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研究生: 何奇鈺
He, Chi-yu
論文名稱: 鋼結構用防火被覆材料之熱傳特性研究
A Study on Heat Transfer Characteristics of Sprayed Fire Protection Material for Steel Structures
指導教授: 賴維祥
Lai, Wei-Hsiang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 田口品質方法防火被覆材料熱線法熱傳導係數
外文關鍵詞: hot wire method, sprayed fire protection material, thermal conductivity, Taguchi method
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  • 為防止鋼材在高溫時降伏強度及抗拉強度大幅下降,使鋼結構無法繼續承受載重而倒塌,工程上會使用耐火材料將鋼材和熱源予以分隔來延長鋼材到達極限溫度的時間。若耐火材料的熱傳導係數降低,可減緩熱量傳遞的速率,因此,本研究利用田口品質方法及熱線量測法探討防火被覆材料的製作條件,及加入不同摻料對防火被覆材料熱傳導係數的影響。
    實驗結果顯示,在田口品質方法中由於確認實驗和預測結果相比,兩者並不相符,因此推論夯實能量、拌水量、養護時間三種因子會有交互作用或有其他嚴重影響熱傳導係數的因子未包含在實驗矩陣內。由加入卜作嵐(pozzolanic)材料的試體熱傳導係數變化趨勢來看,試體熱傳導係數在200℃時皆有最小值,主要原因為水化反應的產物吸熱分解,使試體孔隙變大,孔隙的氣室成為良好的隔熱結構,熱傳導係數因此變小;當溫度持續升高時,孔隙之氣室被破壞,連續的孔隙成為熱對流、輻射之途徑,熱傳導係數因此增加。在加入耐火材料、爐石粉作為摻料的研究中,發現加入爐石粉之試體會有較大的密度及燒失量,由此可推測加入爐石粉會有較多的水化反應。而將添加爐石粉之試體和添加耐火材料之試體做比較,在室溫時添加爐石粉之試體的熱傳導係數會大於添加耐火材料之試體,高溫時情況則相反。綜合實驗結果來看,防火被覆材料之熱傳導係數變化趨勢可在200℃之前有效減緩熱量的傳遞,在被覆結構未受損的情況下,防火被覆材料會是良好的隔熱材料。

    To prevent yield strength and tensile strength of the steel massive decrease at high temperature condition, heat source and the steel will be separated by fire protection material which can increase fire resistance. If the thermal conductivity of sprayed fire protection material is reduced, it can slow down the speed of heat transfer. In this thesis, the affection of different condition of making sprayed fire protection material is studied by Taguchi method and hot wire method to realize the influence of thermal conductivity of sprayed fire protection material while different materials are added.
    The results showed that compacting energy, content of water and curing age may have interactions to affect thermal conductivity beyond original consideration, because the result of confirming test is different from the predicting data. Thermal conductivity of the specimens has minimum at 200℃ from the changing trend of specimens’ thermal conductivity after adding Pozzolanic material. It is resorted to heat absorption and decomposition of hydrated production. The cavities of the specimens grow, and become a good insulating structure, then thermal conductivity decreases. When temperature increases, the cavities are broken. The contiguous cavities become the way of heat convection and heat radiation, so that thermal conductivity increases. In the studying the refractory material and slag powder are added, it showed that the specimens which adding slag powder have higher density and more weight loss after burning. It is guessed that there is more hydrated reaction happened as adding slag powder. Comparing with slag-adding specimen and refractory-adding specimen, the thermal conductivity of slag-adding specimen is higher than refractory-adding specimen at room temperature, but it is inverse at high temperature. The changing trend of specimens’ thermal conductivity can slow down the speed of heat transfer below 200℃ from the result of the experiments. Sprayed fire protection material will be a good insulating material if sprayed structure were not destroyed.

    中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法 2 1.3 論文架構及研究流程 2 第二章 文獻回顧 5 2.1 基本熱學理論 5 2.1.1 熱量傳遞模式 5 2.1.2 熱傳導係數定義 5 2.1.3 熱擴散方程式之推導 6 2.2 熱傳導係數量測方法 10 2.3 影響被覆鋼結構溫度上升之因子 15 2.4 防火被覆材料之特性 16 2.5 田口品質方法 20 2.5.1 矩陣實驗 21 2.5.2 資料分析 22 2.5.2.1 信號雜訊比(S/N比) 22 2.5.2.2 變異數分析 23 2.5.3 驗證實驗 24 第三章 試驗設備與方法 27 3.1 試驗材料 27 3.2 試體製作 28 3.3 參數設計 32 3.4 試驗設備 34 3.5 試驗方法 39 第四章 試驗結果與討論 43 4.1 最佳因子水準的可信賴度 43 4.2 防火被覆材料熱傳導性質探討 47 4.3不同添加材料對防火被覆材料熱傳導性質之影響 51 4.3.1 材料密度與熱傳導性質的關係 51 4.3.2 燒失量與熱傳導性質的關係 53 第五章 結論與建議 54 5.1 結論 54 5.2 建議 55 參考文獻 56 自述 58

