建筑材料的高温性能

1、第二章第二章 建筑物耐火等级建筑物耐火等级一、建筑材料的高温性能一、建筑材料的高温性能二、建筑构件的耐火性能二、建筑构件的耐火性能三、建筑物耐火等级三、建筑物耐火等级第一节第一节 建筑材料的高温性能建筑材料的高温性能一、木材的燃烧与阻燃一、木材的燃烧与阻燃二、二、塑料的燃烧和阻燃塑料的燃烧和阻燃三、三、建筑钢材的高温性能建筑钢材的高温性能四、四、混凝土的高温性能混凝土的高温性能五、玻璃的高温性能五、玻璃的高温性能衡量建筑材料高温性能的五个方面衡量建筑材料高温性能的五个方面： 建筑材料的燃烧性能分级建筑材料的燃烧性能分级建筑材料的燃烧性能分级按国家标准建筑材料的燃烧性能分级按国家标准GBB624

2、-88建筑材料建筑材料燃烧性能分级方法燃烧性能分级方法A不燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时不不燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时不起火，不微燃，不炭化的材料。起火，不微燃，不炭化的材料。B1难燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时难燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难微燃、难炭化，当火源移走后燃烧或微燃立即难起火、难微燃、难炭化，当火源移走后燃烧或微燃立即停止的材料。停止的材料。B2可燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时可燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，且移走火源后仍继续燃烧或微燃的材料。立即起火或微燃，且移走火源后仍继续燃

3、烧或微燃的材料。B3易燃性建筑材料易燃性建筑材料建筑材料建筑材料无机材料有机材料复合材料：各种功能性复合材料类混凝土、胶凝材料类砖、天然石材与人造石材类建筑陶瓷、建筑玻璃类石膏制品类无机涂料类建筑金属、建筑五金类各种功能性材料类等建筑木材类建筑塑料类装修装饰性材料类有机涂料类各种功能性材料类一、一、 木材的燃烧与阻燃木材的燃烧与阻燃（一）木材的组成：化学组成（一）木材的组成：化学组成:C,H,O,N其它其它 物质组成：纤维素和半纤维素；木质素；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；灰分可提取物、树脂、挥发性油类；灰分（二）木材的热分解二）木材的热分解 100C 水分

4、蒸发，木材呈干燥状态，化学组成无明显变化。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，化学成分明显改变，颜色变黑。产生缓慢的热分解，化学成分明显改变，颜色变黑。260C 遇明火开始燃烧。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，释放出热分解急剧，分解物大量放出，失重明显，释放出大量热量。大量热量。420C-460C 自行着火自行着火（三）木材的燃烧（三）木材的燃烧 1、燃烧过程分两个阶段：、燃烧过程分两个阶段： 可燃性气体的有焰燃烧可燃性气体的有焰燃烧 木炭的无焰燃烧木炭的无焰燃烧 2、着火、着火 明火点燃：燃点明火点燃：燃点

5、240-270C 加热自燃：自燃点加热自燃：自燃点400-470C 受辐射起火：临界辐射强度受辐射起火：临界辐射强度 点燃临界辐射强度点燃临界辐射强度 自燃临界辐射强度自燃临界辐射强度3、燃烧速度：单位时间内木材的炭化深度、燃烧速度：单位时间内木材的炭化深度 0.6mm/min影响因素：影响因素： 木材的密度木材的密度 含水量含水量 木材的形状和尺寸木材的形状和尺寸 受火形式受火形式（四）木材的阻燃：（四）木材的阻燃：1、机理：、机理：覆盖层理论：隔绝燃烧所需的空气覆盖层理论：隔绝燃烧所需的空气吸热理论：受热分解，脱水吸热吸热理论：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

