膨脹型鋼結構防火涂層濕熱老化規(guī)律初探

趙明亮

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

在膨脹型鋼結構表面涂一層防火涂料是有效的防火方法。但容易在外界環(huán)境影響下出現(xiàn)防火涂層的老化，最終失去防火功能。本文根據(jù)對不同情況下的防火涂層老化試驗比較，分析了防火涂層老化的一些相關規(guī)律。在試驗中分別設計了膨脹型鋼結構防火層在室內(nèi)的應用、在半室外的應用、在室外的應用等三種環(huán)境條件，分別命名為試驗組X、Y、Z，其中X組又分為兩種實驗條件。

一、膨脹型鋼結構防火層濕熱老化試驗設計

本研究分別選取了兩種不同類型的防火涂料A、B各90件，分別在不同環(huán)境下進行老化情況的分析，其中在室內(nèi)條件下選取30件防火涂層涂料進行試驗，而半室外以及室外的條件也也分別選取30件防火涂層涂料。室內(nèi)條件下的試驗又分為兩小組試驗條件，一組在溫度為40℃，相對濕度在98%左右進行試驗8小時以及溫度在23℃左右，相對濕度在75%左右進行試驗16小時，命名為X1組。而另一組則在溫度為23℃左右進行試驗4小時，溫度在40℃左右，相對濕度在50%左右進行試驗16小時，溫度在5℃左右，相對濕度在50%左右進行試驗4小時，命名為X2組。而半室外條件則是溫度在0℃以下，不受雨淋，光照有限的條件下進行試驗，命名為Y組。室外條件是直接將防火涂層放于室外自然條件進行試驗，命名為Z組。各組試驗的進行實踐都是24小時作為一個周期，不間斷地進行21個周期的試驗，最后再比較實驗結果，分析總共六種防火涂層的老化情況，并得出其老化規(guī)律，找出影響防火涂層老化的一些根本因素，并得出解決方案。在試驗進行過程中，當試件內(nèi)部的溫度達到了700℃的時候就可以停止試驗并得出結果了。

二、膨脹型鋼結構防火層濕熱老化試驗結果分析

經(jīng)過對該種防火涂層的隔熱效果試驗，可以得出這種隔熱涂料在不同環(huán)境條件下的隔熱效果，從而分析出膨脹型鋼結構防火涂層濕熱老化的一些根本規(guī)律。試驗中的環(huán)境溫度升高趨勢和標準的溫度升高趨勢是基本一致的，因此可以將不同環(huán)境下進行老化的試件進行隔熱性能的比較，同時還可以將不同老化程度的隔熱材料進行隔熱性能的比較，從而判斷出影響老化程度的因素。

而在試驗中比較不同環(huán)境下的膨脹型鋼結構防火涂層的隔熱性能時，為了能夠實現(xiàn)試驗的統(tǒng)一性，通常是將隔熱性能用規(guī)范化的導熱系數(shù)表示。導熱系數(shù)越高，則證明防火涂層的隔熱性能越低，反之，導熱系數(shù)越低，則證明防火涂層的隔熱性能越高。對于膨脹鋼結構中的防火涂層來說，保護層所占有的質(zhì)量與鋼結構所占有的質(zhì)量之間相差是非常大的，保護層的質(zhì)量甚至可以直接忽略不計。因此，在計算膨脹型鋼結構防火涂層的導熱系數(shù)時候，可以直接忽略保護層中儲存的熱量，使計算的精度相差不大卻能達到簡化運算過程的效果。一般膨脹型鋼結構防火涂層的導熱系數(shù)可以表示為如下公式：

導熱系數(shù)

上式中，di表示防火層的最初厚度，為試件的截面參數(shù)，ρ 為膨脹型鋼結s構材料的密度，Tg（t）表示在時間為t的時候外界環(huán)境的溫度，Ts（t）表示在時間為t的時候鋼結構材料的溫度，其中上式的△t的取值不大于三十秒。經(jīng)過對不同環(huán)境下的試件導熱系數(shù)的計算，就可以非常清晰地了解膨脹型鋼結構防火涂層的隔熱性能，進而對影響其老化的一些因素進行判斷，并分析出延緩防火涂層濕熱老化的一些措施。

經(jīng)過對每一組試件的導熱系數(shù)計算發(fā)現(xiàn)，在相同試驗環(huán)境下，A、B兩類防火涂料的導熱系數(shù)比較，B類涂料的導熱系數(shù)更大。而在A類防火涂料的比較中，經(jīng)過相同老化時間后，X2組試件的導熱系數(shù)相較于其他組試件的導熱系數(shù)要低很多。六組試件分別進行比較之后可以得出結論：A類試件擁有較好的防火性能，而利于防火涂層抗老化的環(huán)境則是與X2試驗組條件相類似的環(huán)境。

三、影響膨脹型鋼結構防火涂層老化的主要因素

從對幾組試驗的分析中可以看出來，影響防火涂層老化的因素是多方面的，如果要讓膨脹型鋼結構能夠得到最好的防火保護的話，就必須要從影響老化的因素入手，從根本上抑制防火涂層的老化。通過試驗比較，可以得出影響膨脹型鋼結構防火涂層老化的主要因素包括防火涂料的類型、防火涂層的使用環(huán)境、防火涂層的厚度等等。

（一）防火涂層的類型

防火涂層的類型是影響其防火性能以及抗老化性能的最根本因素，比如試驗中選用的A、B兩類防火涂料，在未經(jīng)老化時，B類涂料的導熱系數(shù)最低，但經(jīng)過了一定的老化過程之后，B類涂料的導熱系數(shù)卻要明顯高于A類涂料。這表明在外界環(huán)境適宜，不易對涂料造成老化時，可選用B類涂料，而如果外界環(huán)境容易對涂料造成老化，則最好選用A類涂料。

（二）防火涂層的使用環(huán)境

使用環(huán)境是防火涂層老化程度影響最大的一項因素，經(jīng)歷相同的老化時間而外界環(huán)境不同，防火涂層的導熱系數(shù)也會發(fā)生千差萬別的變化。通過對試驗中幾組同類型防火涂料的幾組老化情況比較分析可以得出，在外界環(huán)境空氣濕度較大，溫度較高的時候更容易加速涂料的老化。

（三）防火涂層的厚度

防火涂層的厚度是其發(fā)生老化時在“量”上的影響因素，如果涂層較厚的話，那么即使與外界環(huán)境相接觸的表層發(fā)生了嚴重老化，但涂層內(nèi)部的老化程度卻并不高，依舊可以起到很好的隔熱效果。

此外，防火涂層在使用過程中人為因素的干預也會對其老化程度造成或多或少的影響，特別是周圍環(huán)境中存在著產(chǎn)熱、產(chǎn)濕等類型的工作時，更會加速涂層的老化。

結語

經(jīng)過本文的試驗以及相關分析，可以知道影響膨脹型鋼結構防火涂層老化的多方面影響因素，而人們在使用防火涂層的時候則可以盡量避免這類因素的老化作用，讓人們長期地生活在安全的環(huán)境中。隨著未來對新型防火涂料的逐步研發(fā)，膨脹型鋼結構將會得到更好的防火保護。

[1]王玲玲，等.超薄膨脹型鋼結構防火涂層的耐濕熱性能[J].建筑材料學報,2011（01）.