長沙隧道混凝土鋼結構耐火涂料極限測試

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《建筑構件耐火試驗方法》GB/TGB28375-2012

中華人民共和國國家標準
建筑構件耐火試驗方法 GB／T 9978—1999
3.1 耐火極限
在標準耐火試驗條件下,建筑構件,配件或結構從受火的作用時起,到失去穩定性,完整性或隔熱性時止的這段時間。
3．2 耐火穩定性
在標準耐火試驗條件下,承重或非承重建筑構件在一定時間內抵抗垮塌的能力。
3．3 耐火完整性
在標準耐火試驗條件下,建筑分隔構件當某一面受火時,能在一定時間內防止火焰和熱氣穿透或在背火面出現火焰的能力。
3．4 耐火隔熱性
在標準耐火試驗條件下,建筑分隔構件當某一面受火時,能在一定時間內其背火面溫度不超過規定值的能力。
4試驗裝置 
4．1 耐火試驗爐
耐火試驗爐應滿足5．1,5．2,5．3,6．2的要求并便于試件安裝與試驗觀察。
4.2 爐壓測量與控制設備
爐內壓力測量可采用壓力傳感器,傳感器應能準確測量靜壓頭,傳感器不應布置在易受火焰或煙氣直接沖擊的地方。爐內壓力可通過控制通風和調節煙道閘板來調節。
4．3 燃燒系統
可采用輕柴油,天然氣,煤氣或丙烷氣作為燃燒系統的燃料。燃料由貯油(氣)罐通過管道輸送到噴嘴與高壓鼓風機送來的空氣混合,噴人爐內燃燒。燃燒產生的煙氣由煙道經煙道閘板進人煙囪。
4．4 試件變形測量儀器
試件變形測量可采用機械,力學,光學或電子技術方式測量。
4. 5 加載設備
加載設備可采用液壓方式,機械方式或荷重塊方式。
加載設備應滿足下列要求：
a)加載設備應能模擬均布荷載,集中荷載,軸心荷載和偏心荷載；
b)試驗期間,試驗荷載的大小,方向應保持穩定不變；
c)設備本身變形不應對試件變形測量,熱電偶絕緣墊的使用產生影響；
d)測量設備應不影響試件背火面的空氣流通和冷卻以及妨礙其他項目的測量,觀察和操作。
4.6 約束設備

可采用液壓系統或其他加載系統作為試件的約束設備,約束設備應能為試件提供合適的邊界條件。 4.7 儀器設備的精確度
溫度測量設備：對于爐內溫升 ±15℃；
對于試件背火面溫度 ±4℃
對于試件內部溫度 ±10℃
爐壓測量設備：±3Pa
荷載測量設備：應加荷載值的 ±2.5%
時間測量設備：±2s
試件變形測量設備：對于軸向收縮或膨脹 ±0.5mm；
對于其他變形 ±2mm；
試件縫隙測量探棒：直徑6mm的 ±0.1mm；
直徑25mm的 ±0.2mm。
5試驗條件 
5.1 升溫條件
5.1.1 爐溫控制
耐火性能試驗應采用明火加熱,使試件受到與實際火災相似的火焰作用。試驗爐爐內溫度隨時間而變化,其變化規律應滿足下列函數關系：
公式 T-To=345lg(8t+1)
式中：T——升溫到t時刻的平均爐溫,℃
To——爐內的初始溫度,應在5℃~40℃范圍之內,
t——試驗所經歷的時間,min 表示以上函數的曲線,即“標準時間——溫度曲線”。

5．1．2 允許控溫偏差
a)試驗期間的爐內實際平均溫度與標準時間-溫度曲線的偏差值“d”用下式確定：
公式 d=|(A-As)/As|x100%
式中：A——實際平均爐溫曲線下的面積；
Ao——標準溫度曲線下的面積。
爐溫允許偏差為：
0min10mint〉30min時：d≤5%