6、不燃气体理论：产生大量不燃气体，稀释可燃气体脱水催化理论：强烈脱水，促进纤维素炭化脱水催化理论：强烈脱水，促进纤维素炭化 2、常用阻燃剂、常用阻燃剂（1）磷）磷氮系阻燃剂氮系阻燃剂（2）硼系阻燃剂）硼系阻燃剂（3）卤素阻燃剂）卤素阻燃剂（4）含铝镁锑等金属氧化物和氢氧化物阻燃剂）含铝镁锑等金属氧化物和氢氧化物阻燃剂（5）其它阻燃剂）其它阻燃剂3、木材阻燃的处理方法、木材阻燃的处理方法 涂覆和浸注涂覆和浸注（1）常压浸注）常压浸注1）浸泡法）浸泡法2）热）热冷浸注法冷浸注法（2）外加压浸注）外加压浸注1）满细胞法）满细胞法前真空阶段；加压阶段；卸压、排药阶段；后真空阶段；前真空阶段；加压阶段；卸

7、压、排药阶段；后真空阶段；干燥阶段干燥阶段2）双真空法：低压浸注，操作过程同前，压力低）双真空法：低压浸注，操作过程同前，压力低二、塑料的燃烧和阻燃二、塑料的燃烧和阻燃（一）塑料的燃烧过程（一）塑料的燃烧过程1、加热：、加热： 热固性塑料热固性塑料 热塑性塑料热塑性塑料2、分解：不燃性气体，可燃性气体，炭化残渣、分解：不燃性气体，可燃性气体，炭化残渣3、着火燃烧、着火燃烧（二）塑料的燃烧特点（二）塑料的燃烧特点1、发热量高、发热量高2、火焰温度高、火焰温度高3、燃烧速度快、燃烧速度快4、发烟量和毒性大、发烟量和毒性大（三）塑料的阻燃机理（三）塑料的阻燃机理（1）受热时释放出大量的水蒸气或其它不

8、）受热时释放出大量的水蒸气或其它不燃气体燃气体（2）促进碳的形成，降低含碳气体的浓度）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）形成玻璃状的隔热层（4）分解出自由基终止剂）分解出自由基终止剂三、三、 建筑钢材的高温性能建筑钢材的高温性能 建筑钢材建筑钢材 钢结构用钢材钢结构用钢材 钢筋混凝土结构用钢筋钢筋混凝土结构用钢筋（一）钢的冶炼与分类（一）钢的冶炼与分类1、钢的冶炼、钢的冶炼空气转炉法、氧气转炉法、平炉炼钢法空气转炉法、氧气转炉法、平炉炼钢法2、钢的分类、钢的分类（1）按脱氧程度不同：）按脱氧程度不同：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢沸腾钢、镇静钢、半镇静钢（2）按材料成份）按材

9、料成份1）炭素钢：低炭钢、中炭钢、高碳钢）炭素钢：低炭钢、中炭钢、高碳钢2）合金钢：在低碳钢的基础上，加入少量合金元素（硅、铬等），）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、提高钢的强度保证钢的良好塑性、韧性、提高钢的强度 低合金钢、中合金钢、高合金钢低合金钢、中合金钢、高合金钢（二）常用建筑钢材（二）常用建筑钢材1、普通碳素钢（、普通碳素钢（1）分类：甲类、乙类、特类）分类：甲类、乙类、特类 （2）序号：）序号：172、低合金结构钢：具有较高强度、良好的塑性和冲击韧性，、低合金结构钢：具有较高强度、良好的塑性和冲击韧性，耐锈蚀，用于大型结构和荷载较大的

10、结构。耐锈蚀，用于大型结构和荷载较大的结构。（三）建筑钢材的高温性能（三）建筑钢材的高温性能1、强度、强度冷加工钢丝高强钢丝2、弹性模量：、弹性模量：t,弹性模量弹性模量3、变形性能：、变形性能： t，伸长率和截面收缩率伸长率和截面收缩率蠕变蠕变4、导热系数：常温下、导热系数：常温下58w/m.C四、混凝土的高温性能四、混凝土的高温性能（一）概述（一）概述1、混凝土：由胶凝材料、水和粗细骨料按适当比例配、混凝土：由胶凝材料、水和粗细骨料按适当比例配合，拌成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。合，拌成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。2、分类、分类（1）按表观密度：重混凝土、普通混凝土、轻

