膨胀型钢结构防火涂层湿热老化规律初探

赵明亮

（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）

在膨胀型钢结构表面涂一层防火涂料是有效的防火方法。但容易在外界环境影响下出现防火涂层的老化，最终失去防火功能。本文根据对不同情况下的防火涂层老化试验比较，分析了防火涂层老化的一些相关规律。在试验中分别设计了膨胀型钢结构防火层在室内的应用、在半室外的应用、在室外的应用等三种环境条件，分别命名为试验组X、Y、Z，其中X组又分为两种实验条件。

一、膨胀型钢结构防火层湿热老化试验设计

本研究分别选取了两种不同类型的防火涂料A、B各90件，分别在不同环境下进行老化情况的分析，其中在室内条件下选取30件防火涂层涂料进行试验，而半室外以及室外的条件也也分别选取30件防火涂层涂料。室内条件下的试验又分为两小组试验条件，一组在温度为40℃，相对湿度在98%左右进行试验8小时以及温度在23℃左右，相对湿度在75%左右进行试验16小时，命名为X1组。而另一组则在温度为23℃左右进行试验4小时，温度在40℃左右，相对湿度在50%左右进行试验16小时，温度在5℃左右，相对湿度在50%左右进行试验4小时，命名为X2组。而半室外条件则是温度在0℃以下，不受雨淋，光照有限的条件下进行试验，命名为Y组。室外条件是直接将防火涂层放于室外自然条件进行试验，命名为Z组。各组试验的进行实践都是24小时作为一个周期，不间断地进行21个周期的试验，最后再比较实验结果，分析总共六种防火涂层的老化情况，并得出其老化规律，找出影响防火涂层老化的一些根本因素，并得出解决方案。在试验进行过程中，当试件内部的温度达到了700℃的时候就可以停止试验并得出结果了。

二、膨胀型钢结构防火层湿热老化试验结果分析

经过对该种防火涂层的隔热效果试验，可以得出这种隔热涂料在不同环境条件下的隔热效果，从而分析出膨胀型钢结构防火涂层湿热老化的一些根本规律。试验中的环境温度升高趋势和标准的温度升高趋势是基本一致的，因此可以将不同环境下进行老化的试件进行隔热性能的比较，同时还可以将不同老化程度的隔热材料进行隔热性能的比较，从而判断出影响老化程度的因素。

而在试验中比较不同环境下的膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能时，为了能够实现试验的统一性，通常是将隔热性能用规范化的导热系数表示。导热系数越高，则证明防火涂层的隔热性能越低，反之，导热系数越低，则证明防火涂层的隔热性能越高。对于膨胀钢结构中的防火涂层来说，保护层所占有的质量与钢结构所占有的质量之间相差是非常大的，保护层的质量甚至可以直接忽略不计。因此，在计算膨胀型钢结构防火涂层的导热系数时候，可以直接忽略保护层中储存的热量，使计算的精度相差不大却能达到简化运算过程的效果。一般膨胀型钢结构防火涂层的导热系数可以表示为如下公式：

导热系数

上式中，di表示防火层的最初厚度，为试件的截面参数，ρ 为膨胀型钢结s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，其中上式的△t的取值不大于三十秒。经过对不同环境下的试件导热系数的计算，就可以非常清晰地了解膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能，进而对影响其老化的一些因素进行判断，并分析出延缓防火涂层湿热老化的一些措施。

经过对每一组试件的导热系数计算发现，在相同试验环境下，A、B两类防火涂料的导热系数比较，B类涂料的导热系数更大。而在A类防火涂料的比较中，经过相同老化时间后，X2组试件的导热系数相较于其他组试件的导热系数要低很多。六组试件分别进行比较之后可以得出结论：A类试件拥有较好的防火性能，而利于防火涂层抗老化的环境则是与X2试验组条件相类似的环境。

三、影响膨胀型钢结构防火涂层老化的主要因素

从对几组试验的分析中可以看出来，影响防火涂层老化的因素是多方面的，如果要让膨胀型钢结构能够得到最好的防火保护的话，就必须要从影响老化的因素入手，从根本上抑制防火涂层的老化。通过试验比较，可以得出影响膨胀型钢结构防火涂层老化的主要因素包括防火涂料的类型、防火涂层的使用环境、防火涂层的厚度等等。

（一）防火涂层的类型

防火涂层的类型是影响其防火性能以及抗老化性能的最根本因素，比如试验中选用的A、B两类防火涂料，在未经老化时，B类涂料的导热系数最低，但经过了一定的老化过程之后，B类涂料的导热系数却要明显高于A类涂料。这表明在外界环境适宜，不易对涂料造成老化时，可选用B类涂料，而如果外界环境容易对涂料造成老化，则最好选用A类涂料。

（二）防火涂层的使用环境

使用环境是防火涂层老化程度影响最大的一项因素，经历相同的老化时间而外界环境不同，防火涂层的导热系数也会发生千差万别的变化。通过对试验中几组同类型防火涂料的几组老化情况比较分析可以得出，在外界环境空气湿度较大，温度较高的时候更容易加速涂料的老化。

（三）防火涂层的厚度

防火涂层的厚度是其发生老化时在“量”上的影响因素，如果涂层较厚的话，那么即使与外界环境相接触的表层发生了严重老化，但涂层内部的老化程度却并不高，依旧可以起到很好的隔热效果。

此外，防火涂层在使用过程中人为因素的干预也会对其老化程度造成或多或少的影响，特别是周围环境中存在着产热、产湿等类型的工作时，更会加速涂层的老化。

结语

经过本文的试验以及相关分析，可以知道影响膨胀型钢结构防火涂层老化的多方面影响因素，而人们在使用防火涂层的时候则可以尽量避免这类因素的老化作用，让人们长期地生活在安全的环境中。随着未来对新型防火涂料的逐步研发，膨胀型钢结构将会得到更好的防火保护。

[1]王玲玲，等.超薄膨胀型钢结构防火涂层的耐湿热性能[J].建筑材料学报,2011（01）.