温度对钢材的影响

       钢材的机械强度随温度的升高而降低.当钢材的温度升高到某一值,而使其失去支撑能力,这一温度值定义为该钢材的临界温度.

         一般常用建筑钢材的临界温度为540℃.对于建筑物火灾,火场温度大多在800～1200
℃之间,在火灾发生的10分钟内,火场温度即可高达700℃以上.对裸露的钢构件,在这样的火灾温度下,也只有几分钟其温度就可上升到500℃而达到其临界值,进而失去承载能力,导致建筑物垮塌.因此,对钢结构进行防火保护势在必行.对钢结构进行防火保护有多种多样的形式和措施,其中使用防火涂料是一种比较理想的方法.钢结构防火涂料喷涂在钢构件表面,起防火隔热保护作用,防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度,避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌.早在70年代,国外对钢结构防火涂料的研究和应用就开展了积极的工作并取得了较好的成效.80年代初,国外钢结构防火涂料进入中国市场得到应用.随着我国建筑业的不断发展,各种建筑象雨后春笋,日益增多,各部门对使用钢结构防火涂料作钢材防火保护的要求也日益增加,钢结构防火涂料的研究,生产及推广应用正逐渐进入高
潮.

钢材
（1）钢材在高温下的热物理性质
①热学性质。钢材的密度。热传导率、比热、导热系数和热膨胀系数，是决定火灾条件下钢材温度上升速度和钢结构热应力的重要参数。钢材的导热系数大、比热小是被火烧以后迅速升高温度的根本原因。
②力学性质。温度升高，钢材的力学性质发生改变，变化的大小取决于温度的高低和钢材的种类。一般温度较高时，没有一个明显的屈服点，因为钢材的应力——应变曲线没有水平部分，而是继续迅速上升，直到应力超过最大值而发生断裂。预先经过冷拔或热处理等的钢材，其强度大大高于低碳钢。
③钢材的弹性模量是应力与应力引起变形的比率。它是度量钢材，抵抗变形能力的。在给定应力的条件下，钢材的弹性模量越大，变形就越小。钢材的弹性模量，一般是随着温度的增加而迅速减小。
④钢材的线胀系数是表示钢材由于加热而产生的膨胀或收缩的特性。温度升高，钢材的长度伸长，其膨胀系数是正的；缩短时，其系数是负的。各种钢材的线胀系数，根本不取决于钢的含碳量。钢随温度增加而产生的膨胀，只有在约700°c以下时才显得有些规律，而在700°c以上时钢材实际上己失去了它的所有强度。
⑤蠕变。与荷载作用到材料上去的同时，出现变形。当荷载长期作用时，变形也随时间的延长而增大。这种随时间变化的变形称为蠕变。钢材的蠕变率取决于负荷后的时间、材料的温度和材料承受的压力。由于构件类型的差别而变化很大，并且也为荷载和加热速度强烈地影响着。此外，火灾以后结构是否能继续使用，也影响允许蠕变和钢材的温度。一般说来，冷拔钢的蠕变温度比低碳钢的蠕变温度低。

（2）钢结构的临界温度
①钢梁的临界温度。一般来说，大的荷载可使工型钢梁的耐火极限降低。钢梁的破坏则必须等到整个截面全面到达屈服点，这需要较高的温度，而且还取决于其截面的形状。相对来说，超静定梁比静定梁的；临界温度要高，而且上梁底的温度一般都高于梁顶的温度。下缘和上缘的温度差可达100～200°c。当有温度梯度时，梁的承载能力将低于温度均布（上下缘平均温度）时的荷载能力。
②钢柱的临界温度。它取决于荷载和钢的性质以外，绝大部分还取决于柱子的细长比。长的柱于，在弹性变形的条件下就被压弯了。所以，在实际应用时，长柱子（入≥100）的临界温度采用520°c，短柱子（入 <100）的临界温度采用420°c。
（3）钢构件的防火保护
①钢构件的防火保护方法一般可采取设置阻火屏障、在钢构件表面浇注混凝土、用不燃材料包覆钢构件和在管材内充水，以及在钢构件表面喷涂膨胀原浆防火物、无机纤维材料、无机防火隔热涂料等方法。
②喷涂施工与质量检查。防火涂料采用特制的喷涂机械，将配好的涂料喷涂在钢构件上，根据耐火等级要求，喷涂相应的厚度。施工过程中则应注意必须按照指定机构的防火实验数据和厂家的建议进行施工。喷涂前要清除构件表面的油污、灰尘及其它影响粘附力的物质，并把安装在构件上的吊架、支撑等先安装好，而导线、气管、水管等要在喷涂后再安装。为了保证质量，常要由专门培训的人员施工，由消防监督机关会同施工单位抽样检测、验收。


        钢材的物理性质：钢材在正温范围内，温度约在200℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度、屈服点和弹性

模量都有变化，总的趋势是强度降低、塑性增大；温度在250℃左右，钢材的抗拉强度略有提高，而塑性却降低，因而

钢材呈现脆性，在此区域对钢材再加热，钢材可能产生裂逢。此外，当温度达到250-350℃范围内时。钢材将产生徐变

现象，钢材的性能受到不同程度的损伤。据一些专家对钢材进行温度试验分析，当钢材在升温1h，恒温加热1小时后进

行检测，结果是有屈服台阶的16mn钢筋在900℃以下时的强度和延伸率变化很小，温度达到1000℃时，钢材强度下降10

％；无屈服台阶的冷拔低碳钢丝经过2h升温至600℃以下，则强度受到影响不大；而温度在600℃以上时的极限强度下降

达40％。据有关专家对大多数火灾事故现场中构件钢筋的测试结果表明，混凝土保护层爆落的预应力板钢丝受热温度超

过600℃，梁柱构件钢筋温度低于600℃，因而，在一般情况下，火灾对钢筋的影响较比混凝土小，对于i、ii级钢筋在

温度达到900℃以上时才有明显的影响，由于钢筋构件混凝土保护层的作用，通常构件中的钢筋温度低于此值，可以说

火灾一般对i、ii级钢筋的影响不很大。但是，在600℃以上的高温却使冷却后的冷拔低碳钢丝强度大幅下降40％左右，

从中可以说明火灾对预应力钢筋混凝土板的影响较大，由于建筑荷载大部分承重在板上，从而破坏结构的整体性，造成

更大的危害。