到686mm813mm。内部核心区为47根钢柱组成的框架,用以抵抗竖向荷载。核心区的一般柱截面为450mm450mm方钢管。结构的外露表面喷涂石棉水泥进行防火保护,其厚度为30mm。2011.3西安科技大学安全教研室李莉62v双塔楼南楼的撞击点在7884层,62min后坍塌;北楼撞击点在9398层,103min后坍塌。v世贸大楼的坍塌作如下推断:v(1)由深梁密柱组成的强大外筒使飞机机翼毁

38、坏,撞击面积大为缩小(由翼展宽47.57m,高15.85m缩小到直径为58m的残骸),从而有效保护了内部的竖向承重框架,结构没有当即坍塌,为成千上万人的逃生赢得了时间。2011.3西安科技大学安全教研室李莉63v(2)爆炸冲击波虽未对竖向承重框架造成实质性破坏,但对柱的防火保护层破坏严重,使其耐火性能显著降低。v(3)坍塌的直接原因是竖向承重结构的防火保护层局部失效,在高温作用下钢材强度大幅度降低。v(4)如果防火保护层没有脱落或脱落面积小于20%,大楼在62min内不会坍塌。2011.3西安科技大学安全教研室李莉646.3 混凝土的常温及高温性能混凝土的常温及高温性能v6.3.1 混凝土的定

39、义、组成混凝土的定义、组成 组成：胶凝材料、水和粗、细骨料拌合物一定时间硬化人造石材。v分类：按照表观密度大小：重混凝土(密度2600kg/m3)、普通混凝土(1900-2500kgm3)、轻混凝土(8001900kg/m3)。重混凝土:骨料重晶石、铁矿石，屏蔽X/Y射线。普通混凝土:骨料天然砂、石子，应用最广（桥梁承重、道路路面等）。2011.3西安科技大学安全教研室李莉65轻混凝土：轻骨料混凝土、多孔混凝土及无砂大孔混凝土，有保温隔热要求的墙体、屋面等，标号高的轻骨料混凝土也用于承重结构。砼(tong混凝土混凝土)是由胶凝材料、粗细骨料与水按一定比例，经过搅拌、捣实、养护、硬化而成的一种人

40、造石材。 建筑工程中使用最广泛的是用水泥做胶凝材料的砼。由水泥、砂、石、水配合而成的砼称为普通砼。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉666.3.2 砼的主要技术性质砼的主要技术性质v （一）砼的和易性砼的和易性 指砼拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇注、捣实）并获得质量均匀、成型密实的性能。是一项综合性质，包括流动性、粘聚性、保水性。v（二）砼的强度砼的强度 1、立方体抗压强度（fcu） 按照国家标准，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件下养护到28d，测得的抗压强度值为砼的立方体抗压强度（fcu）。 2、立方体抗压强度标准值（ fcuk） 具有95%保证率的立方体抗压强度，单位

41、是MPa。（指在混凝土强度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值（fcu,k）的概率P() 2011.3西安科技大学安全教研室李莉67v3、砼强度等级按立方体抗压强度标准值（ fcuk）来划分，分为C7.5、C10、C15、 C20、C25、C30、 C35、 C40、 C45、 C50、 C55、 C60十二个等级。例如C20表示一批混凝土标准抗压强度为20 MPa。 4、影响因素：水泥和水灰比、骨料质量、温湿度、龄期。 v（三）砼的耐久性砼的耐久性 指砼在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整的能力。主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及碱骨料反应等。 2011.

