采用錐形量熱儀（CONE）研究和評(píng)價(jià)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

摘 要：采用錐形量熱儀對(duì)比測(cè)試了2種涂料，4個(gè)樣品在試驗(yàn)過(guò)程中的熱釋放速率、點(diǎn)燃時(shí)間、失重率、產(chǎn)煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等指標(biāo)，通過(guò)以上指標(biāo)來(lái)看，2號(hào)涂料的各個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于3、4號(hào)涂料，可以認(rèn)為2號(hào)涂料防火性能優(yōu)于3、4好評(píng)涂料。通過(guò)不同涂料、同種涂料不同厚度的比對(duì)情況能夠得出其熱釋放速率、點(diǎn)燃時(shí)間、失重率、產(chǎn)煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等評(píng)價(jià)指標(biāo)存在顯著變化，能夠用于鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的整體性能評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)防火涂料;錐形量熱儀;防火性能;產(chǎn)煙性能;有毒氣體

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由基料、填料、阻燃劑、溶劑和助劑經(jīng)加工而成，涂覆在鋼結(jié)構(gòu)表面，具有防火隔熱的效果，能夠阻止火焰蔓延，從而保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。另外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料還具有裝飾作用。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由于具有防火隔熱性能好、施工方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被大量應(yīng)用于大型建筑中。目前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的評(píng)價(jià)方法為：將涂料涂刷在鋼梁上，在一定升溫條件和荷載下通過(guò)鋼梁變形和鋼梁內(nèi)部溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)裝置較為復(fù)雜，安裝、加載要求高，檢測(cè)成本高，周期長(zhǎng)。本文采用錐形量熱儀（CONE）研究和評(píng)價(jià)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火性能和煙及毒氣的釋放情況，對(duì)以后鋼結(jié)構(gòu)防火涂料評(píng)價(jià)方法提供參考。

一、試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)樣品

本文中試驗(yàn)樣品采用室內(nèi)溶劑性膨脹型普通鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涂料涂刷在4mm厚鋼板上，1號(hào)為未涂覆涂料的鋼板，2-4號(hào)樣品為涂覆涂料的鋼板樣品。2-4樣品涂料厚度分別為2.3mm、2.5mm和3.2mm，其中3和4號(hào)樣品未相同涂料。

（二）試驗(yàn)儀器及方法標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)儀器采用錐形量熱儀。試驗(yàn)方法采用標(biāo)準(zhǔn)ISO 5660-1：2015規(guī)定的方法。試驗(yàn)中設(shè)定熱輻射功率為50kW/m2，共進(jìn)行4次試驗(yàn)。

（三）試驗(yàn)過(guò)程

涂料涂刷后在溫度（23±2）℃和濕度（50±5）%條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)定時(shí)間。樣品調(diào)節(jié)好后將樣品按規(guī)定安裝，設(shè)定測(cè)試條件為：50kW/m2。

二、數(shù)據(jù)分析

（一）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火性能

試驗(yàn)中記錄樣品在燃燒過(guò)程中的各項(xiàng)燃燒性能參數(shù)，具體如表1所示。各樣品的點(diǎn)燃時(shí)間、熱釋放速率峰值時(shí)間及燃燒時(shí)間對(duì)比圖如圖1所示。

熱釋放速率是衡量材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)，由表1可以看出空白鋼板的最大和平均熱釋放速率均較小，3、4號(hào)涂料的最大和平均熱釋放速率均較大，火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，2號(hào)涂料危險(xiǎn)性較3、4號(hào)小。

各樣品的熱釋放速率隨時(shí)間的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可以看出，1號(hào)空白樣品熱釋放速率基本為0，2號(hào)涂料熱釋放速率比較平穩(wěn)且值均不大，熱釋放速率峰值出現(xiàn)時(shí)間為95s，3、4號(hào)涂料的熱釋放速率較大，分別在20s、25s達(dá)到峰值，主要原因是3、4號(hào)涂料在分別在5s、8s的時(shí)候被點(diǎn)燃，而2號(hào)涂料整個(gè)過(guò)程未被點(diǎn)燃。

（二）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的煙及毒氣釋放情況

各樣品在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣總量情況如圖2所示。

由圖2可以看出，1號(hào)空白樣的煙氣總量為0，2、3、4號(hào)涂料的煙氣總量分別為74.3、517.2、645.7，3、4號(hào)涂料的產(chǎn)煙量明顯比2號(hào)樣品多。

試驗(yàn)過(guò)程中的有毒氣體CO、CO2生成速率圖3-4所示。

由圖3-4可以看出，1號(hào)空白樣的CO、CO2生成速率基本為0，3、4號(hào)涂料CO、CO2生成速率較2號(hào)涂料大很多。峰值出現(xiàn)時(shí)間與熱釋放速率峰值時(shí)間一致。

三、結(jié)語(yǔ)

（一）采用錐形量熱儀對(duì)比測(cè)試了2種涂料，4個(gè)樣品在試驗(yàn)過(guò)程中的熱釋放速率、點(diǎn)燃時(shí)間、失重率、產(chǎn)煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等指標(biāo)，通過(guò)以上指標(biāo)來(lái)看，2號(hào)涂料的各個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于3、4號(hào)涂料，可以認(rèn)為2號(hào)涂料防火性能優(yōu)于3、4好評(píng)涂料。

（二）通過(guò)不同涂料、同種涂料不同厚度的比對(duì)情況能夠得出其熱釋放速率、點(diǎn)燃時(shí)間、失重率、產(chǎn)煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等評(píng)價(jià)指標(biāo)存在顯著變化，能夠用于鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的整體性能評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 晏建波，李冬敏，徐蕾等. 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性能試驗(yàn)中基材撓度與溫度的關(guān)系[J].建材與裝飾，2019，4：45-46.

[2] 晏建波，李冬敏，關(guān)健玲等.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火性能檢測(cè)方法現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].科技通報(bào)，2018，34（4）：232-234.

[3] GB 14907-2018，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料[S].

[4] GB/T9978-1999，建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法[S].

[5] 王新鋼，毛朝君. 鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)和新型水性厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究[J].上海涂料，2008，（04）：6-9.

[6] 范方強(qiáng). 水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備及防火作用機(jī)理研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[7] 陳中華，李崇裔. 水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研制與性能研究[J].涂料工業(yè)，2011，（04）：26-30.

[8] 徐曉楠，徐文毅，吳濤.采用錐形量熱儀（CONE）研究和評(píng)價(jià)新型可膨脹石墨防火涂料[J]，火災(zāi)科學(xué)，2005，14（1）：11-15.

作者簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)麗霞（1985-），女，廣州人，本科生，研究方向：防火材料、消防產(chǎn)品檢測(cè)。