面積計算的方法是：（1）的時間間隔不超過1min；（2）的時間間隔不超過2min；（3）的時間間隔不超過5min。

b)在試驗開始10min后的任何時間里,由任何一個熱電偶測得的爐溫與標準時間-溫度曲線所對應的標準爐溫不能相差±100℃。
5．1．3 爐內溫度測量
采用絲徑為0.75-1.00mm的熱電偶,其熱端伸出套管的長度不少于25mm。試驗開始時,熱電偶的熱端與試件受火面的距離應為100±10mm；試驗過程中,上述距離應控制在50-150mm之內。熱電偶應保持良好的工作狀態,累計使用20h后,應使用熱電偶校驗機校驗,符合其精度要求的方可繼續使用。熱電偶產生的電信號可經溫度變送器或直接送到記錄儀或計算機。試驗過程中標準溫度,單點溫度,平均溫度以及偏差溫度應能隨時顯示。
5．1．4 試件背火面溫度測量
采用絲徑為0．5 mm的熱電偶,其熱端應與直徑為12 mm,厚度為0.2 mm的圓形銅片的圓心焊接。銅片用長,寬均為30 mm,厚度為2．0土0．5 mm的石棉襯墊或類似材料覆蓋,該材料的密度為900土100kg／m^3,導熱系數為0．117～0．143W／(m.K)。石棉襯墊或類似材料可用耐熱膠粘貼在試件表面上,但銅片與試件表面之間不應有任何殘留膠漿。
熱電偶產生的電信號可經溫度變送器或直接送到記錄儀或計算機,試驗過程中,平均溫度,單點溫度應能隨時顯示。
5．1．5 試件內部溫度測量
采用與被測溫度范圍相適應的熱電偶。應把熱電偶安裝在試件內部選定的部位,但不能因此影響試件的性能。熱電偶的熱端應保證有50mm以上的一段處于等溫區內。
5．2 壓力條件
試驗開始5min后,爐內應達到以下規定的正壓條件：
a)水平構件——在試件底面以下100mm處的水平面上,爐壓為15 Pa±5 Pa；
b)垂直構件——在爐內3m高度,離試件表面100mm處,爐壓為15 Pa±l5Pa。
試驗開始10min后,爐內應達到以下規定的正壓條件：
a)水平構件——在試件底面以下100mm處的水平面上,爐壓為17Pa±l3 Pa；
b)垂直構件——在爐內3 m高度,離試件表面100mm處,爐壓為17 Pa±l3Pa。
5．3 加載條件
5．3．,1 試驗荷載
承重構件的試驗荷載應按國家有關設計規范來確定,并在試驗報告中予以說明。對于按實際使用情況確定的試件的試驗載荷,應按有關設計單位正式提供的技術依據來確定并在試驗報告中予以詳細說明。
5．3．2 加載型式
承重構件的加載型式如下：
a)墻——垂直加載。荷載沿著試件的整個寬度,通過加載梁均勻施加或用千斤頂在選定的各點上施加。
b)梁——垂直加載。在梁的計算跨度的l／8,3／8,5／8和7／8處四點加載,加載點的最小間距為1 m。荷載應通過荷載分配板傳遞到梁上,分配板的寬度不超過100mm。
c)柱——垂直加載。中心受壓柱應沿試件軸線方向加載；偏心受壓柱應采用偏心加載與軸心加載相結合的方法進行加載。
d)樓板,屋頂——均勻加載,其任何單點的荷載不應超過總荷載的10％o如果必須模擬集中荷載,加載頭與樓板或屋頂表面之間的接觸面積分別不大于400cm^2或總表面積的16％。
5．4 受火面
墻——一面受火；
梁——兩側和底部三面受火；
柱——垂直方向的所有面受火；
樓板,吊頂與屋頂——下面受火。
6試件要求 
進行耐火試驗時,試件應與該試件實際使用情況相同。
6．1 結構
試件所用的材料,制作工藝,拼接與安裝方法應足以反映相應構件在實際使用中的情況。為使試驗能夠進行而作的安裝型式的修改應對試件無重大影響,并應對修改作詳細說明o
6．2 尺寸

試件應與實際使用的尺寸相同。如果構件大于試驗爐所能容納的尺寸,則該試件在爐內暴露部分的尺寸不應小于下列規定：
a)墻：高3 m,寬3 m；
b)梁：計算跨度4m；
c)柱：高3m；
d)樓板,吊頂與屋頂：長4m,寬3 m。
6．3 數量
試件數量為1個,按實際約束／邊界條件進行試驗。通常情況可按無約束／邊界條件進行試驗。
a)墻：兩側都要求耐火的不對稱結構構件,應分別對兩側進行試驗。如果預先能夠確定其中一側為耐火薄弱面,也可進行一次試驗,但耐火薄弱面應作為受火面；
b)梁：按實際約束條件進行試驗,通常情況按無約束條件進行試驗；
c)柱：按實際約束條件進行試驗；
d)樓板,吊頂與屋頂：按實際約束條件進行驗證,通常情況按無約束條件進行試驗。
7 試驗程序 
7．1 試驗的開始與結束
試驗開始前要記錄環境溫度。當試驗爐內接近試件中心的熱電偶記錄到50℃時,便可將其作為試驗開始時間。同時,所有手動和自動的觀察測量系統都應開始工作。
試驗應按5．1—5．3,6．1—6．3,7．2,7．3,8．1,8．2的有關要求進行測量和記錄。當試驗中試件出現8．1a),8．1b),8．2中所規定的一條或幾條時,試驗應立即終止；或雖沒有出現8．1a),8．1b)和8．2中所規定的任何一條,但已到達預定的時間,試驗也可結束。
7．2 加載和約束應用
7．2．1 加載的應用
承重構件應在開始試驗前15 min加載到確定值。在試驗過程中,荷載誤差不應超過確定值的土5％。加載系統應具有快速響應能力,以保持荷載穩定。試驗結束后,如果試件尚未損壞,應立即卸載。

