EVG-3D墻板耐火性能研究

郭延華，崔龍丹，馬 駿

(河北工程大學 土木工程學院，河北 邯鄲 056038)

EVG-3D墻板耐火性能研究

郭延華，崔龍丹，馬 駿

(河北工程大學 土木工程學院，河北 邯鄲 056038)

針對建筑材料EVG-3D板的防火隔熱問題，通過試驗檢測EVG-3D板的保溫隔熱性能。結(jié)果表明：背火面單點最高溫升為162.8℃，平均溫升 139.3℃，都符合現(xiàn)有規(guī)范要求，EVG-3D板試樣無煙火冒出，且在實驗結(jié)束后試件完整。由試驗數(shù)據(jù)和試驗現(xiàn)象得出EVG-3D板的保溫隔熱性能良好，并且環(huán)保性能也尤為突出。

EVG-3D墻板；工業(yè)化；耐火性；試驗分析

在我國，隨著城鄉(xiāng)建設的發(fā)展，裝配式建筑慢慢走進尋常百姓家，引進的建筑材料的新產(chǎn)品更是層出不窮，一種新型材料鋼筋網(wǎng)架水泥夾芯板（以下簡稱EVG-3D板）引入中國[1]。EVG-3D板是奧地利EVG公司的一種新型的3D建筑體系，這種新型的建筑材料兩邊是由冷拔鋼絲和混凝土層組成的結(jié)構(gòu)單元，中間是聚苯乙烯絕緣芯體，并用橫向鋼絲穿插固定。EVG-3D板的引進，有利地推動著我國快速裝配式建筑工業(yè)化的前行。隨著社會經(jīng)濟水平的提高，人們的環(huán)保意識也在不斷加強，建筑材料的環(huán)保性也相當重要。在近幾年，許多學者已經(jīng)對EVG-3D墻板的力學性能進行了多方面的研究，發(fā)現(xiàn)了該墻板在施工時的各種優(yōu)勢：安裝程序簡單易行、隔音性能高等，但是對于該板耐火性性能的研究卻很少[2-4]。為了研究該墻板的耐火性能，本文通過EVG-3D板的耐火試驗，對其耐火性能進行深入的分析研究，為我國建筑裝配工業(yè)化的發(fā)展提供重要理論依據(jù)[5-7]。

1 試驗過程

通過使用垂直構(gòu)件耐火試驗爐（NH-153）在EVG-3D板的一面進行高溫火燒試驗，測試不同位置的溫度變化，向火面和背火面的狀態(tài)也不同。試件樣式及構(gòu)造：試件用混凝土墻板為普通混凝土，混凝土設計強度等級為C40，澆筑完成后進行自然養(yǎng)護。試驗墻板樣品的尺寸：3 600 mm×3 000 mm×200 mm，結(jié)構(gòu)形式：兩邊冷拉鋼絲網(wǎng)片(間距50 mm，Ф3鋼筋)及40 mm厚混凝土層組成的單元，中間為聚苯乙烯絕緣芯體還有25 mm的硅酸鋁纖維，由斜向鋼絲（間距200 mm）空插固定，試驗樣品的尺寸及其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 試件結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of specimen

試驗試件詳情：通過測試不同點的溫度變化，進行數(shù)據(jù)分析，試件背火面測點布置如圖 2 所示。墻體厚度為200 mm，包括向火面 50 mm 混凝土、中間層100 mmEPS、背火面 50 mm混凝土。試驗時墻體一側(cè)為自由邊。

圖 2 試件背火面測點布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of measuring points on the back of the test piece

2 試驗數(shù)據(jù)分析

要檢驗該板的耐火性，得從其在火爐作用下的完整性和隔熱性來判斷，通過逐漸升溫至121 min來檢驗該板的完整性，試驗開始至10 min向火面有爆裂聲，14 min時向火面有爆裂聲，背火面有水分溢出，接著有連續(xù)爆裂聲，30 min時爆裂聲減少，煙氣及水分溢出減少，直到121 min實驗停止。在試驗過程中，試件在耐火試驗期間能夠持續(xù)保持耐火隔火性能。并且未出現(xiàn)此類現(xiàn)象：棉墊試驗，棉墊被點燃；∮6 mm的縫隙探棒穿過試件進入爐內(nèi)，并沿裂縫長度方向移動150 mm；∮25 mm的縫隙探棒穿過試件進入爐內(nèi)；背火面出現(xiàn)火焰并持續(xù)時間超過10 s。即滿足規(guī)范要求，該板的完整性未破壞。

