預制復合保溫墻體抗火性能試驗研究

朱筱俊 李向民 楊 建 梁書亭 魏少林 許清風

(1東南大學建筑設計研究院有限公司, 南京 210096)(2上海市建筑科學研究院上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點實驗室, 上海 200032)(3東南大學土木工程學院, 南京 210096)

預制復合保溫墻體抗火性能試驗研究

朱筱俊1李向民2楊 建3梁書亭3魏少林3許清風2

(1東南大學建筑設計研究院有限公司, 南京 210096)(2上海市建筑科學研究院上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點實驗室, 上海 200032)(3東南大學土木工程學院, 南京 210096)

為了研究由內(nèi)、外葉鋼筋混凝土墻板、不同保溫材料板及鋼套筒連接件組成的預制復合保溫墻體的抗火性能,對4個預制復合保溫墻體試件進行了單面受火試驗．根據(jù)測得的墻體截面溫度場分布,分析了不同保溫材料及保溫層厚度的保溫隔熱性能,觀察了試件的破壞過程,對比了各試件面外撓度隨時間變化的關系,并對混凝土墻板進行了鉆孔取芯分析．試驗結(jié)果表明:最大撓度值隨受火時間的增加而顯著增大,墻體施加軸壓比0.2的軸向荷載,其墻面外撓度值有減小趨勢,EPS板厚度相差20 mm對撓度幾乎沒有影響,采用XPS板的撓度值較EPS板的小;沿截面厚度方向溫度場呈非線性分布,背火面溫度普遍較低,均不超過100 ℃;鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)迎火面芯塊呈褐紅色,XPS板及EPS板災后呈熔化狀態(tài)．

預制;保溫墻體;抗火試驗;撓度;溫度場

預制復合保溫墻體可實現(xiàn)預制、承重、保溫節(jié)能于一體,在我國的研究與應用越來越廣泛,但隨之而來的建筑火災隱患也增大．Woltman等[1]采用熱箱裝置對混凝土夾心墻板進行了耐火性能研究,發(fā)現(xiàn)內(nèi)保溫泡沫層的導熱系數(shù)對墻體的耐火性能有著極為重要的影響．Zhang等[2]對比分析了石膏灰泥、玻璃鎂和輕質(zhì)硅酸鈣玻的熱學性能,結(jié)果表明璃鎂具有最佳的防火隔熱性能．Pereira等[3]測試和評價了混凝土夾心墻組件的耐火性能,發(fā)現(xiàn)PET泡沫熔化后留下了一種黏性的黑色物質(zhì),而EPS泡沫塑料在完全熱分解后沒有殘留．Fernando 等[4]研究了膨脹聚苯乙烯(EPS)輕質(zhì)混凝土夾芯墻板的結(jié)構(gòu)可行性,指出EPS墻體可作為單層和多層結(jié)構(gòu)的承重墻．Xiao等[5]對3個預制高強混凝土剪力墻和一個預制再生混凝土墻板進行了低周反復試驗研究,結(jié)果表明再生混凝土板可以減少60%以上的混凝土剝落．李志杰等[6]研究了內(nèi)、外葉鋼筋混凝土墻板、無機保溫砂漿板及FRP連接件組成的預制混凝土無機保溫夾心外墻的抗火性能,研究結(jié)果表明沿墻體截面厚度方向溫度場呈非線性分布,外葉墻距迎火面30 mm范圍內(nèi),溫度梯度較大,而內(nèi)葉墻溫度受火災影響較?。钪窘艿萚7]還對預制復合保溫墻體的3種板縫構(gòu)造(無填充材料、填充PE棒泡沫條以及填充巖棉條)的抗火性能進行了試驗研究,結(jié)果表明無填充材料的板縫構(gòu)造抗火性能較差,不能滿足抗火安全性要求,填充巖棉條或PE棒泡沫條的板縫構(gòu)造具有較好的抗火安全性．王宏等[8]在分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)熱傳導的機理基礎上,利用 ANSYS有限元軟件模擬計算了火災作用下鋼筋混凝土樓板截面溫度,對鋼筋混凝土樓板溫度場分布規(guī)律進行了討論．吳潔等[9]通過有限元軟件 ABAQUS,對火災下金屬面夾心板的溫度應力和耐火性能進行了研究．《預制混凝土夾心保溫外墻板應用技術(shù)規(guī)程》(DG/TJ 08-2158—2015)對預制混凝土復合保溫墻體的防火設計進行了相關規(guī)定,并給出了保溫材料熱工系數(shù)的具體計算方法[10]．國內(nèi)外對預制復合保溫墻體的保溫、隔熱及抗火性能有了一定的研究,但通過試驗詳細分析其在火災作用下的損傷過程、溫度場分布及撓度變化規(guī)律等的研究尚且不足．