42、3西安科技大学安全教研室李莉686.3.3 砼的高温性能砼的高温性能 v（一）抗压强度抗压强度 在300以前，砼由于水分蒸发产生的自蒸压作用，强度不变，甚至有所增加；当温度大于300后，抗压强度则明显下降。v（二）抗拉强度抗拉强度 随着温度上升，下降幅度比抗压强度大1015%，当温度达到600，抗拉强度为0。 v（三）砼的弹性模量砼的弹性模量 应力与应变的比值，反映弹塑性变形的能力。随着温度上升，砼的弹性模量迅速下降，形变增加，呈明显塑性状态，导致整个结构失稳破坏。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉69v（四）砼的爆裂砼的爆裂 1、定义：在起火初期，砼构件受热表面层发生的块体爆炸性脱落现

43、象，称为砼的爆裂。 2、原因 （1）水蒸汽压理论：与含水率有关。 （2）热应力理论：由于温度差产生不均匀应变，产生不均匀应力。 v （3）石英晶形转变理论：当石英晶形转变造成的内应力超过砼承受力时，就会爆裂。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉70v 3、防止爆裂的方法防止爆裂的方法 （1）W/C尽量小，减少含水率； （2）适当增加保护层厚度； （3）设阻火屏障，喷防火涂料，抹水泥砂浆等； （4）避免采用石英骨料，粒径不宜过大； （5）防止构件截面突变。2011.3西安科技大学安全教研室李莉716.4 其他建筑材料的高温性能其他建筑材料的高温性能v石材v粘土砖v砂浆v石膏v石棉水泥材料v玻

44、璃v防火隔热材料无机纤维材料：矿渣棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝纤维。粉状和粒状材料：膨胀珍珠岩等2011.3西安科技大学安全教研室李莉726.4.1木材的燃烧与阻燃木材的燃烧与阻燃一、一、木材的组成：化学组成:C,H,O,N其它 物质组成：纤维素和半纤维素；木质素；可提取物、树脂、挥发性油类；灰分 二、木材的热分解 100C 水分蒸发，木材呈干燥状态，化学组成无明显变化。100-260C 产生缓慢的热分解，化学级成明显改变，颜色变黑。C 遇明火开始燃烧。260-450C 热分解急剧，分解物大量放出，失重明显，释放出大量热量。260460C 自行着火2011.3西安科技大学安全教研室李莉73三、木材

45、的燃烧 （一）燃烧过程：可燃性气体的有焰燃烧 木炭的无焰燃烧 （二）起火方式 明火点燃：燃点240-270C 加热自燃：自燃点400-470C 受辐射起火：临界辐射强度 点燃临界辐射强度 自燃临界辐射强度2011.3西安科技大学安全教研室李莉74（三）燃烧速度：单位时间内木材的炭化深度 0.6mm/min影响因素：木材的密度 含水量 木材的形状和尺寸 受火形式2011.3西安科技大学安全教研室李莉75四、木材的阻燃：表面涂敷和浸注（一）机理：复盖层理论：隔绝燃烧所需的空气NH4PO3高温nHPO3nNH3Na2B4O710H2O高温4H3BO32NaOH3H2O2H3BO3高温B2O3 3H2

46、O吸热理论：受热分解，脱水吸热不燃气体理论：产生大量不燃气体，稀释可燃气体NH4Br高温HBrNH3(NH4)2HPO4高温HPO3H2O2 NH32011.3西安科技大学安全教研室李莉76脱水催化理论：强烈脱水，促进纤维素炭化(NH4)H2PO4高温H3PO3 NH3纤维素（C6H10O5)n H3PO3 6nC5n H2O 高温（二）常用阻燃剂1、磷氮系阻燃剂2、硼系阻燃剂3、卤素阻燃剂4、含铝镁锑等金属氧化物和氢氧化物阻燃剂5、其它阻燃剂2011.3西安科技大学安全教研室李莉77（三）木材阻燃的浸注处理方法1、常压浸注（1）浸泡法（2）热冷浸注法2、外加压浸注（1）满细胞法前真空阶段；加

47、压阶段；卸压、排药阶段；后真空阶段；干燥阶段（2）双真空法：低压浸注，操作过程同前，压力低2011.3西安科技大学安全教研室李莉786.4.2 塑料的燃烧和阻燃塑料的燃烧和阻燃一、塑料的燃烧过程1、加热： 热固性塑料 热塑性塑料2、分解：不燃性气体，可燃性气体，炭化残渣3、着火燃烧二、塑料的燃烧特点1、发热量高2、火焰温度高3、燃烧速度快4、发烟量和毒性大2011.3西安科技大学安全教研室李莉79三、塑料的阻燃1、塑料的阻燃机理（1）受热时释放出大量的水蒸气或其它不燃气体（2）促进碳的形成，降低含碳气体的浓度（3）形成玻璃状的隔热层（4）分解出自由基终止剂2、塑料的阻燃现状以及存在的主要问题

