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《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》GB/TGB28375-2012
中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)
建筑構(gòu)件耐火試驗方法 GB／T 9978—1999
3.1 耐火極限
在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗條件下,建筑構(gòu)件,配件或結(jié)構(gòu)從受火的作用時起,到失去穩(wěn)定性,完整性或隔熱性時止的這段時間。
3．2 耐火穩(wěn)定性
在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗條件下,承重或非承重建筑構(gòu)件在一定時間內(nèi)抵抗垮塌的能力。
3．3 耐火完整性
在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗條件下,建筑分隔構(gòu)件當(dāng)某一面受火時,能在一定時間內(nèi)防止火焰和熱氣穿透或在背火面出現(xiàn)火焰的能力。
3．4 耐火隔熱性
在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗條件下,建筑分隔構(gòu)件當(dāng)某一面受火時,能在一定時間內(nèi)其背火面溫度不超過規(guī)定值的能力。
4試驗裝置
4．1 耐火試驗爐
耐火試驗爐應(yīng)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(shè)備
爐內(nèi)壓力測量可采用壓力傳感器,傳感器應(yīng)能準(zhǔn)確測量靜壓頭,傳感器不應(yīng)布置在易受火焰或煙氣直接沖擊的地方。爐內(nèi)壓力可通過控制通風(fēng)和調(diào)節(jié)煙道閘板來調(diào)節(jié)。
4．3 燃燒系統(tǒng)
可采用輕柴油,天然氣,煤氣或丙烷氣作為燃燒系統(tǒng)的燃料。燃料由貯油(氣)罐通過管道輸送到噴嘴與高壓鼓風(fēng)機送來的空氣混合,噴人爐內(nèi)燃燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣由煙道經(jīng)煙道閘板進(jìn)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(xué),光學(xué)或電子技術(shù)方式測量。
4. 5 加載設(shè)備
加載設(shè)備可采用液壓方式,機械方式或荷重塊方式。
加載設(shè)備應(yīng)滿足下列要求：
a)加載設(shè)備應(yīng)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(yīng)保持穩(wěn)定不變；
c)設(shè)備本身變形不應(yīng)對試件變形測量,熱電偶絕緣墊的使用產(chǎn)生影響；
d)測量設(shè)備應(yīng)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(shè)備
可采用液壓系統(tǒng)或其他加載系統(tǒng)作為試件的約束設(shè)備,約束設(shè)備應(yīng)能為試件提供合適的邊界條件。 4.7 儀器設(shè)備的精確度
溫度測量設(shè)備：對于爐內(nèi)溫升 ±15℃；
對于試件背火面溫度 ±4℃
對于試件內(nèi)部溫度 ±10℃
爐壓測量設(shè)備：±3Pa
荷載測量設(shè)備：應(yīng)加荷載值的 ±2.5%
時間測量設(shè)備：±2s
試件變形測量設(shè)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(yīng)采用明火加熱,使試件受到與實際火災(zāi)相似的火焰作用。試驗爐爐內(nèi)溫度隨時間而變化,其變化規(guī)律應(yīng)滿足下列函數(shù)關(guān)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(nèi)的初始溫度,應(yīng)在5℃~40℃范圍之內(nèi),
t——試驗所經(jīng)歷的時間,min 表示以上函數(shù)的曲線,即“標(biāo)準(zhǔn)時間——溫度曲線”。
5．1．2 允許控溫偏差
a)試驗期間的爐內(nèi)實際平均溫度與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)時間-溫度曲線所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)爐溫不能相差±100℃。
5．1．3 爐內(nèi)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(yīng)為100±10mm；試驗過程中,上述距離應(yīng)控制在50-150mm之內(nèi)。熱電偶應(yīng)保持良好的工作狀態(tài),累計使用20h后,應(yīng)使用熱電偶校驗機校驗,符合其精度要求的方可繼續(xù)使用。熱電偶產(chǎn)生的電信號可經(jīng)溫度變送器或直接送到記錄儀或計算機。試驗過程中標(biāo)準(zhǔn)溫度,單點溫度,平均溫度以及偏差溫度應(yīng)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(yīng)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(dǎo)熱系數(shù)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(yīng)有任何殘留膠漿。