本文對4個預制復合保溫墻體試件進行了單面受火的試驗研究,觀察了其破壞過程,測試了其面外撓度、截面溫度場分布,并對混凝土墻板進行了鉆孔取芯分析．本文的研究成果可為預制復合保溫墻體耐火設計提供參考．

1 試驗方案

1.1 試件設計

本次試驗共設計4個預制復合保溫混凝土剪力墻DW1～DW4．所有試件的外形尺寸均相同,試件頂部設計橫梁以模擬實際結(jié)構(gòu)中現(xiàn)澆樓板對墻體的約束,底部設計了剛度較大的基礎,模擬實際工程中的底梁,同時也為了墻體能夠豎向放置,便于運輸．DW1,DW2和DW4不同之處在于改變了夾心材料種類,DW2與DW3不同之處在于EPS板厚度．DW1,DW2,DW4兩側(cè)混凝土墻板厚度均為100 mm,DW3兩側(cè)混凝土墻板厚度均為90 mm,墻體使用混凝土等級為C25．本文給出試件DW1,DW2,DW4的具體參數(shù),其幾何尺寸及配筋如圖1所示,各試件編號及主要參數(shù)如表1所示．

圖1 試件DW1,DW2,DW4尺寸和配筋圖(單位:mm)

試件名稱受火時間/min夾心層厚度/mm夾心材料種類軸壓比軸壓力/kNρh/%ρv/%DW112040XPS0.212000.030.45DW212040EPS0.212000.030.45DW312060EPS0.212000.030.45DW418040巖棉0.030.45

注:ρh,ρv分別為構(gòu)件水平鋼筋和豎向鋼筋配筋率．

1.2 試件制作

本試驗中的預制剪力墻采用套筒漿錨連接的方法,如圖2所示,即在預制剪力墻體與底座相連的位置先預埋鑄鐵套筒,連接鋼筋插在套筒中,連接鋼筋按照規(guī)范要求留出一定長度與墻體豎向鋼筋錨固．為了保證墻體精確制作和完成,在澆注混凝土時需分批澆注，即先澆注一側(cè)墻板,然后等到混凝土初凝有了一定的硬度之后再進行第2批次的澆注,同時澆筑兩側(cè)墻板,避免中間夾心材料出現(xiàn)漂浮問題．將底座和上部墻體分開澆注,待達到設計強度的70%后進行吊裝,吊裝時將底座預留鋼筋插入上部套筒中,然后在套筒中灌入灌漿料,待灌漿料凝固后通過鋼筋與灌漿料之間的黏結(jié)力以及上下部之間灌漿料的黏結(jié)力將上下兩部分黏結(jié)起來．

圖2 預制剪力墻套筒漿錨連接圖

1.3 試驗設備與裝置

單面受火預制復合保溫墻體的抗火性能試驗在東南大學土木交通試驗室進行．試驗儀器采用水平火災試驗爐,如圖3(a) 所示．墻體水平放置,在水平方向利用千斤頂、鋼絞線、錨具等預應力加載系統(tǒng)對墻體施加軸向荷載,并通過控制油壓保持荷載恒定,在鋼絞線的外邊涂防火涂料,來保證在火災試驗過程中鋼絞線的性能穩(wěn)定,如圖3 (b) 所示．升溫制度采用ISO-834國際標準升溫曲線,根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)對墻體燃燒性能和耐火極限的規(guī)定[11],DW1,DW2,DW3墻體的火災時長為2 h．DW4墻體進行耐火極限試驗,但考慮到水平火災爐承受能力,受火時間為3 h．

