1、第二部分 建筑火灾被动防护l建筑材料的高温性能l建筑构件的耐火试验l建筑物的耐火等级l钢结构耐火设计l防火分区与防烟分区l安全疏散l总平面防火设计l室内装修防火设计Date1第六章 建筑材料的高温性能第六章 建筑材料的高温性能l6.1 概述l6.2 钢材的高温性能l6.3 混凝土的高温性能l6.4 其它材料的高温性能l6.5 建筑材料燃烧性能分级及试验方法Date2第六章 建筑材料的高温性能6.1 概述l燃烧性能l力学性能l发烟性能l毒性性能l隔热性能建筑材料高温下的性能包括以下五个方面：Date3第六章 建筑材料的高温性能6.2 钢材的高温性能l钢材的冶炼和分类l常用建筑钢材l钢材的高温性能
2、建筑用钢材可分为钢结构用钢材（各种型材、钢板）和钢筋混凝土结构用钢筋两类。它是在严格的技术控制下生产的材料，具有强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可铆、制成的钢结构重量轻等优点。但就防火而言，钢材虽然属于不燃性材料，耐火性能却很差。Date4第六章 建筑材料的高温性能钢材的冶炼l钢的主要成分是铁和碳，它的含碳量在2%以下。钢的冶炼主要是将熔融的生铁进行高温氧化，使碳的含量降低到预定范围，杂质含量降低到允许范围之内。钢的冶炼方法主要有空气转炉炼钢法、氧气转炉炼钢法和平炉炼钢法。冶炼过程中，铁被氧化成氧化铁，影响钢材质量，必须进行脱氧。根据脱氧程度的不同钢可分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（完全
3、脱氧）和半镇静钢（脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间）。Date5第六章 建筑材料的高温性能钢的分类l碳素钢：以铁、碳为主体，含碳量小于2%。含碳量小于0.25%的为低碳钢；介于0.25%0.6%的为中碳钢；大于0.6%的为高碳钢。l合金钢：在普通低碳钢的基础上，加入少量合金元素，如硅、锰、铬、钛、钒等。可以保证钢的良好塑性、韧性，提高钢的强度。低合金钢合金元素总含量小于5%；中合金钢合金元素总含量为510%；高合金钢合金元素大于10%。Date6第六章 建筑材料的高温性能常用建筑钢材普通碳素钢l分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种，Q是屈服点的汉语拼音首位字母，数字代表钢材厚
4、度（直径）16mm时的屈服点下限N/mm2。数字较低的钢材，碳含量和强度较低，而塑性、韧性、焊接性较好。l普通碳素钢分为A、B、C、D四个质量，A级最差，D级最好。l普通碳素钢塑性好，适宜于各种加工，并能保证在焊接、超载、冲击、温度应力等不利条件下的安全：力学性能稳定，对轧制、一般加热、剧烈冷却的敏感性较小。但与低合金结构相比，强度较低。普通碳素钢中的Q235（其碳含量为0.12%0.22%）因为其力学及加工等综合方面的性能较好，而且冶炼成本低，所以在建筑工程中得到普遍使用。Date7第六章 建筑材料的高温性能常用建筑钢材低合金结构钢l是一种含有少量合金元素的合金钢种。低合金结构钢具有较高的强
5、度，良好的塑性和冲击韧性，并具有耐锈蚀，耐低温性能，是一种高效能钢种。较多地用于大型结构和荷载较大的结构。Date8第六章 建筑材料的高温性能常用建筑钢材低合金结构钢l是一种含有少量合金元素的合金钢种。低合金结构钢具有较高的强度，良好的塑性和冲击韧性，并具有耐锈蚀，耐低温性能，是一种高效能钢种。较多地用于大型结构和荷载较大的结构。Date9第六章 建筑材料的高温性能普通碳素钢的高温力学性质Date10第六章 建筑材料的高温性能普通碳素钢的高温力学性质当钢材温度在350以下时，由于兰脆现象，极限强度比常温时略有提高；温度超过350，强度开始下降；温度达到500时强度降低约50%，600时降低约7
6、0%；钢材的屈服点随温度升高也逐渐降低，在500时约为常温的50%。Date11第六章 建筑材料的高温性能建筑钢材的变形性能l钢材的伸长率和截面收缩率随着温度升高总的趋势是增大的，表明高温下钢材塑性性能增大。l钢材在一定温度和应力作用下，随时间的推移，会发生缓慢塑性变形，即蠕变。蠕变在温度高于一定值时比较明显，对于普通低碳钢这一温度为300350，对于合金钢为400450，温度愈高，蠕变现象愈明显。蠕变不仅受温度的影响，而且也受应力大小影响，若应力超过了钢材在某一温度下屈服强度时，蠕变会明显增大。Date12第六章 建筑材料的高温性能建筑钢材的导热性能l钢材在常数下的导热系数为58W/m，约为
7、混凝土的38倍。随着钢材温度升高，导热系数逐渐减小，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。Date13第六章 建筑材料的高温性能6.3 混凝土的高温性能l概述l混凝土的高温力学性能l混凝土的爆裂l混凝土的热学性质Date14第六章 建筑材料的高温性能混凝土的高温性能概述l混凝土：由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。Date15第六章 建筑材料的高温性能混凝土的高温性能概述l重混凝土：表观密度大于2600kg/m3，采用重晶石、铁矿石等作骨料，对射线、射线有较高的
