建筑材料的高溫性能課件

第二章建筑物耐火等級(jí)一、建筑材料的高溫性能二、建筑構(gòu)件的耐火性能三、建筑物耐火等級(jí)第二章建筑物耐火等級(jí)1第一節(jié)建筑材料的高溫性能一、木材的燃燒與阻燃二、塑料的燃燒和阻燃三、建筑鋼材的高溫性能四、混凝土的高溫性能五、玻璃的高溫性能第一節(jié)建筑材料的高溫性能一、木材的燃燒與阻燃2燃燒性能：著火性，火焰?zhèn)鞑バ裕紵俣?，發(fā)熱量力學(xué)性能：高溫下力學(xué)性能隨溫度的變化關(guān)系發(fā)煙性能：煙氣生成毒性性能：毒性氣體隔熱性能：導(dǎo)熱系數(shù)，熱容量衡量建筑材料高溫性能的五個(gè)方面：燃燒性能：著火性，火焰?zhèn)鞑バ?，燃燒速度，發(fā)熱量3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)GBB624-88《建筑材料燃燒性能分級(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。B2——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。B3——易燃性建筑材料建筑材料的燃燒性能分級(jí)4建筑材料無機(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建筑材料無機(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5一、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)成分明顯改變，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。420oC-460oC自行著火一、木材的燃燒與阻燃（一）木材的組成：化學(xué)組成:C,H,6（三）木材的燃燒1、燃燒過程分兩個(gè)階段：可燃性氣體的有焰燃燒木炭的無焰燃燒2、著火明火點(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（三）木材的燃燒73、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：木材的密度含水量木材的形狀和尺寸受火形式3、燃燒速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)木材的炭化深度8（四）木材的阻燃：1、機(jī)理：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

（四）木材的阻燃：92、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2、常用阻燃劑103、木材阻燃的處理方法

涂覆和浸注（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3、木材阻燃的處理方法11二、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)煙量和毒性大二、塑料的燃燒和阻燃12（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（三）塑料的阻燃機(jī)理13三、建筑鋼材的高溫性能建筑鋼材鋼結(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1、鋼的冶煉空氣轉(zhuǎn)爐法、氧氣轉(zhuǎn)爐法、平爐煉鋼法2、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、高合金鋼三、建筑鋼材的高溫性能14（二）常用建筑鋼材1、普通碳素鋼（1）分類：甲類、乙類、特類（2）序號(hào)：1—72、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)和荷載較大的結(jié)構(gòu)。（三）建筑鋼材的高溫性能1、強(qiáng)度冷加工鋼絲高強(qiáng)鋼絲（二）常用建筑鋼材冷加工鋼絲152、彈性模量：t↑,彈性模量↓3、變形性能：t↑，伸長(zhǎng)率和截面收縮率↑——蠕變4、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下58w/m.oC四、混凝土的高溫性能（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（1）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、耐酸混凝土2、彈性模量：t↑,彈性模量↓四、混凝土的高溫性能163、特點(diǎn)（1）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)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。（5）組成材料中砂石等地方材料占80%以上，符合就地取材原則。4、混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度為20℃，相對(duì)濕度90%以上）下，養(yǎng)護(hù)到28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。分十二個(gè)等級(jí)3、特點(diǎn)17（二）高溫力學(xué)性質(zhì)1、強(qiáng)度（1）抗壓強(qiáng)度:t＞300oC時(shí)，t↑,抗壓強(qiáng)度降低原因：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。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：t↑，抗拉強(qiáng)度↓（3）粘結(jié)強(qiáng)度：t↑，粘結(jié)強(qiáng)度↓2、彈性模量：t↑，彈性模量↓（三）混凝土的熱學(xué)性質(zhì)1、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下1.63w/m.oC2、比熱:火災(zāi)高溫下為921J/kg.oC3、密度:=2400+0.56T（二）高溫力學(xué)性質(zhì)18（四）混凝土的爆裂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，石英晶格轉(zhuǎn)變3、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)件施加預(yù)應(yīng)力情況，約束條件4、防止爆裂的措施（1）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)（3）避免使用石英骨料，粒徑不宜過大（4）防止構(gòu)件斷面突變（四）混凝土的爆裂19五、玻璃：以石英砂、純堿、長(zhǎng)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五、玻璃：以石英砂、純堿、長(zhǎng)石和石灰石等為原料，在1550-20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)要求的一種玻璃。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按耐火等級(jí)：一級(jí)：≥90min21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)物品普通的玻璃遇火1分鐘炸裂，鋼化玻璃遇火5-8min炸裂?；馂?zāi)22建筑材料的高溫性能課件23建筑材料的高溫性能課件24建筑材料的高溫性能課件25建筑材料的高溫性能課件26思考與作業(yè)題：1、建筑材料的高溫性能主要從哪幾個(gè)方面來衡量？2、建筑材料的燃燒性能分為哪幾種？3、如何改變木材的燃燒性能？4、鋼結(jié)構(gòu)為什么不耐火？如何提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能？5、什么是混凝土的爆裂？其對(duì)混凝土構(gòu)件有何影響？思考與作業(yè)題：1、建筑材料的高溫性能主要從哪幾個(gè)方面來衡量？27第二章建筑物耐火等級(jí)一、建筑材料的高溫性能二、建筑構(gòu)件的耐火性能三、建筑物耐火等級(jí)第二章建筑物耐火等級(jí)28第一節(jié)建筑材料的高溫性能一、木材的燃燒與阻燃二、塑料的燃燒和阻燃三、建筑鋼材的高溫性能四、混凝土的高溫性能五、玻璃的高溫性能第一節(jié)建筑材料的高溫性能一、木材的燃燒與阻燃29燃燒性能：著火性，火焰?zhèn)鞑バ?，燃燒速度，發(fā)熱量力學(xué)性能：高溫下力學(xué)性能隨溫度的變化關(guān)系發(fā)煙性能：煙氣生成毒性性能：毒性氣體隔熱性能：導(dǎo)熱系數(shù)，熱容量衡量建筑材料高溫性能的五個(gè)方面：燃燒性能：著火性，火焰?zhèn)鞑バ?，燃燒速度，發(fā)熱量30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)GBB624-88《建筑材料燃燒性能分級(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。B2——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。B3——易燃性建筑材料建筑材料的燃燒性能分級(jí)31建筑材料無機(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建筑材料無機(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32一、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)成分明顯改變，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。420oC-460oC自行著火一、木材的燃燒與阻燃（一）木材的組成：化學(xué)組成:C,H,33（三）木材的燃燒1、燃燒過程分兩個(gè)階段：可燃性氣體的有焰燃燒木炭的無焰燃燒2、著火明火點(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（三）木材的燃燒343、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：木材的密度含水量木材的形狀和尺寸受火形式3、燃燒速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)木材的炭化深度35（四）木材的阻燃：1、機(jī)理：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

