耐火性建筑耐火材料

耐火性鋼筋

突發(fā)火災(zāi)對建筑具有災(zāi)難性，要求鋼材的耐火性比普通鋼材勝一籌。鋼材在熱循環(huán)下會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：屈服強度降低，頸縮后受拉桿件的斷面削弱，框架幾何變形的影響，桿件變形的影響。

說到底，是鋼的高溫屈服強度的問題。一般認(rèn)為，200℃以上鋼的彈性模量明顯下降，300℃以上鋼的屈服強度開始下降。為了防止火災(zāi)給鋼結(jié)構(gòu)造成破壞，提高鋼材自身耐火性，遠(yuǎn)比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面積、減少環(huán)境污染。

對耐火鋼的制定標(biāo)準(zhǔn)σ_s600℃，1~3h>2/3σ_sRT。鋼結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件承受兩種高溫作用：一種是經(jīng)常性的正常使用溫度，一般在60~300℃，如鋼鐵廠冶煉和熱加工廠房、煙囪以及更普通的壓力容器等；另一種是諸如火災(zāi)一類的事故性高溫沖擊，結(jié)構(gòu)表面溫度可在短時間內(nèi)達(dá)到900℃。結(jié)構(gòu)都是在載荷和高溫雙重作用之下，尤其是對于超靜定結(jié)構(gòu)，高溫下變形受到約束會產(chǎn)生溫度內(nèi)力，進(jìn)而會影響隨后的溫度變形和應(yīng)力分布。

耐火性陶瓷纖維

在陶瓷工業(yè)窯爐經(jīng)受高溫氣氛的區(qū)段的耐火物表面常涂以莫來石、氧化鋁等顆粒為主要成分，添加粘土或水玻璃等粘結(jié)劑而成的耐火性涂劑，以防止耐火物表面與窯爐內(nèi)燒成物相互熔附和耐火物表面損害。然而在耐火物表面涂以上述涂劑時，涂劑中的水玻璃粘結(jié)劑會玻璃化，與耐火物基體產(chǎn)生熱膨脹差，形成裂紋而導(dǎo)致涂層剝落，不能充分發(fā)揮保護(hù)耐火物基體的功能，而且隔熱性降低，抗熱沖擊效果減弱，使耐火物使用壽命縮短，這就需要頻繁的維護(hù)和修補，又無疑加大了耐火材料和施工的費用。為了克服這些缺陷，一種元剝落、耐氧化、抗熱沖擊，能有效保護(hù)耐火物的耐火性防護(hù)涂劑研制成功。

對所有的建筑來說，無論是混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)還是木結(jié)構(gòu)，火災(zāi)都是一種威脅。通常建筑物里的東西如地毯，窗簾和家具最先燃燒，這也就是說，和建筑結(jié)構(gòu)組成相比，火災(zāi)安全隱患更多地取決于住戶的生活習(xí)慣。 多數(shù)國家的建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，居民建筑群要使用阻燃的建材，在一段時間內(nèi)，以防火，煙和熱量從墻和地面一個單元竄到另一個單元，同時也要求確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性得到維護(hù)。

木結(jié)構(gòu)墻體，地板和屋面都采用傳統(tǒng)的木框架，設(shè)計時，其耐火阻燃高達(dá)2個小時。符合非易燃建材防火安全的等級。

鋼筋在大火中強度減弱迅速坍塌，而重木的耐火能力要比鋼筋強得多。在許多方面，大型木材耐火能力相當(dāng)于鋼筋混凝土。木頭的傳熱能力比鋼筋小400倍，比混凝土小8.5倍。