(a) 水平火災試驗爐(b) 試件放置

1.4 位移和溫度測量以及測點布置

在墻體頂端、中部和底端位置各布置一個位移計(見圖4(a)),用來測量火災和軸壓共同作用下構(gòu)件的墻外撓度變形．通過布置熱電偶來測量墻內(nèi)的溫度,平面上共布置4個點位,每個點位沿墻厚度方向由迎火面到背火面布置5個熱電偶,共20個熱電偶(見圖4(b))．每個熱電偶的編號由點位號和熱電偶沿墻厚的位置組成,如點位2中的5個熱電偶編號依次為2-1～2-5,如圖4(b)所示,其中熱電偶2-1距離墻體迎火面10 mm,熱電偶2-2距離中間夾心材料層迎火面邊緣約10 mm,熱電偶2-3布置在夾心材料中間的部分,以測量保溫部分的溫度,熱電偶2-4在距離夾心材料背火面邊緣10 mm的位置,熱電偶2-5在距離背火面10 mm的位置．其他熱電偶的編號及位置參照點位2．

(a) 位移計布置圖

(b) 熱電偶布置圖

2 溫度場分析

圖5為火災試驗時的設計升溫曲線和爐膛內(nèi)實際升溫曲線,4個構(gòu)件的實際升溫曲線均類似．

圖5 設計溫度值和實際溫度值曲線對比

由于每個構(gòu)件4個點位溫度比較接近,因此本文選取點位1和點位2中熱電偶的溫度值進行對比分析．試件DW1～DW4中點位1和點位2中熱電偶溫度變化規(guī)律如圖6所示．

從圖6可看出:沿截面厚度方向溫度場呈非線性分布;除了距迎火面10 mm的測點2-1升溫速率較快,其余測點升溫速率較小;測點溫度與迎火面距離呈反比關系;背火面溫度普遍較低,沒有任何一個測點溫度超過100 ℃,說明該墻體具有很好的防火性能．

4個構(gòu)件在受火時間均為120 min時,溫度場隨墻厚(從迎火面到背火面)的變化趨勢線如圖7所示.

對圖6和圖7中各個試件的數(shù)據(jù)進行分析對比,可得到以下結(jié)論:

(a) DW1

(b) DW2

(c) DW3

(d) DW4

圖7 溫度場隨墻厚的變化趨勢

1) 在相同受火時間的情況下,迎火面溫度隨著距迎火面邊緣距離的增加快速下降;而在背火面,溫度下降幅度緩慢．這說明4個構(gòu)件的隔熱層均起到良好的隔熱作用．

2) XPS板隔熱性能優(yōu)于EPS板．在迎火面,DW1和DW2溫度相近,在墻體中間部位,由于XPS板和EPS板均熔化收縮,溫度曲線有一部分較為平坦,此時中部的材料層變?yōu)槭軣岬目諝鈱雍退麑?大量的水蒸氣在此區(qū)間形成對流,并從試件背火面的出氣孔噴出．出氣孔的存在降低了試件中間部位和背火面的溫度．DW1背火面的溫度低于DW2的溫度．雖然XPS和EPS兩種材料都會熔化,XPS板熔化后收縮粘貼在背火面的墻板上,形成了一層隔熱膜層,該膜導熱系數(shù)小,會減少墻體背火面的溫度．

3) 保溫材料越厚隔熱效果越好．構(gòu)件DW3除了迎火面的溫度數(shù)值與DW2近似外,其他測點位置的熱電偶溫度數(shù)值均低于DW2測點的溫度數(shù)值．這主要是因為混凝土的傳熱系數(shù)和比熱均大于保溫材料和空氣層．

4) 巖棉的隔熱效果最好．構(gòu)件DW4受火3 h,試件背火面的溫度未達到100 ℃,證明該墻體具有較好的抗火性能．巖棉熔點將近1 000 ℃,因此整個過程中巖棉沒有明顯的物理性質(zhì)變化．且DW4在火災進行到2 h后,各熱電偶的溫度數(shù)值也低于同一位置的DW1,DW2,DW3的溫度值,證明其防火性能優(yōu)于前3種墻體．

