[发明专利]一种环境风作用下膨胀型防火涂料阻燃性能的测试方法及装置

说明书

本发明提供了一种环境风作用下膨胀型防火涂料阻燃性能的测试方法及装置，该测试方法及装置能够模拟在不同风速、风向的环境风作用下膨胀型防火涂料的受火场景，并且能够同时表征远风端和近风端涂料的防火阻燃性能，以测试特殊边界条件下的不同位置处的防火涂料阻燃性能，对于膨胀型防火涂料的实际应用研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于防火涂料技术领域，尤其是一种环境风作用下膨胀型防火涂料阻燃性能的测试方法及装置。

背景技术

火灾是引起钢结构建筑事故的主要原因，钢结构建筑发生火灾时，其强度和刚度会随着温度快速升高而显著降低，并最终发生建筑倒塌。因此，对钢结构采取有效的保护，使其免受高温火焰的灼烧，对避免钢结构建筑在火灾中局部和整体倒塌造成人员伤亡及灭火困难具有重要意义。

防火涂料是在工程应用中钢结构防火保护的最佳选材，膨胀型防火涂料凭借施工方便、装饰性好、成本低、易维护等优点，被广泛应用于各类钢结构建筑。其防火机理在于，当钢结构建筑着火或者受热时，其表面的防火涂料通过生成致密的膨胀炭层(相比于原厚度膨胀10-150倍)，隔绝氧气和热量传递，来保护基体材料。前人对钢结构防火涂料的阻燃性能进行了详细研究，研究人员在实验室条件下测试防火涂料的方法和设备主要有：(1)将带涂料样品暴露于服从标准温升曲线的封闭的标准耐火炉中，结合布置于试样背面的温度传感器测得的温度数据，评估试样的耐火性能和涂料的阻燃性能；(2)利用本生灯向含涂料试样表面施加火焰，并通过布置于试样背面的温度传感器测量背面温度曲线，评估防火涂料的阻燃性能；(3)利用将试样暴露于恒定的入射热通量下，通过试样背面温度传感器记录温度曲线，以评估防火涂料的隔热性能。其中耐火炉可以通过改变电阻丝发热量，改变升温曲线，以评估不同火势下防火涂料的阻燃性能，凭借着这一优势，该方法成为了最为常用的试验方法。但是，该方法是在一个封闭腔室内进行的，不能考虑复杂环境因素对防火涂料阻燃性能的影响。

然而，当一些建筑物，如高层建筑、大型场馆、大跨度桥梁、钢结构厂房等，发生火灾时，常伴有较大的环境风作用。环境风与火灾热源耦合作用对建筑物产生更大的破坏并诱导膨胀型防火涂料炭层的形貌结构、机械强度、氧化程度等特性发生变化，前人研究表明，这些变化会最终改变防火涂料的阻燃性能。此外，Jimenez等人指出风湍流会破坏膨胀炭层，致使涂层无法有效保护钢结构。

发明内容

为解决现有防火涂料阻燃性能测试存在的缺陷，本发明提供了一种环境风作用下膨胀型防火涂料阻燃性能的测试方法及装置，该测试方法及装置能够模拟在不同风速、风向的环境风作用下膨胀型防火涂料的受火场景，并且能够同时表征远风端和近风端涂料的防火阻燃性能，以测试特殊边界条件下的不同位置处的防火涂料阻燃性能，对于膨胀型防火涂料的实际应用研究具有重要意义。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种环境风作用下膨胀型防火涂料阻燃性能的测试装置，包括测试系统和环境风系统；

所述测试系统包括加热器、热通量传感器、带有伸缩支架的双试样载物台和隔热罩，所述加热器、热通量传感器、双试样载物台由上到下依次垂直布置，所述双试样载物台被耐火石棉隔开为近风试样放置端和远风试样放置端，近风试样放置端和远风试样放置端内均埋设有热电偶，热电偶经温度传感器连接至数据处理终端；所述隔热罩的近环境风系统方向上开有与环境风系统匹配的进风口；

所述环境风系统包括依次连接的风机和整流箱，整流箱末端连接至测试系统的进风口，进风口处设有风速标定系统，包括若干个矩形布置的L型毕托管和对应的微压差传感器，所述微压差传感器连接至数据处理终端。