项目二建筑材料的火灾高温特性

项目二建筑材料的火灾高温特性项目二目录01建筑材料化学构成分类（表3.1）02建筑材料火灾高温特性（六方面）03建筑材料燃烧性能分级（表3.2）04钢材（火灾高温特性与防火保护）05钢筋混凝土（高温力学性能与防火保护）06建筑玻璃（火灾高温特性与防火玻璃）07建筑塑料（燃烧特点与阻燃处理）08木材（火灾高温特性与防火处理）建筑材料化学构成分类表3.1建筑材料按化学构成分类分类名称材料举例无机材料天然无机材料：石材、砂、水泥、混凝土、玻璃、石膏、石棉等；人造无机材料：石灰、建筑陶瓷、烧结砖瓦、耐火材料等有机材料天然有机材料：木材、竹材、草材等；人造有机材料：塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶、有机纤维等复合材料无机-有机复合：玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土等；金属-非金属复合：钢筋混凝土、钢纤维混凝土等；金属-有机复合：轻质金属夹芯板等按化学构成分类，是研究材料火灾高温特性的基础。无机材料主要研究力学、变形、隔热性能；有机材料还需研究燃烧、毒性、发烟性能。（一）建筑材料的燃烧性能◆燃烧性能的概念：建筑材料燃烧或遇火时发生的一切物理和（或）化学变化，由着火性、火焰传播性、发热、发烟、炭化等衡量。◆燃烧性能分级（GB8624-2012）：分为A不燃、B1难燃、B2可燃、B3易燃四级。◆制品分类：分为平板状建筑材料、铺地材料和管状绝热材料三大类。◆工程意义：是判定建筑火灾危险性、选用装修材料的核心指标。建筑材料及制品燃烧性能分级表3.2建筑材料及制品燃烧性能分级（GB8624-2012）燃烧性能等级名称火灾危险性A不燃材料（制品）几乎不发生燃烧，火灾危险性最低B1难燃材料（制品）难起火、难蔓延，离开火源后自熄B2可燃材料（制品）可燃烧，有一定火焰传播能力B3易燃材料（制品）极易燃烧，火灾危险性最高注：GB8624-2012将建筑材料分为平板状建筑材料、铺地材料和管状绝热材料三大类。监督检查重点：核对检测报告等级、装修部位匹配性、现场一致性。（二）建筑材料的高温力学性能◆概念：研究高温下材料抵抗外力产生的抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）等极限应力随温度的变化。◆钢材：普通低碳钢100℃抗拉略降，250℃升至最大，500℃降为常温1/2，1000℃降为零；540℃强度下降50%。◆混凝土：受热<400℃性能变化不大；>400℃表面混凝土酥裂、粘结破坏，承载力迅速下降。◆木材：受火后强度随温度升高下降，但比钢结构火灾稳定性高。（三）建筑材料的高温变形性能◆蠕变：材料在火灾高温和应力长期作用下，发生缓慢塑性变形的现象。◆应力松弛：承受弹性变形的零件，在工作过程中总应变不变，应力随时间逐渐降低的现象。◆工程影响：预应力钢筋混凝土中，高温下预应力筋蠕变使预加应力损失；200℃时预应力减少45~50%，300℃时失去全部预应力。◆检查重点：大跨度钢结构挠度、混凝土爆裂与钢筋外露、预应力楼板变形评估。（四）建筑材料燃烧时的毒性◆危害：材料燃烧释放的分解产物与燃烧产物，是火灾中人员死亡的主要原因（中毒、窒息、妨碍疏散）。◆常见有毒气体：CO、CO₂、HCN、COCl₂（光气）、Cl₂、H₂S、SO₂、HF、NO₂等。