3 試驗現(xiàn)象及結(jié)果分析

試驗過程中可以通過觀察4幅預制復合保溫墻體非受火面的變化情況分析試件的抗火性能．

3.1 水蒸氣

點火開始5 min左右,有白色水蒸氣出現(xiàn),如圖8(a)所示．25～30 min左右,中間排氣孔有水開始溢出,隨著溫度不斷增加,40 min左右,排氣孔大量噴出水蒸氣,越來越多的液態(tài)水從各個排氣孔以及預制構(gòu)件連接部位溢出,如圖8(b) 所示．隨著時間增加,試件中部撓度越來越大,試件中部下沉,水全部向構(gòu)件中部集中,如圖8(c)所示．DW4墻體受火時間為3 h,在140 min左右,墻體背火面水分開始逐漸減少,170 min左右,墻體背面中部只剩下幾道水痕,此時混凝土中的游離水以及飽和水幾乎全部析出,構(gòu)件中部也能夠明顯看到構(gòu)件的下沉,如圖8(d)所示．

(a) 水蒸氣出現(xiàn)(b) 各個排氣孔噴氣

(c) 試件中部聚集水(d) 水蒸氣消失

3.2 爆裂及開裂現(xiàn)象

混凝土的爆裂發(fā)生在受火10～20 min之間．構(gòu)件的爆裂與構(gòu)件的保溫板類型相關,構(gòu)件DW2和DW3在墻體受火面的上、下部各有1處明顯的爆裂,構(gòu)件DW1只在中部有2處輕微的爆裂,鋼筋并未露出,構(gòu)件DW4沒有明顯的爆裂現(xiàn)象, 只有混凝土表面的脫落,露出了骨料、石灰石等．此外,構(gòu)件的爆裂與其是否受到軸向壓力相關,構(gòu)件DW1,DW2,DW3均承受軸向壓力,都有爆裂現(xiàn)象,DW4沒有受到軸向壓力的作用,沒有明顯的爆裂現(xiàn)象．

混凝土構(gòu)件在受火時,構(gòu)件中部會出現(xiàn)幾條水痕,這些水痕就是裂縫出現(xiàn)的位置．4個構(gòu)件的主要裂縫部位在暗柱邊緣,其主要原因為：暗柱剛度較大、承受軸向荷載較大、配筋率較大,高溫下鋼筋變形也比較大;此外,試件中部出現(xiàn)了幾條較大的橫向裂縫．試件在高溫下中部會有撓度產(chǎn)生,在火災試驗結(jié)束后,這些變形又將逐漸恢復,此時變形導致混凝土受損的部位產(chǎn)生裂縫．有無軸向荷載對構(gòu)件也會產(chǎn)生一定的影響．DW1,DW2,DW3由于有軸向荷載的作用,墻表面的裂縫明顯比DW4要多一些．構(gòu)件的裂縫在墻體中間位置有幾條橫向和豎向的較長裂縫,這些裂縫位置一般也處在對應墻體鋼筋的上方．圖9以DW1和DW2為例展示了其受火面和背火面的破壞情況及裂縫分布．

試件的裂縫不僅出現(xiàn)在試件背部,在構(gòu)件側(cè)面構(gòu)件上部墻板與下部支座連接的地方,即坐漿層的部位也有裂縫出現(xiàn),裂縫的產(chǎn)生不僅是由于高溫的影響,也由于構(gòu)件承受軸向荷載導致暗柱部位有一定的損傷,如圖10(a)所示．試驗結(jié)束以后,在墻體的側(cè)面明顯能夠看到一道道白色的印痕,如圖10(b)所示,這些白色印痕由墻體受火面延伸到墻體背火面,這主要是由于墻體在高溫下混凝土中的石灰石與水分同時析出造成的．