（四）木材的阻燃：362、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2、常用阻燃劑373、木材阻燃的處理方法

涂覆和浸注（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3、木材阻燃的處理方法38二、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)煙量和毒性大二、塑料的燃燒和阻燃39（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（三）塑料的阻燃機(jī)理40三、建筑鋼材的高溫性能建筑鋼材鋼結(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1、鋼的冶煉空氣轉(zhuǎn)爐法、氧氣轉(zhuǎn)爐法、平爐煉鋼法2、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、高合金鋼三、建筑鋼材的高溫性能41（二）常用建筑鋼材1、普通碳素鋼（1）分類：甲類、乙類、特類（2）序號(hào)：1—72、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)和荷載較大的結(jié)構(gòu)。（三）建筑鋼材的高溫性能1、強(qiáng)度冷加工鋼絲高強(qiáng)鋼絲（二）常用建筑鋼材冷加工鋼絲422、彈性模量：t↑,彈性模量↓3、變形性能：t↑，伸長(zhǎng)率和截面收縮率↑——蠕變4、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下58w/m.oC四、混凝土的高溫性能（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（1）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、耐酸混凝土2、彈性模量：t↑,彈性模量↓四、混凝土的高溫性能433、特點(diǎn)（1）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)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。（5）組成材料中砂石等地方材料占80%以上，符合就地取材原則。4、混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度為20℃，相對(duì)濕度90%以上）下，養(yǎng)護(hù)到28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。分十二個(gè)等級(jí)3、特點(diǎn)44（二）高溫力學(xué)性質(zhì)1、強(qiáng)度（1）抗壓強(qiáng)度:t＞300oC時(shí)，t↑,抗壓強(qiáng)度降低原因：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。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：t↑，抗拉強(qiáng)度↓（3）粘結(jié)強(qiáng)度：t↑，粘結(jié)強(qiáng)度↓2、彈性模量：t↑，彈性模量↓（三）混凝土的熱學(xué)性質(zhì)1、導(dǎo)熱系數(shù)：常溫下1.63w/m.oC2、比熱:火災(zāi)高溫下為921J/kg.oC3、密度:=2400+0.56T（二）高溫力學(xué)性質(zhì)45（四）混凝土的爆裂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，石英晶格轉(zhuǎn)變3、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)件施加預(yù)應(yīng)力情況，約束條件4、防止爆裂的措施（1）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)（3）避免使用石英骨料，粒徑不宜過大（4）防止構(gòu)件斷面突變（四）