7．2．2 約束的應用
根據試件的設計,相應的約束力可由試件框架提供,該試件的邊緣與框架的間隙要用硬性材料堵塞。約束也可利用液壓系統或其他加載系統來施加。
7．3 測量與觀察
7．3．1 爐內溫度測量
爐內溫度測量應按5．1．1,5．1．2和5．1．3的規定進行,溫度應連續測量。熱電偶布設的規定如下：
水平或垂直分隔構件：試件表面每1．5m^2至少有一個熱電偶,熱電偶總數不少于5個；
橫梁：在每隔1 m的長度上至少有兩個熱電偶,熱電偶總數不得少于6個。
柱子：在每隔1 m的高度上至少有一個熱電偶,熱電偶總數不少于6個,呈螺旋形布置。
7．3．2 爐內壓力測量
爐內壓力測量應按4．2和5．2的規定進行,測量應連續進行或每隔2 min測量一次。
7．3．3 荷載測量
荷載測量應按5．3的規定進行,應記錄荷載性質,施加方法和試件支撐不住荷載的時間。
7．3．4 試件背火面溫度測量
試件背火面的溫度測量應按5．1．4規定進行,溫度應連續測量。熱電偶的布設規定如下：
水平或垂直分隔構件,熱電偶數量不得少于5個,其中一個設在試件的中心,其余分設在試件各四分之一部位的中心。
熱電偶應距離接縫,邊緣,螺栓,螺釘頭以及金屬連接件至少50mm。
對于瓦垅或肋形結構,熱電偶的數目可以增加,最厚處和最薄處的熱電偶數目應相同,但試件槽溝或凸脊的尺寸滿足熱電偶與該試件表面完全接觸。
7．3．5 試件內部溫度測量
試件內部溫度應按5．1．5規定進行,溫度應連續測量。
7．3．6 試件變形測量
試件變形測量應按4．4的規定進行,變形應連續測量。
墻——加載開始至試驗結束,測量其中心點水平方向的變形值；
板——加載開始至試驗結束,測量其中心點垂直方向的變形值；
梁——加載開始至試驗結束,測量其跨度中間的變形值；
柱——加載開始至試驗結束,測量其軸向變形值。
7.3.7 試件完整性測量
a)在試驗過程中,當試件有火焰和氣體在孔洞或其他空隙出現時,都應在這些出現處用棉墊進行測量。棉墊與試件之間保持20～30mm的距離并應將棉墊中心靠近裂紋,測量時間10～30s。如果棉墊前一次使用時已經吸潮或被燒焦,就不應再使用。
棉墊尺寸為長100mm,寬100mm,厚30mm。棉墊應由新的,未染色的柔軟棉纖維制成,不應混有人造纖維,其重量為3-4g。
棉墊使用前應先放入105℃±5℃的干燥箱中,干燥時時間不得少于30min。干燥后在干燥箱內存放24h。在進行完整性測量時,應將棉墊安裝在框架內。
棉墊試驗不適用于爐內負壓區。如果試驗裂縫或開口在負壓區,可采用臨時增加爐壓的方法進行完整性測量。
b)在試驗過程中,當試件的背火面出現貫通至試驗爐內的裂縫時,可以使用直徑為6 mm±0.1mm和直徑為25mm±0.2mm的不銹鋼探棒進行完整性測量。
7．3．8 試驗現象觀察
觀察試件在試驗過程中的變形,開裂,熔化或軟化,剝落或燒焦等現象。如果有大量的煙霧從背火面冒出,應進行記錄,但耐火試驗不檢驗這些煙霧的危險性。
8耐火極限判定條件 
試驗過程中當8．1,8．2條中規定的任一項出現時,則表明試件達到耐火極限。
耐火極限以小時計,小數點后保留兩位有效數字。
8．1 非承重構件
a)失去完整性。按7．3．7的規定進行測量,當棉墊被點燃或背火面竄火達10s以上時,則認為試件失去完整性；當試件背火面出現貫通至試驗爐內的裂縫,直徑6 mm的探棒可以穿過裂縫進入爐內且探棒可以沿裂縫長度方向移動不小于150mm,或直徑25mm的探棒可以穿過裂縫進入爐內時,則認為試件失去完整性。
b)失去隔熱性。試件背火面的平均溫升超過試件表面初始平均溫度140℃或背火面上任何溫升超過該點初始溫度180℃時,則認為試件失去隔熱性。
8．2 承重構件
a)失去穩定性。在試驗過程中試件發生垮塌；或梁板構件的最大撓度,柱構件的軸向變形,柱構件的軸向變形速率超過規定值時,則表明試件失去穩定性。即：
梁或板構件的最大撓度超過L／20(mm),L為試件計算跨度,單位：mm。
柱構件軸向變形大于h／100(mm)或軸向變形速率大于3 h／1 000(mm／min)后, h為柱構件在加栽后,耐火試驗前的初始受火高度,單位：mm。
b)當承重構件同時起分隔作用時,還應按8．1的規定進行判定。