(a) DW1受火面(b) DW1背火面

(c) DW2受火面(d) DW2背火面

(a) 坐漿層部位裂縫(b) 側(cè)面裂痕

3.3 墻體面外撓度分析

每個構(gòu)件均有3個測點,沿墻底到墻頂分別將其編號為點1、點2、點3．在試驗中記錄了升、降溫階段的時間-撓度曲線,如圖11所示．

圖11為試件DW1～DW4從試驗開始到熄火90 min后的撓度變化曲線．由圖可看出預制復合保溫墻體受火時撓度變化的一般規(guī)律:曲線分為上升段和下降段,上升段和下降段之間會有一個較小的平滑過渡區(qū)．受火30 min之內(nèi),撓度迅速增加,隨后增長幅度有所放緩,試驗后期撓度的增長趨于平緩,從熄火前15 min直到熄火的時間段內(nèi),試件撓度幾乎維持不變,熄火后試件撓度開始逐漸恢復,但是恢復速率較緩慢．表2給出了4個試件在火災試驗過程中各階段的撓度值及撓跨比．

(a) DW1

(b) DW2

(c) DW3

(d) DW4

表2 試件平面外撓度對比

注:撓跨比為構(gòu)件平面外撓度和跨度(2 500 mm)的比值．

根據(jù)試驗結(jié)果,各個因素對構(gòu)件撓度的影響如下:

1) 受火時間．受火時間對試件撓度變化有一定的影響．DW4受火時間較前3個構(gòu)件增加了60 min,構(gòu)件DW4相對于DW1, DW2, DW3的最大撓度值分別增大了51.7%, 41.9%, 41.7%．熄火90 min,構(gòu)件DW4相比DW1,DW2,DW3的最大撓度值分別增大了68.4%,88.2%,113.3%．受火時間越長,構(gòu)件撓度變化越大,而且熄火后撓度恢復得也較慢．

2) 軸壓力的影響．不受軸向作用的構(gòu)件DW4產(chǎn)生的撓度比構(gòu)件DW1，DW2，DW3大．構(gòu)件DW4在受火120 min時撓度值為37.2 mm,DW1為28.8 mm,DW2為30.4 mm,DW3為30.2 mm.相對于構(gòu)件DW1, DW2和DW3, 構(gòu)件DW4撓度值分別增大了29.2%，22.4%和23.2%．

3) 墻體厚度的影響．相同保溫材料下板厚相差20 mm時,墻體撓度幾乎沒有差別．構(gòu)件DW2和構(gòu)件DW3墻體夾心保溫材料相同,保溫板厚度相差20 mm,撓度相差1 mm．

4) 保溫材料的影響．夾心保溫板為XPS板的墻體撓度比EPS板?。畼?gòu)件DW1保溫材料為XPS板,XPS板熔點較高,保溫性能較好,在升溫階段墻體撓度變化比DW2的小．

3.4 鉆孔取芯分析

根據(jù)夾心保溫材料的物理性質(zhì),EPS板在溫度達到100 ℃時開始收縮,XPS板在溫度達到130 ℃左右開始收縮,中間測點的試驗溫度幾乎都在100 ℃以上.為進一步了解內(nèi)部材料熔化情況,在試驗結(jié)束后,對每個構(gòu)件的中部進行鉆孔取芯分析．

對DW1鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)XPS板已熔化凝結(jié)成薄片(見圖12(a)),且XPS薄片已經(jīng)全部粘貼于背火墻面上．造成以上現(xiàn)象的主要原因是:XPS板經(jīng)長時間受熱后熔化,熔化之后成液態(tài),液態(tài)本應該下沉在迎火面的混凝土面層,隨著溫度的升高,中間的夾心層完全變?yōu)榭諝鈱?此時液態(tài)的XPS板轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)狀,然后熱空氣上升,最終氣態(tài)狀態(tài)的XPS板懸浮粘貼在背火面的混凝土墻板上側(cè),最終隨著溫度的降低,XPS板凝結(jié)成薄片狀．對DW1鉆孔取芯還發(fā)現(xiàn)迎火面的芯塊顏色變暗,呈褐紅色,背火面芯塊未產(chǎn)生明顯變化(見圖12(b))．

