东北落叶松耐火性能的试验研究

为了研究木材的耐火性能,对14个东北落叶松实木试件进行了燃烧试验.对其中一半的试件采用YS-W0012型阻燃剂涂刷处理,研究阻燃剂对木材耐火性能的影响.试件共分成四组,分别燃烧15min、30 min、45 min及60 min.通过在试件不同深度插入热电偶获得试件燃烧60 min内不同点处的温度—时间曲线.结果表明,在同一燃烧时间试件内部离表面距离越远温度越低.同时对试件的炭化深度和炭化速率进行了研究.试验结果表明,木材的炭化速率是可预测的,对木材表面采用YS-W0012型阻燃剂涂刷处理后,在曝火的早期阶段木材的耐火性能有一定的改善.     

铝木复合耐火窗窗框阻燃性能研究

为提高铝木复合窗的耐火性能,对木材阻燃性能进行研究。以热释放速率、热释放总量、总产烟量和质量损失为评价指标,对比了阻燃剂浸泡时间、木材种类和阻燃剂种类对木材燃烧性能的影响。试验结果表明,木材在阻燃剂中浸泡时间越长,其阻燃效果越明显;樟子松由于载药量大,后期燃烧性能更好;经阻燃剂6505浸泡后的木材综合性能较好,可作为后续耐火窗生产的备选阻燃剂之一。     

一种磷类防火涂料对花旗松力学性能和吸水性能的影响

通过顺纹抗压、顺纹抗剪和横纹抗拉等强度试验以及吸水性试验,研究了一种磷类防火涂料对花旗松力学强度性能和吸水性能的影响。材性试验结果表明,在实际工程结构设计中可不考虑该防火涂料对木材顺纹抗压强度、顺纹抗压弹性模量、顺纹抗剪强度、横纹抗拉强度材性指标的折减。吸水性试验结果表明,全涂刷后的试件,其吸水性在7 h内低于对照组试件,证明了该防火涂料具有一定的防水性。但浸泡24 h后其吸水性与对照组试件没有明显差别,说明其防水性已失效。     

钢填板-螺栓连接胶合木框架结构耐火试验与有限元分析

为研究钢填板-螺栓连接胶合木框架在火灾条件下的炭化情况和破坏模式,对常温下1榀单跨木框架试件的承载力和ISO 834标准升温条件下3榀单跨木框架试件的持荷耐火极限进行了试验研究,考察了持荷水平、隅撑设置对木框架耐火极限的影响。试验结果表明:炭化层的收缩和剥落会导致防火涂料对金属连接件的覆盖作用失效,从而加剧螺栓周围木材的炭化;未受火的对比试件的破坏模式为木梁跨中区域梁底木材顺纹受拉破坏,受火试件的破坏模式为梁端螺栓密集区域的木材横纹剪切破坏;与高持荷水平试件相比,低持荷水平试件具备更好的耐火性能,当试件的持荷水平由30%下降至10%时,其耐火极限提高了13min;框架中的隅撑提高了试件的抗火性能,减小了木梁的跨中弯矩和梁端剪力,使木梁的破坏模式由梁端脆性剪切破坏向跨中延性弯曲破坏转变,试件持荷水平为30%时,隅撑使试件的耐火极限提高了6min。在ABAQUS有限元软件中采用温度场-结构场顺序耦合分析方法和子程序定义木材本构关系,能较为准确地模拟火灾条件下胶合木框架的温度场分布和破坏模式,采用模拟木节的精细化建模方法可显著提高有限元分析结果的精度;有限元分析模型中木梁底部的木材单元因炭化而逐渐丧失承载力,导致木梁中和轴随受火时间的延长而上移。     

正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响：随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。     

阻燃沥青混合料阻燃抑烟性能及路用性能研究

设计沥青混合料直接燃烧试验,以试件燃烧时间、表面温度为指标评价阻燃剂对沥青混合料阻燃性能的影响;提出试件燃烧时烟雾面积的计算方法,以烟雾面积大小判别阻燃剂的抑烟效果;设计沥青混合料的路用性能试验,评价阻燃剂对沥青混合料路用性能的影响.结果表明:阻燃剂掺量越大,沥青的氧指数越高,沥青混合料试件的燃烧时间越短,表面温度越低,抑烟性能越好.阻燃效果较好的酸性阻燃剂会显著降低沥青混合料的高温稳定性和水稳定性.阻燃剂在沥青铺面工程中的适用性必须综合考虑其对沥青混合料阻燃性能和路用性能的影响.     

