01 研究背景（Introduction）
复合材料拉挤型材得益于轻质、高强、耐腐、低碳等优点，在建筑、装备、汽车、能源等领域得到了越来越多的关注，然而耐火性能弱是其应用瓶颈。树脂基体在高温下迅速软化分解，导致材料强度急剧下降。添加阻燃剂或使用改性树脂虽可提升热稳定性，但对于火灾工况而言效果有限。针对这一痛点，本研究采用防火涂层这一技术路线，对拉挤型材工字梁和箱梁开展了系统耐火试验，实证了拉挤型材结构件耐火性能提升方法。
02 试验方法（Experimental Tests）
本研究选取了两种常见拉挤型材——工字形（152×76×6.35 mm）和箱形（76×76×6.35 mm），在四点弯曲加载下进行耐火性能测试，采用了水泥基厚型涂料与膨胀型薄型涂料，在梁构件下翼缘和腹板区域进行三面涂装保护（见下图）。
工字梁施加的应力水平为极限承载力的5.50%，箱梁为4.64%。采用电炉模拟ISO 834标准升温曲线，每组试验重复3次，共完成24组耐火试验。
03 试验结果（Experimental Results） 破坏模式与性能退化：破坏模式见下图，所有试件破坏均始于下翼缘，依次向腹板和上翼缘扩展，腹板温度超过玻璃转化温度（约84°C）后刚度急剧下降（表现为挠度增大）。 工字梁 水泥基涂层 工字梁 膨胀型涂层 箱梁 水泥基涂层 箱梁 膨胀型涂层 水泥基涂层的防护效果总体优于膨胀型涂层：工字梁采用水泥基涂层（10 mm与20 mm厚）均达2小时耐火时长，而1 mm与2 mm厚的膨胀型涂层的平均耐火时长分别为1.64小时和2.00小时。水泥基涂层通过低导热系数与孔隙水蒸发吸热两种途径阻隔试件内热量传递。然而，膨胀型涂层激活温度约300°C，难以在火灾早期抑制树脂热降解。 截面形状的影响更为显著：箱形梁强度更高且施加的荷载水平更低，但在20 mm水泥基涂层下平均耐火时长仅1.75小时（较工字梁降低14%），2 mm厚膨胀型涂层下仅1.04小时（较工字梁降幅达48%）。成因在于，箱梁截面高度低于工字梁（缩短了热传递路径），且箱梁具有双腹板（增多了热传递通道）。 腹板温度：当腹板温度超过玻璃化转变温度后构件挠度加速增长，可作为承载能力极限状态的有效预警指标。 下图展示了工字梁（水泥基涂层和膨胀型涂层）以及箱梁（水泥基涂层和膨胀型涂层）试验数据，包括升温曲线、挠度曲线等。 工字梁 水泥基涂层
工字梁 膨胀型涂层
箱梁 水泥基涂层
箱梁 膨胀型涂层
04 主要结论（Conclusions） 水泥基涂层对拉挤型材受弯构件耐火性能的提升效果优于膨胀型涂层； 涂层类型和厚度需依据设计目标（即耐火极限）而定，1小时及以下可使用膨胀型涂层，1至2小时可使用水泥基涂层； 耐火设计应针对不同截面”因形制宜”； 腹板温度是反映构件刚度退化的关键指标。 致谢：本文由刘天桥教授，同济大学薛伟辰教授、里约热内卢天主教大学Daniel Cardoso教授联合指导。产品使用:南京斯贝尔
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