[發明專利]一種環境風作用下膨脹型防火涂料阻燃性能的測試方法及裝置

在審

• 申請號: 202110677535.2
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113419026A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 王崢陽;李玉豪;高雨欣;吳劍銘;張恭昊;顏龍;范傳剛;朱德舉;歐長紅
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明提供了一種環境風作用下膨脹型防火涂料阻燃性能的測試方法及裝置，該測試方法及裝置能夠模擬在不同風速、風向的環境風作用下膨脹型防火涂料的受火場景，并且能夠同時表征遠風端和近風端涂料的防火阻燃性能，以測試特殊邊界條件下的不同位置處的防火涂料阻燃性能，對于膨脹型防火涂料的實際應用研究具有重要意義。

技術領域

本發明屬于防火涂料技術領域，尤其是一種環境風作用下膨脹型防火涂料阻燃性能的測試方法及裝置。

背景技術

火災是引起鋼結構建筑事故的主要原因，鋼結構建筑發生火災時，其強度和剛度會隨著溫度快速升高而顯著降低，并最終發生建筑倒塌。因此，對鋼結構采取有效的保護，使其免受高溫火焰的灼燒，對避免鋼結構建筑在火災中局部和整體倒塌造成人員傷亡及滅火困難具有重要意義。

防火涂料是在工程應用中鋼結構防火保護的最佳選材，膨脹型防火涂料憑借施工方便、裝飾性好、成本低、易維護等優點，被廣泛應用于各類鋼結構建筑。其防火機理在于，當鋼結構建筑著火或者受熱時，其表面的防火涂料通過生成致密的膨脹炭層(相比于原厚度膨脹10-150倍)，隔絕氧氣和熱量傳遞，來保護基體材料。前人對鋼結構防火涂料的阻燃性能進行了詳細研究，研究人員在實驗室條件下測試防火涂料的方法和設備主要有：(1)將帶涂料樣品暴露于服從標準溫升曲線的封閉的標準耐火爐中，結合布置于試樣背面的溫度傳感器測得的溫度數據，評估試樣的耐火性能和涂料的阻燃性能；(2)利用本生燈向含涂料試樣表面施加火焰，并通過布置于試樣背面的溫度傳感器測量背面溫度曲線，評估防火涂料的阻燃性能；(3)利用將試樣暴露于恒定的入射熱通量下，通過試樣背面溫度傳感器記錄溫度曲線，以評估防火涂料的隔熱性能。其中耐火爐可以通過改變電阻絲發熱量，改變升溫曲線，以評估不同火勢下防火涂料的阻燃性能，憑借著這一優勢，該方法成為了最為常用的試驗方法。但是，該方法是在一個封閉腔室內進行的，不能考慮復雜環境因素對防火涂料阻燃性能的影響。

然而，當一些建筑物，如高層建筑、大型場館、大跨度橋梁、鋼結構廠房等，發生火災時，常伴有較大的環境風作用。環境風與火災熱源耦合作用對建筑物產生更大的破壞并誘導膨脹型防火涂料炭層的形貌結構、機械強度、氧化程度等特性發生變化，前人研究表明，這些變化會最終改變防火涂料的阻燃性能。此外，Jimenez等人指出風湍流會破壞膨脹炭層，致使涂層無法有效保護鋼結構。

發明內容

為解決現有防火涂料阻燃性能測試存在的缺陷，本發明提供了一種環境風作用下膨脹型防火涂料阻燃性能的測試方法及裝置，該測試方法及裝置能夠模擬在不同風速、風向的環境風作用下膨脹型防火涂料的受火場景，并且能夠同時表征遠風端和近風端涂料的防火阻燃性能，以測試特殊邊界條件下的不同位置處的防火涂料阻燃性能，對于膨脹型防火涂料的實際應用研究具有重要意義。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種環境風作用下膨脹型防火涂料阻燃性能的測試裝置，包括測試系統和環境風系統；

所述測試系統包括加熱器、熱通量傳感器、帶有伸縮支架的雙試樣載物臺和隔熱罩，所述加熱器、熱通量傳感器、雙試樣載物臺由上到下依次垂直布置，所述雙試樣載物臺被耐火石棉隔開為近風試樣放置端和遠風試樣放置端，近風試樣放置端和遠風試樣放置端內均埋設有熱電偶，熱電偶經溫度傳感器連接至數據處理終端；所述隔熱罩的近環境風系統方向上開有與環境風系統匹配的進風口；

所述環境風系統包括依次連接的風機和整流箱，整流箱末端連接至測試系統的進風口，進風口處設有風速標定系統，包括若干個矩形布置的L型畢托管和對應的微壓差傳感器，所述微壓差傳感器連接至數據處理終端。