为什么混凝土是防火的?

虽然大火烧毁了澳大利亚的这座房子,但你可以看到砖墙仍然矗立着。这就是混凝土的力量。查看更多房屋建设图片。"width=
虽然大火烧毁了澳大利亚的这座房子,但你可以看到砖墙仍然矗立着。这就是混凝土的力量。查看更多家居施工图片
保罗凯恩/盖蒂图片社

建筑材料似乎是有等级的。木头和花岗岩都是最受欢迎的,玻璃和铝是最时髦的,而大理石是最高端的高端。然后是混凝土……可怜的、不讨人喜欢的混凝土。我们在上面走路,开车,甚至在上面吐口香糖。一些尊重。我们很难爱上一种为我们提供了大型住房、停车场和世界上大多数监狱的材料。但对于这只建筑界的丑小鸭来说,情况可能正在发生变化。现在有一种新的趋势,即住宅建筑采用混凝土,主要是因为它是最坚固、最耐用的建筑材料之一。它还具有令人难以置信的耐火性,这使它成为家庭的安全赌注。

混凝土的耐火性能是相当容易理解的。的混凝土组成水泥(石灰石、粘土和石膏)和骨料材料是化学惰性的,因此几乎不可燃。混凝土也有一个缓慢的传热速率,这意味着在家里的混凝土墙作为一个防火盾,保护相邻的房间免受火焰,并保持其结构的完整性,尽管暴露在强烈的热量[来源:混凝土中心].

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混凝土的特性是如何让它如此不受火焰影响的?耐火性指的是一种材料在火灾中站稳的能力,而周围的一切都在燃烧。确定建筑材料的防火性要考虑该材料在各种条件下的传热速率和可燃性,如火灾温度、通风和建筑物内的燃料来源[来源:波特兰水泥协会].虽然混凝土墙通常可以承受长达四个小时的极端火灾压力,但大多数木结构墙会在不到一个小时内倒塌[来源:国际认证房屋检查员协会].同样重要的是要注意,当混凝土燃烧时,它不会释放有毒气体,产生烟雾,或滴下熔融颗粒。

材料的耐火性能在住宅建筑中非常重要,因为它们决定了房屋在暴露于高温和火焰时的结构完整性。这就是所谓的防火性能,我们将在下一节中考虑几个例子,包括混凝土和木材的比较。

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框架你的家:混凝土是如何支撑的?

大多数工程师都认为世贸中心大楼在9·11事件中的火灾表现令人印象深刻,因为大楼倒塌前热量和火焰的隔离让成千上万的人有机会逃生。"width=
大多数工程师都认为世贸中心大楼在9·11事件中的火灾表现令人印象深刻,因为大楼倒塌前热量和火焰的隔离让成千上万的人有机会逃生。
斯宾塞·普拉特/盖蒂图片社

如果你足够幸运,对家中框架材料的选择有话要说,你可能会考虑混凝土而不是木材。近年来,由于各种原因,住宅建筑商一直在转向混凝土作为框架材料,其中最重要的是它的耐火性能。

当谈到防火性能时,混凝土通常被认为是家庭建筑的一个很好的价值,因为它在高温下比木材更好[来源:混凝土中心].这部分是因为混凝土可以分隔(即遏制)火灾。作为一个划分的例子,让我们看一下2001年9月11日,世界贸易中心(WTC)

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9月那个灾难性的早晨,当飞机撞上世贸中心大楼时,尽管燃烧的喷气燃料产生了强烈的热量,但每层楼之间的4英寸(10厘米)混凝土板至少在一段时间内限制了火势的蔓延。然而,塔楼的墙壁是钢结构的还有其他材料,不是混凝土。当大火的温度达到800华氏度(427摄氏度)时,塔的支撑钢结构变弱并开始倒塌[来源:科学美国人]。尽管如此,大多数工程师都认为世贸中心大楼在9·11事件中的火灾表现令人印象深刻,这主要是因为大楼倒塌前热量和火焰的隔离让成千上万的人有机会逃生。