(a) 迎火面內(nèi)部XPS板熔化圖(b) 鉆孔所取芯塊試樣圖

構(gòu)件DW2和DW3的夾心材料為EPS,其熔點較低,DW3保溫材料EPS厚度為60 mm,而DW2保溫材料EPS厚度為40 mm．通過對試件鉆孔可以看到鉆孔部位周圍EPS保溫材料全部粘貼在背火面的混凝土墻板上邊,且EPS保溫材料全部熔化為顆粒狀,DW2和DW3現(xiàn)象基本一致,DW2內(nèi)部EPS熔化圖如圖13(a)所示．此外,與DW1相似,DW2和DW3迎火面的混凝土全部被燒成褐紅色,背火面變化不明顯．構(gòu)件DW4保溫材料為巖棉,巖棉熔點較高,所以試驗結(jié)束之后中間巖棉材料還沒有熔化,仍然完全粘貼在混凝土面層上,如圖13(b)所示．

(a) DW2內(nèi)部EPS熔化圖(b) DW4芯塊試樣表面現(xiàn)象圖

4 結(jié)論

1) 火災過程中,預制復合保溫墻體溢出大量的水,且以水蒸氣的形式排干;混凝土發(fā)生爆裂現(xiàn)象,導致鋼筋直接暴露在火中;在墻體背火面,暗柱部位裂縫較多;EPS板和XPS板在試驗中熔化．

2) 最大撓度值隨受火時間的增加而顯著增大,墻體施加軸壓比0.2的軸向荷載,其墻面外擾度值有減小趨勢,EPS板厚度相差20 mm對擾度幾乎沒有影響,采用XPS板的撓度值較EPS板的小;沿截面厚度方向溫度場呈非線性分布,背火面溫度普遍較低,均不超過100 ℃．

3) 對試驗后構(gòu)件鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)EPS和XPS保溫板均熔化,巖棉保溫板良好．XPS保溫板熔化后呈薄片狀,EPS保溫板熔化后呈白色顆粒狀,均粘貼在試件背火面;迎火面芯塊呈褐紅色．

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[1] Woltman G, Noel M, Fam A. Experimental and numerical investigations of thermal properties of insulated concrete sandwich panels with fiberglass shear connectors[J].EnergyandBuildings, 2017,145: 22-31. DOI:10.1016/j.enbuild.2017.04.007.

[2] Zhang L, Bai Y, Chen W, et al. Thermal performance of modular GFRP multicellular structures assembled with fire resistant panels[J].CompositeStructures, 2017,172: 22-33. DOI:10.1016/j.compstruct.2017.03.076.

[3] Pereira D, Gago A, Proen?a J, et al. Fire performance of sandwich wall assemblies[J].CompositesPartB:Engineering, 2016,93: 123-131. DOI:10.1016/j.compositesb.2016.03.001.

[4] Fernando P L N, Jayasinghe M T R, Jayasinghe C. Structural feasibility of expanded polystyrene (EPS) based lightweight concrete sandwich wall panels[J].ConstructionandBuildingMaterials, 2017,139: 45-51. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2017.02.027.

[5] Xiao J Z, Xie Q H, Li Z W, et al. Fire resistance and post-fire seismic behavior of high strength concrete shear walls[J].FireTechnology, 2016,53(1): 65-86. DOI:10.1007/s10694-016-0582-6.

[6] 李志杰, 薛偉辰. 預制混凝土無機保溫夾心外墻體抗火性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學報, 2015, 36(1):59-67. DOI:10.14006/j.jzjgxb.2015.01.008.

Li Zhijie, Xue Weichen. Experimental study on fire resistance of precast concrete inorganic insulation sandwich walls[J].JournalofBuildingStructures, 2015,36(1): 59-67. DOI:10.14006/j.jzjgxb.2015.01.008.(in Chinese)

[7] 李志杰, 秦桁, 劉國權(quán), 等. 預制夾心保溫墻體板縫抗火性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu), 2012,10:106-109.