    1. ASTM C1113-99, “Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire (Platinum Resistance Thermometer Technique),” USA, 2004.
    2. ASTM D5334-05, “Standard Test Method for Determination of Thermal Conductivity of Soil and Soft Rock by Thermal Needle Probe Procedure,” USA, 2005.
    3. D. Poulikakos, “Conduction Heat Transfer,” Prentice-Gall, U.S.A.,pp.145-220,1994.
    4. 鄭紹材,“影響耐火被覆材料耐火性能之因子,” 臺灣料技大學營建工程技術研究所博士論文,1998。
    5. 李保春,董有尔,“熱線法測量保溫材料的導熱係數,” 中國測試技術,Vol. 31,No. 6,pp. 75-76。
    6. 林俊宏,“粉體在不同含水量及乾單位重下之熱傳導係數,” 中央大學土木工程研究所碩士論文,2006。
    7. Zhao-Fen Jin, Yutaka Asako, Yoshiyuki Yamaguchi, Minoru Harada,“Fire Resistance Test For Fire Protection Materials With High Water Content, ”International Journal of Heat and Mass transfer, Vol. 43, pp. 4395-4404, 2000.
    8. Joe O. Akinmusuru, Member, ASCE, “Thermal Conductivity of Earth Blocks,” Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 6, No. 3, pp. 341-351, 1994.
    9. 郭廣德,“酚酫樹脂發泡材料之隔熱性能研究,” 中央大學機械工程研究所碩士論文,1999。
    10. 林慶元,鄭紹材,王國振,“岩棉被覆材料組成與耐火性能關係之研究,” 中華民國建築學會「建築學報」第七期,pp.39~48,1992年12月。
    11. Kuen-Sheng Wang, Chung-Jen Tseng, Ing-Jia Chiou, Min-Hua Shih, “The Thermal Conductivity Mechanism Of Sewage Sludge Ash Lightweight Materials,” Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp. 803-809, 2005.
    12. A. Laukaitis, R. Zurauskas, J. Keriene, “The Effect Of Foam Polystyrene Granules On Cement Composite Properties,” Cement & Concrete Composites Vol. 27, pp. 41-47, 2005.
    13. Ching-Ho Chen, Ing-Jia Chiou, Kuen-sheng Wang, “Sintering Effect On Cement Bonded Sewage Sludge Ash,” Cement & Concrete Composites Vol. 28, pp. 26-32, 2006.
    14. M. Saad, S.A. Abo-El-Enein, G.B. Hanna and M.F. Kotkata, “Effect of Temperature On Physical And Mechanical Properties Of Concrete Containing Silica Fume,” Cement and Concrete Research, Vol.26, No.5, pp.669-675, 1996.
    15. 林川瑜,“再生混凝土中添加奈米黏土及高爐石粉性質之研究,”中原大學木土工程研究所碩士論文,2005。
    16. 蔡壽楨,“含飛灰混凝土之孔隙與強度關係,”中興大學木土工程研究所碩士論文,2004。
    17. 莊昆斌,“蒸氣養護對不同爐石添加量自充填混凝土熱學性質及工程性質之研究,,”臺灣科技大學營建工程研究所碩士論文,2004。
    18. 鄭永傑,“卜作嵐材料及細粒料對水泥體熱傳導係數之影響,”臺灣科技大學營建工程研究所碩土論文,2002。
    19. Madhav S. Phadke, 黎正中編譯,“穩健設計之品質工程,” 台北圖書有限公司,台北市,1993年1月初版。
    20. 游翔淵,“添加玻璃纖維與奈米粘土對高溫下混凝土強度之影響,”中原大學木土工程研究所碩士論文,2005。
    21. 蔡佳峰,“室內型水泥系防火被覆材耐風雨性能之研究,”成功大學建築研究所碩士論文,2003。
    22. 黃兆龍,“卜作嵐混凝土使用手冊,” 中興工程顧問社,台北市,2007年初版。

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    校外:2008-08-20公開
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