48、（1）阻燃剂发展现状 2011.3西安科技大学安全教研室李莉80(2)在塑料中使用阻燃剂的原则最终的制品要具有热稳定性,成型加工时不发生分解;在塑料制品中分散性好,不析出;与阻燃树脂以及其他配合剂相容性好;对制品的物理机械性能,着色性等性能的影响尽量小;来源丰富;无毒或低毒;燃烧时不产生液滴;用量少,阻燃效果好;能够处理好阻燃与抑烟的问题。（3）生产生活中塑料阻燃和防火安全所面临的问题 A、从技术角度看,目前的阻燃技术是成熟的,但不是最好的。哪一种塑料采用哪一种配方，能同时满足阻燃、加工和应用三方面的要求，没有定论；阻燃法规滞后，行业及政府主管部门缺少权威人物和机构。2011.3西安科技大学安

49、全教研室李莉81B、从科研成果转化的角度分析，在阻燃理论研究中，我国有些领域处于世界前沿，但在如何将科研院所和生产厂家进行有效结合，指导帮助用户正确选用阻燃剂，或根据用户要求研制新的阻燃剂和复配合理的阻燃系统等方面，我国才刚刚起步。 C、受经济条件限制,完全达到阻燃要求的材料,在市场中难以被接受。 D、技术标准的制订、修订、规范、统一迫在眉捷。 2011.3西安科技大学安全教研室李莉826.4.3 其它建筑材料的高温性能其它建筑材料的高温性能胶合板：沿原木年轮方向旋切成大张单板，经干燥、涂胶后按相邻单板层木纹方向相互垂直的原则组成坯，胶合而成。纤维板：以植物纤维为原料，经纤维分离、成型、热压、

50、干燥等工序制成的板材。难燃刨花板：用木材碎料为主要原料，加胶水、添加剂经压制而成的薄型板材。有机材料：取决于粘胶剂的性质。2011.3西安科技大学安全教研室李莉83无机材料一、石材：t500C，强度显著降低二、粘土砖：经高温煅烧，耐火性良好三、砂浆：水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆四、石膏（一）装饰石膏板：1、主要原料：石膏、纤维增强材料、外加剂、水2、特点：重量轻，安装方便、具有较好防火效果3、应用：室内墙面和顶棚装修（二）纸面石膏板：难燃板材带护面纸，用于室内非承重墙和吊顶2011.3西安科技大学安全教研室李莉84五、石棉水泥材料（一）分类：1、屋面材料2、墙壁材料3、管材4、电气绝缘板（二）

51、特点高温时爆裂，并在高温时遇水冷却立即发生破坏2011.3西安科技大学安全教研室李莉85六、玻璃：以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为原料，在1550-1600C烧至熔融，再经急冷而得的一种无定形硅酸盐物质。（一）普通平板玻璃：用于建筑的门窗，火灾条件下250C左右因变形自行破裂。（二）防火玻璃：1、分类：按用途：建筑用防火玻璃、船用防火玻璃按结构：复合防火玻璃（FFB），单片防火玻璃（DFB）按耐火性能：A类：同时满足耐火完整性隔热性要求 B类：同时满足耐火完整性、热辐射强度要求 C类：满足耐火完整性要求2011.3西安科技大学安全教研室李莉86按耐火等级：一级：90min 二级：60min 三级：45min 四级：30min2、复合防火玻璃由两层或两层以上玻璃复合而成或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。防火夹层玻璃：复合型防火玻璃、灌注型防火玻璃薄涂型防火玻璃防火夹丝玻璃2011.3西安科技大学安全教研室李莉87普通