背火面各監(jiān)測溫點試驗數(shù)據(jù)見表1，表內(nèi)溫度值為減去初始平均溫度的值，初始平均溫度為24℃。試驗時環(huán)境溫度為 24℃。

表1 背火面監(jiān)測點試驗數(shù)據(jù) (單位：℃)Tab.1 The data of back fi re point

各點變化平穩(wěn)，4#16處有一突然地溫度升高是由于剛開始火力不均勻，導致受熱不均勻，才產(chǎn)生溫度突變的情況。為研究各點溫度變化的形態(tài)和走向，將各點溫度變化進行公式擬合：

4#9：y=0.326 3x2+9.400 3x-17.434 R2=0.977 3

4#10：y=0.147 4x2+8.600 8x-16.604 R2=0.965 4

4#11：y= 0.396 4x2+10.717x-25.01 R2=0.972 3

4#16：y= 0.305 4x2+9.184 9x-10.68 R2=0.964 3

4#19：y= 0.328x2+8.440 1x-16.508 R2=0.974 1

4#7：y=0.340 4x2+0.942 7x-0.6874 R2=0.985 9

4#8：y=0.255x2+1.683 4x-0.9098 R2=0.967 6

4#12：y=0.281 7x2+5.952 8x-10.553 R2=0.990 3

4#13：y=0.550 1x2+0.544 2x-3.511 9 R2=0.975 6

4#14：y=0.638 7x2+2.362x-6.462 2 R2=0.977

通過數(shù)據(jù)比較和公式推理，R2的值都近似于1，擬合出來的公式與原散點圖的變化狀態(tài)近似度極高，及各點溫度變化穩(wěn)定，且未有超過規(guī)范值的現(xiàn)象。在試驗過程中，不斷記錄試件背火面的溫度值，通過試件背面的升溫曲線圖可以更加清晰地觀察出在各個時間段內(nèi)背火面溫度變化的情況，如圖3所示：

由表1、圖3觀察可知，試件在耐火試驗期間持續(xù)保持耐火隔熱性能的時間，30 min內(nèi)爐溫，試件背火面溫度幾乎為0，30 min后就開始有所升高，爐溫最高溫度已經(jīng)達到1 200℃，背火面溫度緩緩增加，直到121 min時仍未超過180℃。規(guī)范要求：試件背火面溫度溫升發(fā)生超過以下任一限定的情況均認為喪失隔熱性：平均溫度溫升超過初始平均溫度140℃；任一點位置的溫度溫升超過初始溫度（包括移動熱電偶）180℃（初始溫度應是試驗開始時背火面的初始平均溫度）。

圖3 升溫曲線Fig.3 Temperature rising curve

從表1中發(fā)現(xiàn)121 min 時，背火面：單點最高溫升為162.8℃，小于規(guī)范要求的180℃，平均溫升為139.3℃，小于規(guī)范要求的140℃，綜上所述滿足規(guī)范要求，因此該板有良好的隔熱性。

在試驗過程中，由于向火面和背火面的受熱不一樣，試件會有撓度變化，通過撓度的變化，可以更進一步認識該材料的安全性。撓度變化如表2所示。

表2 隨時間變化撓度的變化Tab.2 Change of de fl ection with time

將表2的撓度變化數(shù)據(jù)輸入計算軟件擬合出撓度曲線及公式如圖4所示：

圖4 撓度-時間曲線圖Fig.4 De fl ection time curve

R2接近于1，即兩條曲線的變化趨勢接近拋物線形式如圖4，60 min內(nèi)撓度變化明顯，約60 min后撓度變化趨于穩(wěn)定。由于撓度過大對建筑材料力學性能和結(jié)構(gòu)整體性有直接的影響，而實驗撓度變化值在允許撓度范圍內(nèi)且121 min后材料未破壞仍可繼續(xù)使用，由此得出EVG-3D板的防火安全性良好。