8、屏蔽能力。l普通混凝土：表观密度为19002500kg/m3，采用天然的砂、石子作骨科，在建筑工程中使用最广。l轻混凝土：表观密度为8001900kg/m3，包括轻骨料混凝土、多孔混凝土及无砂大孔混凝土，多用于有保温隔热要求的墙体、屋面等处，标号高的轻骨料混凝土也用于承重结构。混凝土按密度分类：Date16第六章 建筑材料的高温性能混凝土的高温性能概述l结构混凝土l防水混凝土l耐热混凝土l耐酸混凝土混凝土按功能和用途分类：Date17第六章 建筑材料的高温性能混凝土的高温性能概述l可根据不同要求配制不同性质的混凝土。l混凝土在凝结前具有良好的塑性，可浇制成各种形状和大小的构件或结构物；l混凝土
9、与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件；l混凝土拌合物经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性；l混凝土组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则。混凝土的优点：Date18第六章 建筑材料的高温性能高温混凝土的抗压强度Date19第六章 建筑材料的高温性能混凝土的抗压强度l在温度为300以下，混凝土的抗压强度基本上没有降低，甚至还有些增大；l当温度超过300以上，随着温度升高，混凝土抗压强度逐渐降低。Date20第六章 建筑材料的高温性能混凝土抗压强度下降的原因l混凝土各组成材料的热膨胀不同。在温度超过300情况下，水泥石脱水收缩，而骨料受热膨胀，由于胀缩的不一
10、致性，使混凝土中产生很大的内应力，不但破坏了水泥石与骨料间的粘结，而且会把包裹在骨料周围的水泥石撑破。l水泥石内部产生一系列物理化学变化。如水泥主要水化产物Ca(OH)2，水化铝酸钙等的结晶水排出，使结构变得疏松。l骨料内部的不均匀膨胀和热分解。如花岗岩和砂岩内石英颗粒膨胀的方向性及晶形转变（在温度达到573、870），石灰岩中CaCO3的热分解(在825)，导致骨料强度的下降。Date21第六章 建筑材料的高温性能影响混凝土抗压强度的因素l加热温度：混凝土加热温度越高，抗压强度下降越大。l混凝土的组成材料：骨料在混凝土中占绝大部分。骨料的种类不同，性质也不同，直接影响混凝土的高温强度。用膨胀
11、性小、性能较稳定、粒径较小的骨料配制的混凝土在高温下抗压强度保持较好。采用高标号水泥、减少水泥用量、减少含水量也有利于保持混凝土在高温下的强度。Date22第六章 建筑材料的高温性能影响混凝土抗压强度的因素l消防射水：消防水急骤射到高温的混凝土结构表面时，会使结构产生严重破坏。当混凝土结构表面温度达到300左右时，其内部深层温度依然很低，消防水射到混凝土结构表面急剧冷却会使表面混凝土中产生很大的收缩应力，因而构件表面出现很多由外向内的裂缝。当混凝土温度超过500以后，从中游离的CaO遇到喷射的水流，发生熟化，体积迅速膨胀，造成混凝土强度急剧降低。Date23第六章 建筑材料的高温性能混凝土的抗
12、拉强度l在火灾高温条件下，混凝土的抗拉强度随温度上升明显下降，下降幅度比抗压强度大1015%。当温度超过600以后，混凝土抗拉强度则基本丧失。混凝土抗拉强度发生下降的原因是在高温下混凝土中的水泥石产生微裂缝造成的。Date24第六章 建筑材料的高温性能混凝土的粘结强度l在火灾高温作用下钢筋和混凝土之间的粘结强度变化对其承载力影响很大。钢筋混凝土结构受热时，其中的钢筋发生膨胀，虽然混凝土中的水泥石对钢筋有环向挤压、增加两者间摩擦力作用，但由于水泥石中产生的微裂缝和钢筋的轴向错动，仍将导致钢筋与混凝土之间的粘结强度下降。螺纹钢筋表面凹凸不平，与混凝土间机械咬合力较大，因此在升温过程中粘结强度下降较
13、少。Date25第六章 建筑材料的高温性能混凝土的爆裂l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，称为混凝土的爆裂。它决定着钢筋混凝土结构的耐火性能，尤其是预应力钢筋混凝土结构。混凝土的爆裂会导致构件截面减小和钢筋直接暴露于火中，造成构件承载力迅速降低，甚至失去支持能力。l影响爆裂的因素有含水率、密实性、骨料的性质、加热的速度、构件施加预应力的情况以及约束条件等。l急剧加热；混凝土含水率大；预应力混凝土构件；周边约束的钢筋混凝土板；厚度小的构件；梁和柱的棱角处以及工字型梁的腹板部位易发生爆裂。Date26第六章 建筑材料的高温性能混凝土的热学性质l导热系数：普通混凝土在常温下的
14、导热系数约为1.63W/m，随着其温度升高，导热系数减小，在温度500时为常温的80%，在1000时只有常温的50%。l比热：混凝土在温度升高时比热缓慢增大。在火灾高温下混凝土的比热可取常值921J/kg。l密度：在升温条件下，混凝土由于内部水分的蒸发和发生热膨胀，密度降低。Date27第六章 建筑材料的高温性能石材抗压强度随温度变化Date28第六章 建筑材料的高温性能玻璃的高温性能l普通平板玻璃：在火灾条件下大多在250左右，由于其变形受到门、窗框的限制而自行破裂。l夹丝玻璃：是在玻璃成型过程中，将经过预热处理的金属丝网加入已软化的玻璃中，经压延辊压制而成。常用夹丝玻璃的厚度为6mm。金属
