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什么是钢材的临界温度？
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.
（1）钢材在高
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.
（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。
（1）混凝土的组成
混凝土是由胶凝材料（水泥）、水、粗或细骨料按适当比例配合，搅拌成混合物，经一定时间硬化而成的人造石材。混凝土按密度的大小可分为重混凝土、普通混凝土和轻混凝土三种。混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的，同时也与施工工艺（搅拌、成型、养护）有关。
（2）混凝土的热物理性能
①传热系数。混凝土是一·种普通的建筑材料，其传热系数，一般不易发生大的变动。
②比热。混凝土比热随温度的变化很少是有规律的，但用1.17KJ/Kg·C的概数来代表混凝土的比热，仍偏于安全。
③强度。一般混凝土的抗压强度随温度的变化而变化，但大量的国素影响混凝土的强度随温度变化。此外，骨料的品种。大小、水泥粘结剂和骨料的配合比、水灰比对混凝土的强度，就是在常条件下也有影响。
④弹性模量。冷却以后混凝土弹性模量的变化，大大地低于加热状态下混凝土的弹性模量。当受热混凝土的温度低于500°C时，弹性模量随时间变化，井能基本恢复。
⑤线胀系数。混凝土随着温度变化的膨胀，完全取决于骨料。混凝土的骨料越软，相对地对混凝土膨胀的影响越小。相反，骨料越硬，对混凝土随温度变化的影响就越强。有些骨料在升高温度时，由于它的结构发生变化，也会明显地影响混凝土的膨胀。
③蠕变性质。钢筋混凝土梁一般是允许有较大蠕变的，一般在500°C以上，虽然试件已经产生了很大挠度，但因蠕变而倒塌的还没有。混凝土的蠕变率与预应力钢筋混凝土相比，对温度是不敏感的。当温度低于300°C时，蠕变比钢材高，但到325℃以上时，则又明显地低于钢材的蠕变率。
（3）钢筋混凝土构件的临界温度
①钢筋混凝土构件的临界温度，决定于钢筋和混凝土二者的性能。其临界温度受构件的几何参数与变形和强度的条件，以及构件的支撑情况、荷载、约束和设计中安全系数的影响。
②在受压区破坏时，临界温度取决于混凝上的抗压强度、变形和安全系数。受拉区破坏时，临界温度取决于受热钢筋降低的屈服强度和安全系数，屈服强度降低到工作应力时的强度，即临界温度。
③预应力钢筋到达450°C时预应力钢筋混凝土梁破坏，而钢筋混凝土梁在钢筋到达650°C时才破坏。超静定钢筋混凝土梁的临界温度，比静定梁的要高。
参考文献：
氮气的临界温度是-146.9 ℃
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出门在外也不愁钢锭凝固收缩_百度百科
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钢液在冷却和结晶过程中所发生的体积收缩。
凝固收缩量 钢锭的凝固收缩包括液态收缩、结晶收缩和固态收缩三部分。即，为总的冷凝体积收缩率，%；εL、εc、εs分别为液态、结晶和固态的体积收缩率。且有εL=aL(t t -tL，)εc=式中aL、as为液相和固相的平均体积收缩系数，%/K;εp为由液态转变为固态的纯相变体积收缩率；t t、tL、ts、tc分别为钢液的浇注温度、液相线温度、固相线温度和环境温度。以35钢为例，由1725℃至室温的全部体积收缩率为：εv=εL+εc+εs=4%+3%+7．2%=14．2%。钢的凝固收缩量主要随含碳量的变化而变化。钢中含碳量提高，直到O．5%时结晶收缩量逐渐增加，继续提高时反而减小。而钢的固态收缩则随含碳量的增加而减小。因此，含碳量在O．20%～O．50%的钢冷凝的总收缩率最大。
凝固收缩速度钢锭冷凝过程中，由于散热条件的变化，凝固层的降温速度也随之变化，因此线收缩的速度在凝固的不同时期是很不相同的。在开始凝固的5～7rain内平均线收缩速度最大，而经过10～15min之后急剧减小。此外，最大收缩系数和最大收缩速度都随含碳量的增加而减小。
凝固收缩的影响 钢液在冷却和结晶过程中所伴随发生的体积收缩，对钢锭的质量及物理、化学均匀性有重要影响：
(1)产生缩孔与疏松。由于钢液的冷凝收缩，在浇注补缩不充分的条件下将会造成钢锭或铸件内部的缩孔和疏松缺陷，其容积最大可达浇钢容积的5%。缩孑L产生于钢锭最后凝固的地方。为了防止产生缩孔缺陷，最有效的措施是控制钢锭的传热条件，以促使缩孔尽可能集中在钢锭的最上端，便于切除。最有效的技术措施有：选择合理的钢锭形状和尺寸，采用绝热板保温帽、发热剂和防缩孔剂，控制合适的注温、注速和正确的补缩操作等。
(2)产生。钢在冷凝过程中产生的收缩一旦受阻，便产生应力。当此应力超过钢在当时温度条件下的强度极限或塑性极限时，就会造成裂纹。钢在红热状态下产生的裂纹称热裂纹，常温状态下产生的裂纹称冷裂纹。热裂倾向主要取决于钢的收缩特性和高温塑性。收缩大而塑性差的钢，具有大的热裂倾向性。钢的冷凝收缩在不同温度的各凝固层间引起热应力、鼓胀应力、悬挂应力和组织应力等多种应力，一旦在凝固层薄弱处造成应力集中，便会产生裂纹。实践表明，对钢锭热裂倾向起决定作用的不是钢锭在整个冷凝期间绝对收缩量的大小，而是它在某一时刻的最大收缩速度。在钢锭开始凝固的前5～10min内(钢锭的相应表面温度为℃)是产生表面裂纹的最危险时期。
(3)自然对流。在钢锭凝固过程中，处于凝固前沿两相区的钢液和晶体的混合物，由于温度降低和产生固相晶核，密度明显高于心部的过热钢液，因而出现自然对流。这是结晶过程冷凝收缩造成的又一种后果。8～10t钢锭凝固过程中，发生自然对流的时间可达1h以上，金属的最大迁移速度达O．5～O．6m/s。自然对流可强化固一液界面的传热、传质过程，促进液相内的均匀混合和加速钢液过热热量的排散；可促成熔体垂直方向的温度梯度，使迎着热流方向生长的柱状晶略为向上倾斜，并明显地影响钢锭的晶体结构(图3)；还可以细化晶粒和促进非金属夹杂物的上浮排除等。[1]
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