對建筑構(gòu)件進(jìn)行試驗，根據(jù)其對保持穩(wěn)定性，對抵抗火焰和高溫氣體穿透和對熱傳遞提供必需的抵抗能力來進(jìn)行評價。建筑物構(gòu)件的耐火試驗由專門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。試件在一個精確控制溫度的爐內(nèi)逐漸被加熱。爐的溫度隨時間而變化，盡可能符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的時間-溫度曲線。構(gòu)件的耐火性以時間(min)來計算，從試驗開始，一直到三項標(biāo)準(zhǔn)(穩(wěn)定性、完整性、隔熱性)之一失敗為止。如未發(fā)生失敗，則試驗在3 h后結(jié)束。按照試驗的構(gòu)件，爐子有三種。第一種是用于試驗墻壁、防火門等的垂直嵌板爐；第二種是用于試驗樓板和梁(只在一面受熱)的水平爐；第三種是專用于測試柱的從各方向加熱的圓筒形爐。所有承重的構(gòu)件都要加上荷載，以模仿實物結(jié)構(gòu)所承受的應(yīng)力。

試樣的耐火性可由其燒結(jié)點來表示。燒結(jié)點系表示原砂顆粒表面或砂粒間的混雜物開始熔化的溫度。燒結(jié)點的試驗可以在各種高溫的管式電爐中進(jìn)行，爐子溫度應(yīng)能達(dá)到1350℃。

試驗前先將電爐升溫到預(yù)計的溫度，然后將烘干的試料盛予經(jīng)過煅燒的小瓷舟中(試料約占瓷舟體積的1/2)。開始試驗的溫度可以從1000℃開始，也可以根據(jù)經(jīng)驗加以估計。

試驗時將裝有試料的瓷舟慢慢地推入爐中，在所規(guī)定的溫度下保溫5分鐘，然后將瓷舟緩慢地從爐中拉出。待試料冷卻后，用小針刺劃試料的表面并同時用放大鏡進(jìn)行觀察，如砂粒彼此已不能分開，表面光亮，顆粒間已經(jīng)聯(lián)接時，則該次試驗的溫度即為該試料的燒結(jié)點。如果試料從爐中拉出后，尚未燒結(jié)，應(yīng)該另換一個新試樣，并根據(jù)燒結(jié)的情況將溫度提高50℃逐次進(jìn)行試驗，直至試樣燒結(jié)時為止。

燒結(jié)點高于1350℃的試樣，應(yīng)該在溫度高于1350℃的高溫爐中進(jìn)行試驗。試驗時將試樣盛于耐高溫的瓷舟或平板上，按照上述步驟進(jìn)行。

耐火性試驗的定義是：當(dāng)材料阻擋火焰的通過并且其暴露的表面垂直于火焰時，在表面上測得火焰擴(kuò)散速率。此特性可提供火災(zāi)的量度。在這火災(zāi)中如果某種材料能將火焰限制住，而另一材料在完全相同的條件下被燒穿，可見前者所提供的防護(hù)更好，對耐火性的測定還包括穿透時間和耐火程度。

耐火性試驗對完整系統(tǒng)的考慮比對單獨材料的考慮重要，因為普遍認(rèn)為組成一個系統(tǒng)的若干單獨的材料的效能不一定體現(xiàn)出整個系統(tǒng)的效能。效能的定義是：耐受標(biāo)準(zhǔn)火焰暴露的時間，這段時間是在觀察列變化過程中第一個臨界點前消逝。此效能用時間的長短來表示，例如2小時和4小時。 2100433B

性能是指器材、物品具有的功能：性能良好。

鋼材不耐火的原因：一是其在高溫下強度降低快。在建筑結(jié)構(gòu)中廣泛使用的普通低碳鋼溫度超過350℃，強度開始大幅度下降，在500℃時約為常溫時的1/2，600℃時為常溫時的1/3。冷加工鋼筋和高強鋼絲在火災(zāi)高溫下強度下降明顯大于普通低碳鋼筋和低合金鋼筋，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件，耐火性能遠(yuǎn)低于非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件。二是鋼材熱導(dǎo)率大，易于傳遞熱量，使構(gòu)件內(nèi)部升溫很快。三是高溫下鋼材塑性增大，易于產(chǎn)生變形。四是鋼構(gòu)件截面面積較小，熱容量小，升溫快。2100433B