作为一种建筑材料,混凝土也能很好地面对其他危险,如飓风龙卷风,洪水,可提供比木材更好的隔音效果和能源效率[来源:国际认证房屋检查员协会].然而,尽管有这些品质,它也有一些缺点。其一是其巨大的碳足迹。一般来说,每生产一吨混凝土,就会产生一吨二氧化碳2释放到大气中[来源:化学世界].其他材料(例如钢铁)的碳足迹可能相同或更糟,但由于世界上混凝土的使用要多得多,碳足迹似乎更大。混凝土工厂的效率一直在提高,但不可否认这种材料对环境的巨大影响。

然而,如果混凝土如此防火,为什么不是所有的家庭都使用它呢?我们将在下一节中对此进行探讨。

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混凝土的成本

综上所述,混凝土为未来的住宅带来了很大的希望。目前,美国大约17%的新建房屋是用混凝土建造的[来源:国际认证房屋检查员协会].奥马尔·加西亚是SOGA建设在华盛顿特区,混凝土建造的房屋将比木结构房屋更耐用。

他说:“如果建造成本不那么高的话,美国可能会有更多的混凝土房屋。”全国混凝土行业贸易组织波特兰水泥协会(Portland Cement Association)估计,一栋使用隔热混凝土模板(最常见的水泥建筑类型)建造的新房的成本,比类似的木结构房屋高出4%至7%。

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加西亚说:“当你用混凝土框架时,基于材料成本,价格会大幅上涨。”“但真正的增长是当你考虑到安装钢筋、成型和浇筑混凝土的额外劳动时间时。”

然而,有了混凝土房子,你确实可以节省取暖和制冷费用,以及更低的房屋保险政策。

“考虑到木材很容易腐烂,,白蚁侵扰在美国,木材作为房屋的主要结构材料居然能坚持这么久,”加西亚说。“如果用混凝土建造房屋的成本继续下降,消费者就会把它作为首选材料。”

随着时间的推移,混凝土很可能会摆脱二流建筑材料的形象。不可否认,它的耐用性,很少有材料能与它令人难以置信的耐火性相比。也许混凝土只需要一个良好的公关活动,使其与木材、石头和大理石等备受喜爱的材料相媲美。

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作者注:混凝土为什么防火?

当我接到一项关于混凝土耐火性能的写作任务时,我立刻想起了我和我丈夫在这个问题上的多次对话。我丈夫既是工程师,也是建筑工人。他来自墨西哥,那里的大多数房屋都是用混凝土建造的,他经常评论美国人对木材作为建筑材料的迷恋。正如我们在文章中指出的那样,混凝土比木材更坚固,更抗危险。但事实是,许多美国人在情感上喜欢木头,也许是因为它曾经是一种有生命的东西……一棵骄傲地矗立在森林某处的树。它也非常漂亮,有时这胜过实用性。

相关文章

来源:

  • 化学世界。“具体的难题。”(2012年3月29日)http://www.rsc.org/images/Construction_tcm18-114530.pdf
  • 加西亚,欧索加建筑公司。个人面试。(2012年3月29日)
  • 国际认证房屋建筑商协会。外墙和结构墙用混凝土(2012年3月29日)http://www.nachi.org/concrete-exterior-walls.htm
  • 波特兰水泥协会。“高强度混凝土和火。”(2012年3月29日)http://www.cement.org/buildings/high_strength_fire.asp
  • 波特兰水泥协会。“混凝土的质量成本高一点。”(2012年4月5日)。http://www.cement.org/homes/brief05.asp
  • 《科学美国人》。“当双子塔倒塌的时候。”2001年10月9日(2012年3月29日)http://www.public-action.com/911/jmcm/sciam/
  • 混凝土中心。“防火”。(2012年3月29日)http://www.concretecentre.com/technical_information/performance_and_benefits/fire_resistance.aspx

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