15、丝网在夹丝玻璃中主要起增大强度作用。当夹丝玻璃表面受到外力或高温作用时，同样会炸裂，但在金属丝网的支撑拉结下，裂而不散。当温度升高到700800后，夹丝玻璃表面发生熔融，会填实已经出现的裂缝，直至整个玻璃软化熔融，顺着金属丝网垂落下来，形成孔洞，才失去隔火作用。Date29第六章 建筑材料的高温性能玻璃的高温性能l复合防火玻璃：将两片或两片以上的普通平板玻璃用透明防火粘结剂胶结而成的一种防火玻璃，属于阻火隔热型防火玻璃。这种在玻璃正常使用时和普通玻璃一样具有透光性能和装饰性能；发生火灾后，随着火势的蔓延扩大，火灾区域的温度升高，防火夹层不但能将炸裂的玻璃碎片牢固地粘结在其他玻璃上，而且受热膨胀
16、发泡，厚度增大810倍，形成致密的蜂窝状防火隔热层，阻止了火焰和热量向外穿透，从而起到隔火隔热作用。复合防火玻璃主要用于防火门、窗和防火隔断，此外也用于楼梯间、电梯井的某些部位。Date30第六章 建筑材料的高温性能6.3 建筑材料的燃烧性能分级及试验方法l建筑材料燃烧性能分级l建筑材料不燃性试验方法l建筑材料难燃性试验方法l建筑材料可燃性试验方法Date31第六章 建筑材料的高温性能建筑材料的燃烧性能分级（GB8624-88)级别符号 级别名称 试验方法标准 A不燃性建筑材料GB5464-85 B1难燃性建筑材料GB8625-88 B2可燃性建筑材料GB8626-88 B3易燃性建筑材料不试
17、验 分级标准中所规定的建筑材料系指在建筑物构配件中使用的各类成型材料建筑物内存放的纺织品及家具类材料等，因不属于建筑材料范畴，故未列入本分级标准中。Date32第六章 建筑材料的高温性能Date33第六章 建筑材料的高温性能建筑材料不燃性试验方法（GB5464-85）l试验设备l试样l试验程序l试验结果计算l判定条件Date34第六章 建筑材料的高温性能建筑材料不燃性试验炉Date35第六章 建筑材料的高温性能ISO 1182 Entzndlichkeit und Heizwert ISO 1716KlasseA1/A2Date36第六章 建筑材料的高温性能建筑材料难燃性试验炉Date37第六
18、章 建筑材料的高温性能SzenarioBaustoffklasse B2 “normalentflammbar”Kriterien: max. Flammenhhe h=150mmbrennendes Abtropfen in 20 SekundenPrfung nach DIN 4102Date38第六章 建筑材料的高温性能DIN 4102 Teil 15, 16 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen - BrandschachtBrennerProben-halter1000mmDate39第六章 建筑材料的高温性能21 kW Brenne
19、rleistung10 min BeflammungsdauerDate40第六章 建筑材料的高温性能Brandschacht nach DIN 4102-15,16Date41第六章 建筑材料的高温性能Brandschacht nach DIN 4102Restlngeder Probe 0 mm DurchschnittlicheRestlnge 150 mmZustzliche Kriterien: Rauchgastemperatur 200 CDate42第六章 建筑材料的高温性能建筑材料可燃性试验炉Date43第六章 建筑材料的高温性能EN ISO 11925-2 1 Proben
20、halter2 Probe4 BrennerplatteKlasse EDate44第六章 建筑材料的高温性能SBI - DraufsichtHhe (2,4 0,1) m Flche (3,0 0,2) m in beide Richtungen3 0,2Date45第六章 建筑材料的高温性能Date46第六章 建筑材料的高温性能Paramagnetischer O2 Analysator von 0% bis 21%Optisches System Date47第六章 建筑材料的高温性能HRR - 3 VersucheDate48第六章 建筑材料的高温性能Figra - Klassifizierung im SBI051015202530354045500100200300400500600700800900Zeit sHRR kW Mat 1 Mat 2Figra 1 = 594 W/sFigra 2 = 113 W/sDate49第六章 建筑材料的高温性能Aktuelle KlassifizierungEDCB/A2A1Date50第六章 建筑材料的高温性能Korrelation Brandentwicklung (30 Produkte)Date51第六章 建筑材料的高温性能