熱電偶產(chǎn)生的電信號可經(jīng)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(yīng)能隨時顯示。
5．1．5 試件內(nèi)部溫度測量
采用與被測溫度范圍相適應(yīng)的熱電偶。應(yīng)把熱電偶安裝在試件內(nèi)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(yīng)保證有50mm以上的一段處于等溫區(qū)內(nèi)。
5．2 壓力條件
試驗開始5min后,爐內(nèi)應(yīng)達(dá)到以下規(guī)定的正壓條件：
a)水平構(gòu)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(gòu)件——在爐內(nèi)3m高度,離試件表面100mm處,爐壓為15 Pa±l5Pa。
試驗開始10min后,爐內(nèi)應(yīng)達(dá)到以下規(guī)定的正壓條件：
a)水平構(gòu)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(gòu)件——在爐內(nèi)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(gòu)件的試驗荷載應(yīng)按國家有關(guān)設(shè)計規(guī)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(yīng)按有關(guān)設(shè)計單位正式提供的技術(shù)依據(jù)來確定并在試驗報告中予以詳細(xì)說明。
5．3．2 加載型式
承重構(gòu)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(yīng)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(yīng)沿試件軸線方向加載；偏心受壓柱應(yīng)采用偏心加載與軸心加載相結(jié)合的方法進(jìn)行加載。
d)樓板,屋頂——均勻加載,其任何單點的荷載不應(yīng)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(cè)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(jìn)行耐火試驗時,試件應(yīng)與該試件實際使用情況相同。
6．1 結(jié)構(gòu)
試件所用的材料,制作工藝,拼接與安裝方法應(yīng)足以反映相應(yīng)構(gòu)件在實際使用中的情況。為使試驗?zāi)軌蜻M(jìn)行而作的安裝型式的修改應(yīng)對試件無重大影響,并應(yīng)對修改作詳細(xì)說明o
6．2 尺寸
試件應(yīng)與實際使用的尺寸相同。如果構(gòu)件大于試驗爐所能容納的尺寸,則該試件在爐內(nèi)暴露部分的尺寸不應(yīng)小于下列規(guī)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(shù)量
試件數(shù)量為1個,按實際約束／邊界條件進(jìn)行試驗。通常情況可按無約束／邊界條件進(jìn)行試驗。
a)墻：兩側(cè)都要求耐火的不對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)分別對兩側(cè)進(jìn)行試驗。如果預(yù)先能夠確定其中一側(cè)為耐火薄弱面,也可進(jìn)行一次試驗,但耐火薄弱面應(yīng)作為受火面；
b)梁：按實際約束條件進(jìn)行試驗,通常情況按無約束條件進(jìn)行試驗；
c)柱：按實際約束條件進(jìn)行試驗；
d)樓板,吊頂與屋頂：按實際約束條件進(jìn)行驗證,通常情況按無約束條件進(jìn)行試驗。
7 試驗程序
7．1 試驗的開始與結(jié)束
試驗開始前要記錄環(huán)境溫度。當(dāng)試驗爐內(nèi)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(tǒng)都應(yīng)開始工作。
試驗應(yīng)按5．1—5．3,6．1—6．3,7．2,7．3,8．1,8．2的有關(guān)要求進(jìn)行測量和記錄。當(dāng)試驗中試件出現(xiàn)8．1a),8．1b),8．2中所規(guī)定的一條或幾條時,試驗應(yīng)立即終止；或雖沒有出現(xiàn)8．1a),8．1b)和8．2中所規(guī)定的任何一條,但已到達(dá)預(yù)定的時間,試驗也可結(jié)束。
7．2 加載和約束應(yīng)用
7．2．1 加載的應(yīng)用
承重構(gòu)件應(yīng)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(yīng)超過確定值的土5％。加載系統(tǒng)應(yīng)具有快速響應(yīng)能力,以保持荷載穩(wěn)定。試驗結(jié)束后,如果試件尚未損壞,應(yīng)立即卸載。
7．2．2 約束的應(yīng)用
根據(jù)試件的設(shè)計,相應(yīng)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(tǒng)或其他加載系統(tǒng)來施加。
7．3 測量與觀察
7．3．1 爐內(nèi)溫度測量
