建筑材料构件的燃烧性能及耐火极限

2024-05-08 07:48:09    1846次浏览

一、建筑材料的燃烧性能分级

随着火灾科学和消防工程学科领域研究的不断深入和发展，材料及制品燃烧特性的内涵也从单纯的火焰传播和蔓延，扩展到了材料的综合燃烧特性和火灾危险性，包括燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度和燃烧生成物毒性等参数。国外(欧盟)在火灾科学基础理论发展的基础上，建立了建筑材料燃烧性能相关分级体系，分为 A1、A2、B、C、D、E、F七个等级。按照《建筑材料及制品燃烧性能分级》(GB 8624-2012)，我国建筑材料及制品燃烧性能的基本分级为A、B1、B2、B3;，

建筑构件主要包括建筑内的墙、柱、梁、楼板、门、窗等。一般来讲，建筑构件的耐火性能包括两部分内容：一是构件的燃烧性能；二是构件的耐火极限。耐火建筑构配件在火灾中起着阻止火势蔓延、延长支撑时间的作用。

二、建筑构件的燃烧性能

建筑构件的燃烧性能取决于组成建筑构件材料的燃烧性能。某些材料的燃烧性能因已有共识而无须进行检测，例如，铜材、混凝土、石膏等；但有些材料，特别是一些新型建材，则需要通过试验来确定其燃烧性能。通常，我国把建筑构件按其燃烧性能分为三类，即不燃性构件、难燃性构件和可燃性构件。

(一)不燃性构件

用不燃材料做成的构件统称为不燃性构件。不燃材料是指在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不徽燃、不炭化的材料，例如，铜材、混凝土、砖、石、砌块、石膏板等

(二)难燃性构件

凡用难燃烧性村料做成的构件，或用燃烧性材料做成而用非燃烧性材料做保护层的构件统称为难燃性构件。难燃烧性材料是指在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难微燃、难炭化，当火源移走后燃烧或微燃立即停止的材料，例如，沥青混凝土、经阻燃处理后的木村、塑料、水泥刨花板、板条抹灰墙等

(三)可燃性构件

凡用燃烧性材料做成的构件统称为可燃性构件。燃烧性材料是指在空气中受到火烧或高温作用时立即起火或微燃，且火源移走后仍继续燃烧或微燃的材料，例如、木材、竹子、刨花板、宝丽板、塑料等。

为确保建筑物在受到火灾危害时在一定时间内不塌，并阻止、延缓火灾的蔓延、建筑构件多采用不燃材料或难燃材料。这些材料在受火时，不会被引燃或很难被引燃，从而降低了结构在短时间内被破坏的可能性。这类材料如混凝土、粉煤灰、炉渣、陶粒、钢材、珍珠岩、石膏以及一些经过阻燃处理的有机材料等不燃或难燃材料。在建筑构件的选用上，总是尽可能地不增加建筑物的火灾荷载。

三、建筑构件的耐火极限

(一)耐火极限的概念

耐火极限是指在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受到火的作用时起，至失去承载能力、完整性或隔热性时止所用时间，用小时(h)表示。其中承载能力是指在标准耐火试验条件下，承重或非承重建筑构在一定时间内抵抗垮塌的能力；耐火完整性是指在标准耐火试验条件下，当建筑分构件某一面受火时，能在一定时间内防止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力；耐火隔热性是指在标准耐火试验条件下，当建筑分隔构件某一面受火时，能在一定时间内其背火面温度不超过规定值的能力。

(二)影响耐火极限的要素

在火灾中，建筑耐火构配件起着阻止火势蔓延扩大、延长支撑时间的作用，它

们的耐火性能直接决定着建筑物在火灾中的失稳和倒塌的时间。影响建筑构配件火性能的因素较多、主要有材料本身的属性、构配件的结构特性材料与结构间构造方式、标准所规定的试验条件、材科的老化性能、灭灭种类和使用环要乘等

1.材料本身的属性

材料木身的属性是构配件耐火性能主要的内在影响因素，决定其用途和适性。如果材料本身就不具备防火性能甚至是可燃烧的材料，就会在热的作用下出燃烧和烟气，而建筑中可燃物越多，燃烧时产生的热量越高，带来的火灾危害就大。建筑材料对火灾的影响有四个方面:一是影响点燃和轰燃的速度；二是造成》焰的连续蔓延；三是助长了火灾的热温度；四是产生浓烟及有毒气体。在其他条相同的情况下，材料的属性决定了构配件的耐火极限。当然，材料的理化力学性也应符合要求。

2.建筑构配件结构特性

构配件的受力特性决定其结构特性(如梁和柱)。在其他条件相同时，不同的结构处理得出的耐火极限是不同的，尤其是对节点的处理，例如，焊接、铆接、钉连接、简支、固支等方式；球接网架、轻钢桁架、钢结构和组合结构等结构形式；规则截面和不规则截面，暴露的不同侧面等；结构越复杂，高温时结构的温应力分布越复杂，火灾隐患越大。因此，构件的结构特性决定了保护措施选择案。

3.材料与结构间的构造方式

材料与结构间的构造方式取决于材料自身的属性和基材的结构特性，即使使用品质优良的材料，构造方式不恰当也同样难以起到应有的防火作用。例如，厚涂型结构防火涂料在使用厚度超过一定范围后就需要用钢丝网来提升涂层与构件之间的附着力；薄涂型和超薄型防火涂料若在一定厚度范围内耐火极限达不到工程要求而增加厚度并不一定能提高耐火极限时，则可采用在涂层内包裹建筑纤维布的办法来增强已发泡涂层的附着力，提高耐火极限，满足工程要求。

4.标准所规定的试验条件

标准规定的耐火性能试验与所选择的执行标准有关，其中包括试件养护条件使用场合、升温条件、试验炉压力条件、受力情况、判定指标等。在试件不变的情况下，试验条件越苛刻，耐火极限越低。虽然这些条件属于外在因素，但却是必要条件，任何一项条件不满足，得出的结果均不科学准确。不同的构配件由于其作用不同会有试验条件上的差别，由此得出的耐火极限也有所不同。

5.材料的老化性能

各种构配件虽然在工程中发挥了作用，但能否持久地发挥作用则取决于所使用的材料是否具有良好的耐久性和较长的使用寿命，在这方面，我们的研究工作有待深化和加强，尤其以化学建材制成的构件、防火涂料所保护的结构件为突出。因此，建议尽量选用抗老化性好的无机材料或那些具有长期使用经验的防火材料做防火保护。对于材料的耐火性能衰减应选用合理的方法和对应产品长期积累的实际应用数据进行合理的评估，以便在发生火灾时能根据其使用年限、环境条件来推算现存的耐火极限，从而为制定合理的扑救措施提供参考依据。

6.火灾种类和使用环境要求

由不同的火灾种类得出的构配件耐火极限是不同的。构配件所在环境决定了其耐火试验时应遵循的火灾试验条件，应对建筑物可能发生的火灾类型进行充分的考虑;引人设计程序时，应在各方面保证构配件耐火极限符合相应的耐火等级要求现有的已掌握的火灾种类有:普通建筑纤维类火灾，电力火灾，部分石油化工环境及部分隧道火灾，海上建(构)筑物、储油罐区、油气田等环境的快速升温火灾隧道火灾。