太原植物园进口胶合木材性试验及应用研究

太原植物园温室结构体系为胶合木网壳结构,胶合木构件全部采用欧洲胶合木,材质等级为GL-28h,与国内胶合木材性有差异,胶合木材料参数及设计强度均需要通过试验确定.对胶合木分别进行了顺纹抗拉、顺纹抗压和横纹抗压试验,得到试件的弹性模量、比例极限强度、极限强度;进一步计算得到规格材材料的强度标准值,最终确定胶合木的强度等级...     

高温辐射下的沥青混合料阻燃耐火性能

采用锥形量热仪和马弗炉燃烧试验模拟隧道火灾的高温辐射条件,研究热辐射条件下复配阻燃剂对沥青混合料的阻燃耐火性能的影响。采用70#道路石油沥青,沥青混合料设计采用AC-13级配,油石比5.2%。制备阻燃沥青混合料时以阻燃剂替代部分矿粉,并按照规范制备复配阻燃沥青混合料马歇尔试件。试验结果表明:添加复配阻燃剂后,沥青混合料的点燃时间和烟气释放时间延迟,热量和烟气释放速率明显降低,稳定度和燃烧后残留稳定度均有所提高。复配阻燃剂有效提升了高温辐射条件下沥青混合料的阻燃抑烟和耐火性能。     

木材炭化速率及其影响因素分析综述

木材是一种可再生和循环利用的绿色建筑材料,越来越多地应用于现代居住和公共建筑中。木材属于可燃材料,在受火时经历了热解、气化和燃烧等过程,炭化层的形成为内部材料提供了阻氧与滞热作用。木结构建筑在应用中所面临的最大问题就是其耐火性能,而耐火性能主要与木材炭化速率有关,各国规范对炭化速率的计算方法与取用存在着一定的差异。为了更好地了解木材的炭化速率及其影响因素,在已有的研究成果和文献基础上,总结归纳了影响木材炭化速率的主要材料特性和外部因素,其中材料特性包括木材的密度、含水率、化学成分、木纹方向以及尺寸效应,外部因素包括受火温度和氧浓度。最后讨论分析每种影响因素对炭化速率的影响,供今后实际工程抗火设计参考。     

木结构建筑胶合木楼板耐火性能试验研究

为研究木结构建筑中正交胶合木(CLT)楼板耐火性能，通过两组四块CLT楼板池火对比试验，探究不同油盘直径池火火源及CLT楼板试件不同截面厚度对CLT楼板耐火性能的影响。结果表明，CLT楼板在池火持续加热燃烧过程中，木材热解产生可燃气体被池火火焰点燃，使试件受火面火焰两次增大并蔓延至构件边缘；随着油盘直径增大，CLT楼板耐火时间明显缩短，耐火性能显著降低；截面厚度为20mm的CLT楼板池火试验过程中均被烧穿，平均炭化速度最高达1.538mm/min。截面厚度为25mm的CLT楼板受火45min时均未烧穿，有效阻挡火焰向背面蔓延。适当增加构件厚度，其构件耐火性能明显提高。     

