采用錐形量熱儀（CONE）研究和評價鋼結構防火涂料

摘 要：采用錐形量熱儀對比測試了2種涂料，4個樣品在試驗過程中的熱釋放速率、點燃時間、失重率、產煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等指標，通過以上指標來看，2號涂料的各個指標均優于3、4號涂料，可以認為2號涂料防火性能優于3、4好評涂料。通過不同涂料、同種涂料不同厚度的比對情況能夠得出其熱釋放速率、點燃時間、失重率、產煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等評價指標存在顯著變化，能夠用于鋼結構防火涂料的整體性能評價。

關鍵詞：鋼結構防火涂料;錐形量熱儀;防火性能;產煙性能;有毒氣體

鋼結構防火涂料由基料、填料、阻燃劑、溶劑和助劑經加工而成，涂覆在鋼結構表面，具有防火隔熱的效果，能夠阻止火焰蔓延，從而保護鋼結構。另外鋼結構防火涂料還具有裝飾作用。鋼結構防火涂料由于具有防火隔熱性能好、施工方便、成本低等優點而被大量應用于大型建筑中。目前對鋼結構防火涂料的評價方法為：將涂料涂刷在鋼梁上，在一定升溫條件和荷載下通過鋼梁變形和鋼梁內部溫度進行評價。試驗裝置較為復雜，安裝、加載要求高，檢測成本高，周期長。本文采用錐形量熱儀（CONE）研究和評價鋼結構防火涂料的防火性能和煙及毒氣的釋放情況，對以后鋼結構防火涂料評價方法提供參考。

一、試驗

（一）試驗樣品

本文中試驗樣品采用室內溶劑性膨脹型普通鋼結構防火涂料，涂料涂刷在4mm厚鋼板上，1號為未涂覆涂料的鋼板，2-4號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號樣品未相同涂料。

（二）試驗儀器及方法標準

試驗儀器采用錐形量熱儀。試驗方法采用標準ISO 5660-1：2015規定的方法。試驗中設定熱輻射功率為50kW/m2，共進行4次試驗。

（三）試驗過程

涂料涂刷后在溫度（23±2）℃和濕度（50±5）%條件下進行養護規定時間。樣品調節好后將樣品按規定安裝，設定測試條件為：50kW/m2。

二、數據分析

（一）鋼結構防火涂料的防火性能

試驗中記錄樣品在燃燒過程中的各項燃燒性能參數，具體如表1所示。各樣品的點燃時間、熱釋放速率峰值時間及燃燒時間對比圖如圖1所示。

熱釋放速率是衡量材料火災危險性的重要參數，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號涂料的最大和平均熱釋放速率均較大，火災危險性較大，2號涂料危險性較3、4號小。

各樣品的熱釋放速率隨時間的關系如圖1所示。

由圖1可以看出，1號空白樣品熱釋放速率基本為0，2號涂料熱釋放速率比較平穩且值均不大，熱釋放速率峰值出現時間為95s，3、4號涂料的熱釋放速率較大，分別在20s、25s達到峰值，主要原因是3、4號涂料在分別在5s、8s的時候被點燃，而2號涂料整個過程未被點燃。

（二）鋼結構防火涂料的煙及毒氣釋放情況

各樣品在試驗過程中產生的煙氣總量情況如圖2所示。

由圖2可以看出，1號空白樣的煙氣總量為0，2、3、4號涂料的煙氣總量分別為74.3、517.2、645.7，3、4號涂料的產煙量明顯比2號樣品多。

試驗過程中的有毒氣體CO、CO2生成速率圖3-4所示。

由圖3-4可以看出，1號空白樣的CO、CO2生成速率基本為0，3、4號涂料CO、CO2生成速率較2號涂料大很多。峰值出現時間與熱釋放速率峰值時間一致。

三、結語

（一）采用錐形量熱儀對比測試了2種涂料，4個樣品在試驗過程中的熱釋放速率、點燃時間、失重率、產煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等指標，通過以上指標來看，2號涂料的各個指標均優于3、4號涂料，可以認為2號涂料防火性能優于3、4好評涂料。

（二）通過不同涂料、同種涂料不同厚度的比對情況能夠得出其熱釋放速率、點燃時間、失重率、產煙量、有毒氣體CO、CO2生成速率等評價指標存在顯著變化，能夠用于鋼結構防火涂料的整體性能評價。

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作者簡介：簡麗霞（1985-），女，廣州人，本科生，研究方向：防火材料、消防產品檢測。