建築材料第13章建築防火材料

2021-03-04 09:35:21 字數 4951 閱讀 7986

第一節建築材料對火的反應特性

第二節阻燃技術及防火塗料

第三節建築內部裝修防火

第四節鋼、木結構的防火措施

第五節防火塗料的施工要求

第一節建築材料對火的反應特性

一、建築材料的分類

在建築工程中,各種建築材料的性質、效能、規格、品種等因素將直接影響房屋的使用、堅固和耐久性,也影響著建築的結構形式和施工方法。

尤其是建築材料的耐火效能決定了建築物的耐火等級;建築材料的燃燒效能是決定**難易程度及火災擴大蔓延速度的基本因素之一。

1.按照基本成份,建築材料的分類如表所示。

2.按其在建築中的主要用途可分為:

結構材料、構造材料、防水材料、絕熱材料、吸聲材料、衛生工程材料、其他特殊材料。

3.按照燃燒效能可分為:

不燃性建築材料(a級)、

難燃性建築材料(bl級)、

可燃性建築材料(b2級)

易燃性建築材料(b3級)四級。

建築材料的燃燒效能依據其在明火或高溫作用下,材料表面的著火性和火焰傳播性、發煙、炭化、失重以及毒性生成物的產生等特性來衡量。

(1)不燃性建築材料(a級)

不燃性建築材料(a級)是指按gb5464檢驗方法對建築材料進行檢驗,若試樣表面、試樣中心、爐內的平均溫公升未超過50℃,平均持續燃燒時間不超過20s,平均失重未超過原試樣的50%,則該材料可定為不燃性建築材料。

(2)難燃性建築材料(bl級)

難燃性建築材料(bl級)是指按gb8625檢驗方法對建築材料進行檢驗,若試樣燃燒的剩餘長度平均值大於150mm,其中沒有乙個試樣的燃燒剩餘長度為零。且沒有一組試驗的平均煙氣溫度超過200℃,則該材料可定為難燃性建築材料。

(3) 可燃性建築材料(b2級)

可燃性建築材料(b2級)是指按gb8626檢驗方法對建築材料進行檢驗,若試樣符合下述規定均可確定為可燃性建築材料,一是對下邊緣未加保護的試件,在底邊緣點火開始後的20s內,五個試件火焰尖頭均未到達刻度線;二是下邊緣加以保護的試件,除符合上述規定外,在附加一組表面點火試驗,在點火開始後的20s內,五個試件火焰尖頭均未到達刻度線。

(4)易燃性建築材料(b3級)

易燃性建築材料(b3級)是指當建築材料按gb8626試驗方法進行檢驗未通過時,即可定為易燃性建築材料。

金屬材料和無機材料屬於不燃性建築材料,如鋼、鐵、磚瓦、陶瓷等;

有機材料屬於可燃性建築材料,如木材、瀝青、塑料等;

複合材料屬於難燃性建築材料。

《建築材料燃燒效能分級方法》gb8624-2006將建築材料按照燃燒效能可以分為:

a1級、a2級---------對應老規範a級

b級、c級對應老規範b1級

d級、e級對應老規範b2級

和f級對應老規範b3級

見表13-2。

二、主要建築材料對火的反應

建築材料的耐火效能是指材料在受到火燒或高溫作用下的燃燒效能和抵抗火燒的時間長短。一般來講,不燃性建築材料具有較好的耐火效能,如混凝土、磚瓦等。但有些材料雖具有不燃性,但在火災的高溫作用下,材料的溫度公升高到某一範圍(或到達某一級限值)時,強度便大幅度的下降。

如鋼材在20℃時強度為4500kg/cm2,在485℃時為2780kg/cm2,幾乎降到原來的50%,而到614℃時,鋼材強度就只有700kg/cm2,幾乎失去承載能力。