爐內(nèi)溫度測量應(yīng)按5．1．1,5．1．2和5．1．3的規(guī)定進(jìn)行,溫度應(yīng)連續(xù)測量。熱電偶布設(shè)的規(guī)定如下：
水平或垂直分隔構(gòu)件：試件表面每1．5m^2至少有一個熱電偶,熱電偶總數(shù)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(shù)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(shù)不少于6個,呈螺旋形布置。
7．3．2 爐內(nèi)壓力測量
爐內(nèi)壓力測量應(yīng)按4．2和5．2的規(guī)定進(jìn)行,測量應(yīng)連續(xù)進(jìn)行或每隔2 min測量一次。
7．3．3 荷載測量
荷載測量應(yīng)按5．3的規(guī)定進(jìn)行,應(yīng)記錄荷載性質(zhì),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(yīng)按5．1．4規(guī)定進(jìn)行,溫度應(yīng)連續(xù)測量。熱電偶的布設(shè)規(guī)定如下：
水平或垂直分隔構(gòu)件,熱電偶數(shù)量不得少于5個,其中一個設(shè)在試件的中心,其余分設(shè)在試件各四分之一部位的中心。
熱電偶應(yīng)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(jié)構(gòu),熱電偶的數(shù)目可以增加,最厚處和最薄處的熱電偶數(shù)目應(yīng)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(nèi)部溫度測量
試件內(nèi)部溫度應(yīng)按5．1．5規(guī)定進(jìn)行,溫度應(yīng)連續(xù)測量。
7．3．6 試件變形測量
試件變形測量應(yīng)按4．4的規(guī)定進(jìn)行,變形應(yīng)連續(xù)測量。
墻——加載開始至試驗結(jié)束,測量其中心點水平方向的變形值；
板——加載開始至試驗結(jié)束,測量其中心點垂直方向的變形值；
梁——加載開始至試驗結(jié)束,測量其跨度中間的變形值；
柱——加載開始至試驗結(jié)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(dāng)試件有火焰和氣體在孔洞或其他空隙出現(xiàn)時,都應(yīng)在這些出現(xiàn)處用棉墊進(jìn)行測量。棉墊與試件之間保持20～30mm的距離并應(yīng)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(jīng)吸潮或被燒焦,就不應(yīng)再使用。
棉墊尺寸為長100mm,寬100mm,厚30mm。棉墊應(yīng)由新的,未染色的柔軟棉纖維制成,不應(yīng)混有人造纖維,其重量為3-4g。
棉墊使用前應(yīng)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(nèi)存放24h。在進(jìn)行完整性測量時,應(yīng)將棉墊安裝在框架內(nèi)。
棉墊試驗不適用于爐內(nèi)負(fù)壓區(qū)。如果試驗裂縫或開口在負(fù)壓區(qū),可采用臨時增加爐壓的方法進(jìn)行完整性測量。
b)在試驗過程中,當(dāng)試件的背火面出現(xiàn)貫通至試驗爐內(nèi)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(jìn)行完整性測量。
7．3．8 試驗現(xiàn)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(xiàn)象。如果有大量的煙霧從背火面冒出,應(yīng)進(jìn)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(dāng)8．1,8．2條中規(guī)定的任一項出現(xiàn)時,則表明試件達(dá)到耐火極限。
耐火極限以小時計,小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字。
8．1 非承重構(gòu)件
a)失去完整性。按7．3．7的規(guī)定進(jìn)行測量,當(dāng)棉墊被點燃或背火面竄火達(dá)10s以上時,則認(rèn)為試件失去完整性；當(dāng)試件背火面出現(xiàn)貫通至試驗爐內(nèi)的裂縫,直徑6 mm的探棒可以穿過裂縫進(jìn)入爐內(nèi)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(jìn)入爐內(nèi)時,則認(rèn)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(rèn)為試件失去隔熱性。
8．2 承重構(gòu)件
a)失去穩(wěn)定性。在試驗過程中試件發(fā)生垮塌；或梁板構(gòu)件的最大撓度,柱構(gòu)件的軸向變形,柱構(gòu)件的軸向變形速率超過規(guī)定值時,則表明試件失去穩(wěn)定性。即：
梁或板構(gòu)件的最大撓度超過L／20(mm),L為試件計算跨度,單位：mm。
柱構(gòu)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(gòu)件在加栽后,耐火試驗前的初始受火高度,單位：mm。
b)當(dāng)承重構(gòu)件同時起分隔作用時,還應(yīng)按8．1的規(guī)定進(jìn)行判定。