3 試驗現(xiàn)象分析

在試驗結(jié)束時向火面和背火面發(fā)生的破壞形態(tài)是截然不同的，具體情況如圖5所示：

試驗結(jié)束時，向火面4#11處露出了鋼絲網(wǎng)，而其他位置僅有混凝土保護層脫落，背火面僅有水分溢出，無混凝土保護層脫落現(xiàn)象，試件的良好性質(zhì)與其構(gòu)造是密切相關的。鋼筋的配置再加上鋼筋網(wǎng)的結(jié)合，有效地與混凝土整體合一，對于其防火隔熱性而言，25 mm厚的硅酸鋁纖維起到重要作用。在2 h內(nèi)，EVG-3D板有效地阻隔了火勢的蔓延且未破壞，通過比較可進一步驗證該板的耐火性非常好。

圖5 試驗前后向火面背火面的現(xiàn)象Fig.5 Test before and after the fi re back fi re surface phenomenon

4 結(jié)論

1）EVG-3D板在121 min的耐火隔火實驗中，不僅未出現(xiàn)裂縫，夾心網(wǎng)未被點燃，只是由于高溫引起撓度，撓度并未影響其安全性，背火面僅有煙和水分溢出。

2）121 min 時，背火面單點最高溫升 162.8℃，平均溫升 139.3℃。

通過試驗，EVG-3D板表現(xiàn)出良好的耐火性，在火的攻擊下只有極少的煙和水分溢出，充分表現(xiàn)出良好的環(huán)保性能，同時其撓度變化也在承載力許可的范圍內(nèi)，即大火在2 h內(nèi)不會大面積地蔓延，且安全性未被破壞。該板的保溫隔熱性也充分地顯現(xiàn)出來。

[1] 劉 雁，施衛(wèi)星.EVG-3D墻板抗側(cè)力性能試驗研究[J].工業(yè)建筑，2015(10)：45.

[2] 方明暉，毛金萍，朱蓬萊，等.?；⒅閷o機輕集料保溫砂漿性能的影響[J].新型建筑材料，2010（2）：24-28.

[3] HARDY M L，AUFILERHEIDE J，KRUEGERC H O，et al. Terrestrial toxicity evaluation of decabromine phenyl ethaae on organisms from three trophic levels[J]. Ecotox Biviron Safe，2011，74(4)：703.

[4] 張立新，梁發(fā)云.EVG—3D墻板的性能與試驗[J].住宅科技，1998(7)：37-39.

[5] POEL B，VAN Cruchten G，BALARAS C A. Energy Performance Assessment of Existing Dwellings[J]. Energy and Bulidings，2007，39(4)：393-403.

[6] 王智宇，李陸寶，施衛(wèi)平，等.膨脹珍珠巖的聚合物改性技術與聚合物保溫砂漿[J].新型建筑材料，2008（10）：40-42.

[7] MICHAL R，MARIUSZ G，KSZEK-KUDLAK O K M R. Studies on bromination and evaporation of antimony oxide during thermal treatment of tetrabromobisphenyl A(IBBPA)[J]. JAnal Appl Pyro，2010，88(1)：14-21.

Research on fi re resistance of EVG-3D panel

GUO Yanhua，CUI Longdan，MA Jun
(College of Civil Engineering，Hebei University of Engineering，Hebei 056038，Handan，China)

As a new building material，EVG-3D type industrial prefabricated plate has excellent fi reproof and heat insulation performance. This paper tests the performance of EVG-3D board. The results showed that：the unexposed surface single point of maximum temperature rise to 162.8 degrees，the average temperature rise to 139.3 degrees，which are consistent with the existing speci fi cations. There is no smoke coming out for the EVG-3D plate specimens，and the specimens are integrated at the end of the experiment. From the experimental data and the experimental phenomenon，the EVG-3D board has good insulation and environmental protection performance，which provides an important basis for the use of EVG-3D board in our building.

EVG-3D panel，industrialization， fi re resistance，test analysis

TU5

A

1673-9469（2017）04-0047-04

10.3969/j.issn.1673-9469.2017.04.011

2017-09-05 特約專稿

北京市科委科研計劃項目(D151100005315003)

郭延華(1972-)，男，黑龍江依安人，碩士，副教授，主要從事煤礦安全地下工程學方面的研究。