Li Zhijie, Qin Heng, Liu Guoquan, et al. Experimental research on fire-resistance behavior of precast sandwich insulation wall panel joints [J].BuildingStructure, 2012,10: 106-109. (in Chinese)

[8] 王宏, 李珠, 楊博, 等. ?；⒅檎w式保溫隔熱建筑結(jié)構(gòu)耐火性研究[J]. 混凝土與水泥制品, 2009(4):51-53. DOI:10.3969/j.issn.1000-4637.2009.04.017.

Wang Hong, Li Zhu, Yang Bo, et al. Study on fire resistance of integral insulating buildings with vitrified beads[J].ChinaConcreteandCementProducts, 2009(4): 51-53. DOI:10.3969/j.issn.1000-4637.2009.04.017.(in Chinese)

[9] 吳潔, 王曉璐, 查曉雄. 金屬夾芯板溫度及耐火性能實驗研究[J]. 建筑技術(shù), 2010, 41(2): 171-173. DOI:10.3969/j.issn.1000-4726.2010.02.020.

Wu Jie, Wang Xiaolu, Zha Xiaoxiong. Experimental research on temperature and fireproof properties of metallic sandwich plate[J].ArchitectureTechnology, 2010,41(2): 171-173. DOI:10.3969/j.issn.1000-4726.2010.02.020.(in Chinese)

[10] 上海市城鄉(xiāng)建設和管理委員會. DG/TJ 08-2158—2015 預制混凝土夾心保溫外墻板應用技術(shù)規(guī)程[S]. 上海:同濟大學出版社, 2015.

[11] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部. GB 50016—2014建筑設計防火規(guī)范[S]. 北京:中國計劃出版社, 2015.

Experimentalstudyonfireresistancebehaviorsofprefabricatedcompositethermalinsulationwalls

Zhu Xiaojun1Li Xiangmin2Yang Jian3Liang Shuting3Wei Shaolin3Xu Qingfeng2

(1Architects & Engineers Co., Ltd, Southeast University, Nanjing 210096, China) (2Shanghai Key Laboratory of Engineering Structure Safety, Shanghai Research Institute of Building Sciences, Shanghai 200032, China) (3School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)

To investigate the fire resistance behaviors of the prefabricated composite thermal insulation wall which is composed of inner and outer concrete wythes, different types of insulation boards and steel sleeve connectors. Four prefabricated composite thermal insulation walls subjected to the fire exposure on one side were tested. The thermal insulation properties of different insulation materials and insulation layer thicknesses were analyzed and compared based on the measured characteristics of the temperature field distributions of the walls. Besides, the failure process of the specimens was observed, and the relationship between the out-of-plane displacement and time was compared. The damages of different thermal insulation materials were analyzed by the drilling-core tests. The experimental results show that the maximum lateral deformation of the walls increases with the fire exposure time; when the axial compression ratio is 0.2, the deflection decreases; the lateral deformations of the two walls with different thicknesses of EPS (expandable polystyrene) boards (40 or 60 mm) are almost the same. Compared with the EPS board, the lateral deformations of walls using the XPS (extruded polystyrene) board are smaller. The distribution of the temperature field along the thickness is nonlinear, and the temperature of the unexposed side is less than 100 ℃, much lower than that of the exposed side. The drilling-core test shows that the core from the exposed side is reddish brown, and both the EPS board and XPS board are in the melt state.

prefabricated; insulation wall; fire text; lateral deformation; temperature field

10.3969/j.issn.1001-0505.2017.06.020

TU317;TU375

A

1001-0505(2017)06-1208-08

2017-03-22.

朱筱俊(1972—)，男，博士，研究員級高工，496380566@qq.com.

國家重點研發(fā)計劃資助項目(2016YFC0701703)、上海市科委課題資助項目(15DZ1203506，16DZ1201805)、中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金和江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目(KYLX16_0257)、江蘇省高校自然科學基金面上項目(2016TM045J).

朱筱俊,李向民,楊建,等.預制復合保溫墻體抗火性能試驗研究[J].東南大學學報(自然科學版),2017,47(6):1208-1215.

10.3969/j.issn.1001-0505.2017.06.020.