清式木结构建筑斗拱耐火性能的试验研究

通过3攒清式木结构斗拱耐火性能的足尺明火试验,研究不同防火处理方式对斗拱耐火性能的影响规律。选取单翘单昂五踩平身科斗拱为研究对象,火源采用木垛火。结果表明：明火试验中,斗拱试件单才瓜拱、单才万拱、厢拱等组件首先被引燃且燃烧持续时间最长,炭化较严重。未进行表面处理的斗拱组件燃烧火焰与木垛火源叠加,火苗高度较高;组件阻燃涂料浸渍的斗拱试件受火过程中组件木材未被引燃。随着受火时间增加,不同位置的温度大部分有不同程度的升高,不同试件距边缘相同位置处的温度变化规律大致相近。各组件沿其轴线方向的炭化不均匀,且各组件炭化速度与空间位置和原始尺寸有关。翘、单才瓜拱、厢拱、单才万拱和外拽枋等组件的宽度和高度方向的炭化速度均较高。表面未处理试件各组件炭化速度为0.5～1.0mm/min,表面喷涂阻燃涂料试件各组件炭化速度为0.1～0.9mm/min,组件采用阻燃涂料浸渍处理试件各组件炭化速度为0.1～0.7mm/min。     

基于炭化速度的梁柱木构件防火设计方法研究

由于缺乏对木结构火灾性能的系统研究,现行国家标准《木结构设计规范》(GB 50005-2003)(2005版)和《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)仅对木结构构件的耐火极限进行了相关规定,没有涉及木材的燃烧机理、炭化速度以及木构件耐火极限的计算方法,限制了木结构向多层和大跨方向的发展。本文较系统地研究了我国工程常用树种的燃烧性能和炭化速度,得到了木材炭化速度计算式,提出了与试验结果吻合的木构件基于炭化速度的防火设计方法,为相关标准的制修订提供依据,为木结构在我国的推广应用提供支撑。     

基于无损检测的梁柱式木框架受火后剩余承载力研究

为利用无损检测评估木框架受火后剩余承载力,进行了两榀梁柱式木框架受火试验、阻抗仪无损检测试验以及火灾后剩余承载力试验研究,了解不同受火时间下木框架炭化速度、破坏形态和剩余承载力的变化规律,并采用ABAQUS软件对受火后木框架进行数值模拟分析,验证其极限承载力及破坏规律。研究结果表明：受火后木框架构件梁柱炭化速度相差不大,其炭化速度随受火时间的增大而减小;受火后木材材性参数与阻抗值存在一定的线性回归关系;考虑小试件强度转化为构件强度的影响因素后,受火后木框架构件材性参数亦可通过阻抗值获得;受火后木框架极限承载力明显降低,最终为梁跨中底部拉裂破坏;结合无损检测手段获得的受火后木框架构件材性参数,进行有限元模拟的结果与试验吻合,因此采用无损检测对受火后木框架剩余承载力评估是可行的。     

四面受火胶合木中长柱耐火极限试验研究

通过4组10根胶合木中长柱四面受火的耐火极限试验,研究截面尺寸、持荷水平、阻燃涂料等对胶合木中长柱耐火极限的影响规律。通过理论分析提出了胶合木中长柱基于炭化速度的耐火极限计算方法,并采用有限元软件建立了胶合木柱热力耦合数值分析模型。结果表明,随着持荷水平增加,四面受火胶合木柱耐火极限明显降低,当持荷比由30%增加至50%时,耐火极限平均降低24.5min;随着截面尺寸增加,四面受火胶合木柱耐火极限显著提高,当截面尺寸由200mm×200mm增加至300mm×300mm时,耐火极限平均增加28.0min;当胶合木柱表面采用阻燃涂料涂刷后,耐火极限平均增加4.0min。胶层、持荷水平和截面尺寸对试件内部距离边缘相同位置处的温度变化无明显影响,表面涂抹阻燃涂料可稍降低试件内部温度的上升速度。垂直胶层方向和平行胶层方向的炭化速度无明显差异,有阻燃涂料处理的木柱炭化速度略小于无阻燃涂料处理的木柱炭化速度。基于剩余截面法计算的四面受火胶合木中长柱耐火极限计算值与试验值的相对误差绝对值的平均值为6.5%,基本满足工程精度要求。有限元模拟得到的耐火极限与试验值的平均相对误差为8.6%,也满足工程精度要求。     