為了提高金屬結構的耐火效能,就必須設法推遲金屬結構材料達到極限溫度的時間,其方法是在構件表面粘隔熱的保護層。

(一)木材

木材在建築上多用作建築結構材料和裝飾裝修材料。

1.木材**燃燒形式

(1)用明火點燃

木材是可燃性的建築材料。木材在溫度公升高的同時分解出可燃氣體。不斷地用明火加熱,木材將連續地分解可燃氣體。

當分解的可燃氣體達到一定的濃度(**下限)以後,便開始燃燒。這種用明火加熱使木材發焰燃燒的現象,叫點燃。明火點燃的最低溫度,叫燃點。

一般條件下,木材的燃點介於240~270℃之間,略低於無焰燃燒溫度。

(2)加熱自燃

加熱自燃,是在火焰與可燃物接觸不到的條件下,靠火焰熱輻射使周圍的可燃材料受熱、分解、公升溫並達到可燃物發火自燃的溫度,使之發火自燃。

木材自燃的溫度在400—700℃之間。

一般有機可燃物大多受熱後放熱,並在到達某一溫度以後,還要進一步提高放熱的速度使自身的溫度不斷上公升,木材溫度達到210℃以後,停止外部加熱,並把它維持20~30min左右,木材的放熱速度同樣也可以迅速提高,這就是說,溫度雖然不高,僅僅到達2l0℃的木材,由於通風散熱的條件不好,使木材在較低溫的條件下,也存在著發熱**的危險。

2.木材燃燒的速度

木材燃燒的速度,是用木材顏色的變黑,即炭化擴充套件的深度來計算。木材燃燒速度的單位採用mm/min。

實驗表明,木材本色與炭化層黑色之間分界處的溫度,約等於300℃。

影響木材燃燒速度的因素:

①木材的密度大時,燃燒的速度緩慢;木材的濕度大時,燃燒的速度也緩慢。

②木材受熱的溫度高,而且通風供氧的條件良好時,木材的燃燒速度也將加快。

得出:木材是易燃的建築材料,故在有火災危險的地方,要做好木材的防火處理。

木材的防火處理,通常是將防火塗料塗刷於木材表面,也可把木材放入防火塗料槽內浸漬。以增強木材的耐火效能。

(二)人造木板

人造木板是以木材為主要原料,或以加工過程中剩下的邊皮、碎料、刨花、木屑等廢料進行加工處理而製成的板材。

在建築上廣泛用作裝飾材料、吸聲材料等。品種主要有膠合板、纖維板、木絲板和刨花板。

1.膠合板

常用闊葉樹薄板縱橫膠結壓成,有3層、5層、7層等厚之分。其燃燒效能與粘合劑有關。使用酚醛樹脂,三聚氰銨樹脂作粘合劑的,防火性好,不易燃燒。

使用尿素樹脂作粘合劑的,因其中摻有麵粉,所以防火性差,易於燃燒。

難燃膠合板,是用磷酸銨、硼酸和氯化鉛等阻燃劑浸漬過的薄板製造的。

2.纖維板

燃燒性取決於粘合劑。使用無機粘合劑,得到難燃的纖維板,隨著使用不同樹脂作粘合劑,得到易燃或難燃的纖維板。

3.複合板

複合板是根據質輕、隔熱、高強及經濟等條件,設計製造的一種新型板材,是由板心材和板麵材組成的。

從防火要求來講,面材應採用耐火,難燃及導熱性差的板材。板心材應採用難燃、耐熱的材料。

4.木絲板、刨花板

木絲板、刨花板是以木絲或刨花與水泥混合、壓制而成的是易燃材料的難燃處理。

(三)金屬材料

金屬材料因其具有較好的抗拉、抗壓強度,大量地用於建築上。

鋼材在建築上主要用作結構材料。

鋼材的變形極限溫度720~733℃,在此高溫條件下,結構將出現明顯的熱膨脹和桁架變形,以致造成區域性或整幢房屋建築的燒損性倒塌。

當火災溫度控制在600℃以下時,鋼材強度雖然稍有下降,只要稍加修理和加固,仍可重新恢復到受火災前的強度,重新使用。

用鋼材作為結構材料,都應用耐火效能好的建築材料加以保護,以免鋼材直接受到火燒。

鋁、鉛、鋅、銅等非鋼製品的金屬材料,在現代建築中,大量用作室內裝修和裝置,具有不燃性,但根據火災規模大小的不同,相應地會出現不同程度的強度下降和變形;