11、混凝土）按表观密度：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土（2）按功能：结构混凝土、防火混凝土、耐热混凝土、）按功能：结构混凝土、防火混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土耐酸混凝土3、特点、特点（1）可根据不同要求配制不同性质的混凝土。）可根据不同要求配制不同性质的混凝土。（2）在凝结前具有良好的塑性，可以浇制成各种形状和大）在凝结前具有良好的塑性，可以浇制成各种形状和大小的构件或结构物。小的构件或结构物。（3）混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结）混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件。构和构件。（4）经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性。）经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特

12、性。（5）组成材料中砂石等地方材料占）组成材料中砂石等地方材料占80%以上，符合就地取材以上，符合就地取材原则。原则。4、混凝土立方体试件抗压强度、混凝土立方体试件抗压强度 边长为边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度为的立方体试件，在标准条件（温度为20 ，相对湿度相对湿度90%以上）下，养护到以上）下，养护到28天龄期，测得的抗压强度天龄期，测得的抗压强度称混凝土立方体试件抗压强度。称混凝土立方体试件抗压强度。分十二个等级分十二个等级（二）高温力学性质（二）高温力学性质1、强度、强度（1）抗压强度）抗压强度:t300C时，时，t,抗压强度降低抗压强度降低原因：组成材料的热膨胀不同；

13、水泥石内部物理化学变化；原因：组成材料的热膨胀不同；水泥石内部物理化学变化；骨料内部的不均匀膨胀和热分解。骨料内部的不均匀膨胀和热分解。影响因素：加热温度，混凝土的组成材料，消防射水影响因素：加热温度，混凝土的组成材料，消防射水（2）抗拉强度：）抗拉强度： t，抗拉强度抗拉强度（3）粘结强度：）粘结强度： t，粘结强度粘结强度2、弹性模量：、弹性模量： t，弹性模量弹性模量（三）混凝土的热学性质（三）混凝土的热学性质1、导热系数：常温下、导热系数：常温下1.63w/m. C2、比热比热:火灾高温下为火灾高温下为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、定义：在火灾初期，混凝土构件受热表面层发生的块状、定义：在火灾初期，混凝土构件受热表面层发生的块状爆炸性脱落现象。爆炸性脱落现象。2、产生原因：蒸汽压锅炉效应理论，热应力理论，石英晶、产生原因：蒸汽压锅炉效应理论，热应力理论，石英晶格转变格转变3、影响因素：、影响因素：混凝土的含水率，密实性，骨料的性质，加热的速度，构件混凝土的含水率，密实性，骨料的性质，加热的速度，构件施加预应力情况，约束条件施加预应力情况，约束条件4、防止爆裂的措施、防止爆裂的措施（1）设置阻火屏障）设置阻火屏障（2）在物体表面喷涂料或涂抹水泥沙浆，并在内设钢丝网）在物体表面喷涂料或涂抹水泥沙浆，并在内设钢丝

15、网（3）避免使用石英骨料，粒径不宜过大）避免使用石英骨料，粒径不宜过大（4）防止构件断面突变）防止构件断面突变五、玻璃：以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为原料，在五、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。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（一）普通平板玻璃：用于建筑的门窗，火灾条件下250C左右左右因变形自行破裂。因变形自行破裂。（二）防火玻璃：（二）防火玻璃：1、分类：、分类：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、船用防火玻璃按结构：复合防火

16、玻璃（按结构：复合防火玻璃（FFB），），单片防火玻璃（单片防火玻璃（DFB）按耐火性能：按耐火性能：A类：同时满足耐火完整性隔热性要求类：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类：满足耐火完整性要求按耐火等级：一级：按耐火等级：一级：90min 二级：二级：60min 三级：三级：45min 四级：四级：30min2、复合防火玻璃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一种玻璃。而成，并满