◆典型症状：CO剧毒致头痛乏力；HCN致眩晕胸闷；COCl₂致眼痛流泪咳嗽；HF致角膜损伤（详见教材表3.3）。◆主要来源：高分子材料（塑料、橡胶、涂料）是火场有毒气体主要来源。（五）建筑材料燃烧时的发烟性◆概念：材料燃烧或热分解产生的、悬浮在大气中的可见固体和液体微粒。◆微粒组成：固体微粒为碳粒子，液体微粒主要为焦油类液滴。◆火灾危害：降低能见度、阻碍疏散；固粒与液滴易引发轰燃或回燃。◆重点材料：大多数塑料发烟量大，是烟气中毒和窒息的主要诱因；GB8624对B1、B2级材料有烟密度等级要求。（六）建筑材料的隔热性能◆导热性：热量从材料一面传导至另一面的性质，用热导率λ表示；λ<0.23W/(m·K)称绝热材料。◆热容量：材料受热吸热或冷却放热的性能，用比热c表示；水的比热最高，为4.19J/(g·K)。◆主要影响：导热系数大、比热小的材料（如钢材λ=58）隔热性差、升温快；混凝土、木材相对耐热。图典型材料热工性质指标钢材（一）火灾高温特性◆基本特点：属不燃材料，但导热系数大、比热低，强度损失快，耐火极限很低。◆强度随温度变化：普通低碳钢100℃略降，250℃升至最大，500℃降为常温1/2，1000℃降为零；540℃强度下降50%。◆导热系数：常温58W/(m·K)，约混凝土38倍；75℃时降至30W/(m·K)。◆临界温度与耐火极限：常用钢材临界温度540℃；无保护钢构件耐火极限仅0.25~0.5h，5~7分钟即达500~600℃扭曲坍塌。图钢结构防火涂料分类钢材（二）防火保护方法◆涂敷防火涂料：厚涂型(>7~45mm，耐火1.5~3.0h)、薄涂型(>3~7mm)、超薄型(≤3mm，2.0~2.5h)。◆包封法：外包混凝土/砌体、防火板包覆、柔性毡状隔热材料。◆水冷却法：空心钢柱内充循环冷却水带走热量（如匹兹堡美国钢铁大楼）。钢筋混凝土◆组成与共同工作：钢筋+预应力筋+混凝土；线膨胀系数相近、粘结力良好可共同受力。◆火灾高温特性：<400℃变化不大；>400℃表面混凝土酥裂、粘结破坏，承载力迅速降。◆预应力钢筋混凝土：薄弱部位；200℃预应力减45~50%，300℃失全部；高强钢丝350℃降约50%、500℃降80%以上。◆防火保护：喷涂防火涂料（预应力楼板配筋面喷5mm达2h）、涂抹砂浆；楼板钢筋保护层2.0~2.5cm、柱梁4~4.5cm。图高温作用下混凝土抗压强度变化建筑玻璃◆火灾高温特性：导热系数小致受火面与背火面热应力；局部250℃炸裂，700~1000℃很快炸裂失去隔火隔烟作用；900~950℃软化，700~800℃熔化。◆防火玻璃分类（按性能）：A类隔热型（同时满足完整性+隔热性，复合FFB）；C类非隔热型（仅完整性，单片DFB）。◆耐火等级：0.50h、1.00h、1.50h、2.00h、3.00h五级。表防火玻璃分类建筑塑料◆组成：合成树脂(30%~60%，胶结)、填料(20%~50%)、外加剂(固化/增塑/阻燃剂等)。◆分类：热塑性（受热软化可反复）、热固性（首次软化后交联固化）。◆火灾高温特性：多为可燃；燃烧热大、火焰温度高、速度快、释放大量烟及有毒气体；热分解温度200~400℃。◆防火处理（阻燃）三法：添加阻燃剂（无机氢氧化铝/镁、有机磷系/卤素）、共混、接枝。表部分塑料热分解产物、燃烧产物及发烟率木材◆组成：纤维素、半纤维素、木质素占90%；强度较高、自重小、易加工，但易燃烧。◆火灾高温特性：含水量越多、截面积越大越不易燃。100~150℃蒸发水分；150~200℃半