(四)混凝土和鋼筋混凝土

1.普通混凝土

普通混凝土是由水泥、砂、石和水按一定比例配合,經養護硬化後,製成的人工石材。水泥為膠結料,砂、石為骨料。

混凝土在高溫作用下,溫度不超過300℃時,強度變化不明顯;溫度在400~500℃時,開始出現裂縫,強度下降50%;溫度在600~700℃時,強度下降較多;溫度在800~900℃時混凝土酥裂破壞,強度幾乎喪失。

混凝土的耐火性主要取決於它的骨料和水泥。骨料與水泥之間,由於溫度變形不同,而促使內部結構酥裂破壞造成混凝土強度降低。實驗表明:

石灰石骨料比花崗石骨料混凝土耐火,水泥用量少比水泥用量多的耐火,水泥標號高比水泥標號低的耐火。

2.加氣混凝土

加氣混凝土是採用水泥、磨油的水淬礦渣和細紗三種原料加水調成稠漿,並加鋁粉產生氣泡,使體積膨脹,等凝固後切割成型,經高壓蒸氣養護而製成。主要用作屋面和牆體構件,也可作樓板。

加氣混凝土在高溫作用下,隔熱性能良好。加氣混凝土比較耐高溫。在600~700℃的高溫作用下,強度一般不會降低,但當溫度大於800℃時就會產生嚴重的龜裂,使強度急劇下降。

加氣混凝土經大火燒烤後,一般都不能再繼續使用。

3.鋼筋混凝土

普通混凝土的抗壓性能好,但抗拉效能較差,一般只有抗壓強度的十分之一。鋼筋的抗拉效能極好,將鋼筋放置在混凝土構件的受拉區,拉力由鋼筋來承受,混凝土則主要承受壓力,這樣鋼筋靠混凝土的粘著力,雙方共同工作,從而提高了構件的抗壓、抗拉能力,同時也發揮了材料的各自效能和特點。

鋼筋混凝土是比較耐火的,鋼筋外包著混凝土起到了保護層的作用,不致因燃燒而很快達到鋼筋的危險溫度。在受熱溫度低於400℃時,鋼筋與混凝土兩者尚能共同工作。溫度繼續公升高,表面混凝土酥裂.構件變形加大,兩者的粘著力受到破壞,鋼筋失去保護層,從而使構件承載力下降甚至垮掉。

4.預應力鋼筋混凝土

所謂預應力鋼筋混凝土,就是在外荷載作用之前,先對混凝土中的鋼筋預加應力,造**為的應力狀態,使它能在外荷載作用以後,部分地或全部地抵消外荷載引起的應力,從而使構件在使用階段的拉應力顯著減少,延緩或避免裂縫的出現。

預應力鋼筋混凝土比普通鋼筋混凝土構件的耐火效能差。當預應力鋼筋混凝土構件加熱到200℃時,其預應力減少45~50%,加熱到300℃時,就會失去全部預加應力。

(五)塑料材料

塑料製品主要用於室內裝修和裝置上,如地面磚、地板革、桌布、天花板、防水、隔熱材料等。塑料是以合成樹脂為主要原料,加入填充劑、增塑劑、潤滑劑、顏料等製成的一種高分子有機物。

目前,塑料大致可分為熱塑性樹脂和熱硬化性樹脂。前者大約在100℃軟化變形,容易熱分解;後者在100~150℃軟化,兩者超過300℃開始燃燒。

塑料是一種高分子合成材料,含碳量比木材高得多,燃燒時其發熱量也高,比相同數量的木材燃燒時燒損程度嚴重。同時,塑料燃燒時產生的煙氣,含有一定的氫氰酸和氨等有毒氣體,對人的生命會造成危害。建築中大量使用塑料,在火災條件下,會嚴重影響人員的安全疏散。

(六)窗玻璃

玻璃在700~800℃時開始軟化,到900~950℃時熔化。然而,在火災時,窗玻璃由於受熱膨脹變形,又受到窗框的限制,早在250℃左右便開裂破碎了。對有火災危險或經常受高溫的窗玻璃,可採用復合防火玻璃或夾絲玻璃,以起到防火隔熱和防止玻璃炸裂後脫落。

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