典型建筑材料的高溫耐火性能

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1、重慶消防，重慶消防安裝，重慶消防工程典型建筑材料的高溫耐火性能1.鋼材的高溫性能建筑用鋼材可分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材(各種，型材、鋼板)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋兩類。它是在嚴(yán)格的技術(shù)控制下生產(chǎn)的材料，具有強(qiáng)度大、塑性和韌性好、品質(zhì)均勻、可焊可鉚、制成的鋼結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)。但就消防安裝和消防工程的經(jīng)驗(yàn)而言，鋼材雖然屬于不燃性材料，耐火性能卻很差。(1)強(qiáng)度鋼材在200℃時(shí)，力學(xué)性質(zhì)(強(qiáng)度、彈性模量、線脹系數(shù)、蠕變性質(zhì))基本不變;400℃時(shí)，可與混凝土共同抵抗外力;540爹時(shí)，強(qiáng)度下降50寫。溫度再繼續(xù)上升，結(jié)構(gòu)很快軟化，失去承載能力，不可避免地發(fā)生扭曲倒塌。一般火場(chǎng)上，當(dāng)大火延續(xù)5-7min后，可使溫度

2、升至500---600℃以上，這樣高的溫度均超過鋼梁、鋼柱的臨界溫度，建筑物的鋼結(jié)構(gòu)便會(huì)因強(qiáng)度缺失、扭曲而塌毀。試驗(yàn)證明，常用鋼結(jié)構(gòu)件的耐火極限很低，在600℃左右時(shí)，只有15-30min要提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力，只有對(duì)其采取有效的防火保護(hù)，這是鋼結(jié)構(gòu)建筑唯一的有效措施。鋼材在高溫下屈服點(diǎn)降低是決定鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐火性能的最重要因素。如有一鋼構(gòu)件，在常溫下受荷載作用時(shí)截面應(yīng)力值是屈服點(diǎn)的一半。若該構(gòu)件在火災(zāi)條件下受到加熱作用，則隨著鋼材溫度的升高，屈服強(qiáng)度降低，當(dāng)屬服強(qiáng)度下降到常溫的一半時(shí)構(gòu)件就發(fā)生塑性變形而破壞。即由于鋼材在火災(zāi)高溫作用下屈服強(qiáng)度降低，重慶消防，重慶消防工程，重慶消防

3、安裝重慶消防，重慶消防安裝，重慶消防工程當(dāng)實(shí)際應(yīng)力值達(dá)到降低了的屈服強(qiáng)度，就表現(xiàn)出屈服現(xiàn)象而破壞。鋼材高溫下的強(qiáng)度變化因鋼材種類不同而異。普通低合金鋼在高溫下的強(qiáng)度變化與普通碳素鋼基本相同，在200-300℃的溫度范圍內(nèi)極限強(qiáng)度增加，當(dāng)溫度超過300℃后，強(qiáng)度逐漸降低。冷加工鋼筋是普通鋼筋經(jīng)過冷拉、冷拔、冷軋等加工強(qiáng)化過程得到的鋼材，其內(nèi)部晶格架構(gòu)發(fā)生畸變，強(qiáng)度增加而塑性降低。這種鋼材在高溫下，內(nèi)部晶格的畸變隨著溫度升高而逐漸恢復(fù)正常，冷加工所提高的強(qiáng)度也逐漸減少和消失，塑性得到一定恢復(fù)。因此，在相同溫度下，冷加工鋼材弧度降低值比未加工鋼筋大很多。當(dāng)溫度達(dá)到300'C時(shí)，冷加工鋼筋強(qiáng)度降低約

4、30%;500℃時(shí)強(qiáng)度急劇下降，降低約50%;500℃左右時(shí)，其屈服強(qiáng)度接近甚至小于未冷加工鋼筋在相應(yīng)溫度時(shí)的強(qiáng)度。高強(qiáng)鋼絲用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。它屬于硬鋼沒有明顯的屈服極限。在高溫下，高強(qiáng)鋼絲的抗拉強(qiáng)度的降低比其他鋼筋更快。當(dāng)溫度在150度以內(nèi)時(shí)，強(qiáng)度不降低;溫度達(dá)到350℃以上，強(qiáng)度降低約50%;400℃時(shí)強(qiáng)度下降約60%;500℃時(shí)強(qiáng)度下降80%以上。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件由于所用的冷加工鋼筋和高強(qiáng)鋼絲，在火災(zāi)高溫下強(qiáng)度下降明顯大于普通低碳鋼筋和低合金鋼筋，因此耐火性能低于非預(yù)應(yīng)力鋼筋棍凝土構(gòu)件。(2)彈性模量普通低碳鋼彈性模量隨溫度的變化情況如圖2-1所示。上圖可見，重慶消防，重慶

5、消防工程，重慶消防安裝重慶消防，重慶消防安裝，重慶消防工程鋼材彈性模量隨溫度升高而降低，但降低的幅度比強(qiáng)度降低的小。高溫下彈性模量的降低與鋼材種類和強(qiáng)度級(jí)別沒有多大關(guān)系。(3)變形性能。鋼材的伸長(zhǎng)率和截面收縮率隨著溫度升高總的趨勢(shì)是增大的，、表明高溫下鋼材塑性性能增大，易于產(chǎn)生變形。另外，鋼材在一定溫度和應(yīng)力作用下，隨時(shí)間的推移，會(huì)發(fā)生緩慢塑性變形，即蠕變。蠕變?cè)谳^低溫度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生，在溫度高于一定值時(shí)比較明顯，，對(duì)于普通低碳鋼這一溫度為300-350度.，對(duì)于合金鋼為400--450度，溫度愈高，蠕變現(xiàn)象愈明顯蠕變不僅受溫度的影響，而且也受應(yīng)力大小影響，若應(yīng)力超過了鋼材在某一溫度下屬服強(qiáng)度時(shí)

6、，蠕變會(huì)明顯增大。(4)導(dǎo)熱系數(shù)鋼材在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)為58W/（m℃)，約為混凝土的38.倍。隨著鋼材溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，當(dāng)溫度達(dá)到75℃時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)幾.乎變成了常數(shù)，約為30W(m·℃)。鋼材導(dǎo)熱系數(shù)大是造成鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下極易破壞的主要原因之一。2.混凝土的高溫性能混凝土是由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合，拌制成拌和物，經(jīng)過一定時(shí)間硬化而成的人造石材。(l)強(qiáng)度①抗壓強(qiáng)度圖2-2表示了混凝土的抗壓強(qiáng)度隨溫度升高而變化的情況。重慶消防，重慶消防工程，重慶消防安裝重慶消防，重慶消防安裝，重慶消防工程在溫度為300℃以下，混凝土的抗壓強(qiáng)度基本上沒有降低，甚至還有些增大。當(dāng)溫

7、度超過300℃以上，隨著溫度升高，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸降低。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素如下。a.加熱溫度?；炷了芗訜釡囟仍礁撸箟簭?qiáng)度下降幅度越大。b.混凝土的組成材料口骨料在混凝土組成中占絕大部分。骨料的種類不同，性質(zhì)也不同，直接影響混凝土的高溫強(qiáng)度。用性小、性能較穩(wěn)定、粒徑較小的骨料配制的混凝土在高溫下抗壓強(qiáng)度保持較好。此外，采用高標(biāo)號(hào)水泥、減少水泥用量、減少含水量也有利于保持混凝土在高溫下的強(qiáng)度。C。消