膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能理论研究

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1、膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能理论研究　　摘要：本文通过对防火涂层的耐湿热性能的理论与机理分析，判断了保证防火涂层隔热效果的一些必要途径，为我国膨胀型钢结构的防火工艺提出了新的改进建议。关键词：膨胀型钢结构；防火涂层；耐湿热性能中图分类号：TU54文献标识码：A如今的膨胀型钢结构防火涂层的老化现象十分严重，许多工程中的钢结构在最初拥有非常好的防火能力，但在使用一段时间后，往往会出现比较明显的隔热效果减弱的现象。而由于防火涂层的老化机理又比较复杂，因此人们往往找不到正确的防老化途径。而为了解决这种问题，就需要对防火涂层进行湿热环境下的老化试验，从而

2、分析其老化理论与机理，找出有效的防老化方法。一、膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能强弱的判断依据5要准确地判断膨胀型钢结构防火涂层的耐湿热性能，就必须要有准确的量化依据，才能更加具有说服力。而从防火涂层隔热效果的角度进行分析，通常防火涂层的隔热效果是由导热系数λ来间接表示的，而要判断防火涂层耐湿热性能的强弱，则可以对防火涂层在一定外界环境的影响前后的导热系数变化进行比较，如果前后导热系数差别较小，那么可以认为防火涂层的耐湿热性能较强，反之，则认为防火涂层的耐湿热性能较弱。根据国际上较为常用的导热系数计算标准，以及防火涂层质量相对于膨胀型钢结构质量可以

3、忽略不计的理论依据，防火涂层的导热系数λi可以表示为以下公式：导热系数上式中，di为防火涂层的最初厚度，为防火涂层的截面参数，ρs为膨胀型钢结构材料的密度，Tg（t）表示在时间为t的时候外界环境的温度，Ts（t）表示在时间为t的时候钢结构材料的温度，另外，上式中△t的取值不超过三十秒。而要判断出膨胀型钢结构防火涂层的耐湿热性能，可以将防火涂层在每一环境影响下的一个时间点进行外界环境温度以及钢结构材料温度的测试，结合相关涂层参数求出该时刻防火涂层的导热系数，再将该导热系数与防火涂层刚投入使用时的导热系数相比较，就可以非常清晰地反映出防火涂层的耐湿热

4、性能。二、试验分析膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能5为了比较不同类型的防火涂层的耐湿热性能，选用了U型防火涂料以及A型防火涂料进行试验，对其在相同的湿热条件下进行老化操作，在经过了42个试验周期之后，所得的导热系数与试验之前的导热系数进行比较。为了考虑试验的准确性，两种涂层材料的其他因素都是相同的。另外，为了分析防火涂层厚度对其耐湿热性能的影响，在两组试验组的基础上还增设了A型防火涂料在厚度减半的条件下的导热系数测定将该组涂层定义为X。在经过了一定时间的湿热环境影响之后，三组试件导热系数的大小如下表所示（表中数据：单位均为Wm-1℃-1）。从上表中

5、可以看出，在相同的湿热环境以及涂层厚度的条件下，A型涂料的初始导热系数较低，具有较好的隔热效果，但在经过湿热环境影响之后，U型涂料的导热系数更低，能具有较好的隔热效果。因此相对来说，U型涂料防火涂层比A型涂料防火涂层具有更好的耐湿热性能。而通过对相同湿热条件下同类型涂料的不同厚度涂层的导热系数比较可以发现，当涂层厚度减半时，涂层的初始导热系数会增加将近一倍，并且在经过湿热环境的影响之后，涂层厚度减半情况下，其导热系数会发生非常大的变化，变化幅度相当于原涂层厚度的2倍。因此，同种类型的涂料条件下，防火涂层越厚，就具有越好的耐湿热性能。对试验结果进行

6、综合分析可以得出，影响膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能的主要因素为涂料类型以及涂层厚度，另外光照条件、人为施工也会对防火涂层的耐湿热性能造成一定程度的影响。三、膨胀型钢结构防火涂层在湿热条件下的变化机理5通过对防火涂层导热系数试验中的环境设计可以知道，之所以膨胀型钢结构防火涂层在湿热条件下容易发生老化，从而造成其隔热效果的降低，是因为环境中的氧气以及水分，在一定温度的条件下与涂层材料发生了氧化反应，使材料中的一些物质被侵蚀掉或者变质，最后从“隔热”变成了“导热”。防火涂层中有效隔热成分的变化造成了涂层难以挽回的老化，而对文中试验结果的比较可以发现，

7、之所以U型涂料比A型涂料的耐湿热性能好，就是因为U型涂料采用的是多种成分组成，具有较强的抗氧化能力，而A型涂料采用的是单组分溶剂型涂料，非常容易与外界的氧气以及水分发生反应，最终出现非常明显的导热系数变化。随着防火涂层与外界氧气和水分的逐步反应，防火涂层老化次数的逐渐增加，隔热成分中的亲水性物质逐渐移动到涂层表面，导致了涂层内部有效成分的消失。因此，可以知道膨胀型钢结构防火涂层在湿热环境下主要是涂层的有效成分与氧气和水分反应掉以及有效成分浮出表面两方面造成了有效成分的消失，从而使防火涂层失去了隔热效果，防火性能出现明显下降的现象。而在膨胀型钢结构

8、的防火涂层施工过程中，为了提高其耐湿热性能，一方面应该尽量选择抗老化性能好的涂料，另一方面，还应该尽量加厚防火涂层并注意日常保护，延长其