传统地仗保护圆木柱受火后力学性能的试验研究

传统木结构建筑的防火性能是制约其长期安全使用的重要因素。通过6组18根不同表面处理圆木柱受火后力学性能的对比试验研究,分析不同表面处理不同受火时间后圆木柱剩余承载力、初始刚度和炭化速度的变化规律,了解不同表面处理对圆木柱受火后力学性能的影响规律。结果表明,未受火对比试件和受火时间较短的圆木柱均呈轴压破坏特征,受火时间较长圆木柱呈偏压破坏特征。受火后试件剩余承载力较未受火对比试件降低5.3%~80.2%,降低幅度与受火时间成正比、与截面尺寸成反比;传统地仗保护试件剩余承载力损失程度明显小于表面无处理试件和表面涂抹防火涂料试件。受火后圆木柱初始刚度显著降低,降低幅度随受火时间增加而增加,有传统地仗保护试件降低幅度小于表面无处理试件。传统地仗保护试件受火炭化后表面有一层白色覆盖物,其炭化速度小于表面无处理试件。数值模拟结果与试验结果符合较好,可供传统历史木结构受火后的评估鉴定。     

木梁三面受火后力学性能的试验研究

木梁三面受火后截面分为三个区:外侧为炭化层,承载力完全丧失;中间为高温分解层,承载力明显劣化;内部为正常层,承载力无影响。通过4组15根木梁三面受火后力学性能的对比试验研究,了解不同受火时间后木梁剩余承载力、破坏形态和炭化速度的变化。研究结果表明,三面受火后木梁初始刚度明显降低,剩余承载力显著减小。三面受火后木梁承载力下降原因主要包括:受火后木梁表面炭化使有效面积减小,中和轴上升;受火后靠近炭化层的高温分解层木材强度明显劣化。由于角部遭受两个方向的热传递,使木梁下角部炭化加速后变为弧形。随着受火时间增加,木梁炭化速度有所降低;且竖向炭化速度略大于水平炭化速度。     

四面受火木柱耐火极限的试验研究

通过6根四面受火木柱耐火极限的对比试验,研究不同持荷水平、是否采用石灰膏抹面对木柱耐火极限的影响。研究结果表明,四面受火木柱耐火极限随着荷载水平的增加而明显降低。采用石灰膏抹面后,其耐火极限有所增加。石灰膏抹面能有效降低四面受火木柱内的温升梯度,延缓木柱开始炭化的时间,降低炭化速度。     

Charring model for timber frame floor assemblies with void cavities

Design models of timber structures in fire usually take into account the loss in cross section due to charring of wood and the temperature-dependent reduction of strength and stiffness of the uncharred residual cross section. For timber frame wall and floor assemblies with void cavities, only a little information is available. In the first part of the paper, the results of an extensive FE-thermal analysis on initially protected timber beams exposed to fire on three sides, after the fire protection has fallen off (post-protection phase), are presented. The FE-thermal analysis verified by fire tests on protected timber specimens exposed to one-dimensional charring permitted the analysis of the main parameters, which influence charring during the post-protection phase. Based on the FE-results, a charring model for timber frame floor assemblies with void cavities has been developed and is presented in the second part of the paper. The charring model takes into account the influence of high temperature during the post-protection phase as well as the heat flux superposition on the charring rate of the timber beams exposed to fire on three sides.     

APP在AS树脂中的应用研究

将AP／MEL及APP／TRE膨胀阻燃体系分别应用到AS树脂中，燃烧时能形成微孔膨胀炭层，实验表明它们具有明显的阻燃效果，而且表现出很好的磷－氮协同阻燃效应，氮－磷协同效应配比随阻燃剂用量改变而变化，通过TG分析，AS树脂参与体系的成炭反应。     

木结构火灾性能研究进展

在已有木结构火灾性能研究资料基础上,分析和总结了木结构火灾特征、木材炭化机理和微观结构变化、木材炭化速度模型、受火木构件剩余承载力、持荷木构件耐火极限等研究现状,并提出了需要进一步研究的重点。