采用锥形量热仪（CONE）研究和评价钢结构防火涂料

摘 要：采用锥形量热仪对比测试了2种涂料，4个样品在试验过程中的热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO、CO2生成速率等指标，通过以上指标来看，2号涂料的各个指标均优于3、4号涂料，可以认为2号涂料防火性能优于3、4好评涂料。通过不同涂料、同种涂料不同厚度的比对情况能够得出其热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO、CO2生成速率等评价指标存在显著变化，能够用于钢结构防火涂料的整体性能评价。

关键词：钢结构防火涂料;锥形量热仪;防火性能;产烟性能;有毒气体

钢结构防火涂料由基料、填料、阻燃剂、溶剂和助剂经加工而成，涂覆在钢结构表面，具有防火隔热的效果，能够阻止火焰蔓延，从而保护钢结构。另外钢结构防火涂料还具有装饰作用。钢结构防火涂料由于具有防火隔热性能好、施工方便、成本低等优点而被大量应用于大型建筑中。目前对钢结构防火涂料的评价方法为：将涂料涂刷在钢梁上，在一定升温条件和荷载下通过钢梁变形和钢梁内部温度进行评价。试验装置较为复杂，安装、加载要求高，检测成本高，周期长。本文采用锥形量热仪（CONE）研究和评价钢结构防火涂料的防火性能和烟及毒气的释放情况，对以后钢结构防火涂料评价方法提供参考。

一、试验

（一）试验样品

本文中试验样品采用室内溶剂性膨胀型普通钢结构防火涂料，涂料涂刷在4mm厚钢板上，1号为未涂覆涂料的钢板，2-4号样品为涂覆涂料的钢板样品。2-4样品涂料厚度分别为2.3mm、2.5mm和3.2mm，其中3和4号样品未相同涂料。

（二）试验仪器及方法标准

试验仪器采用锥形量热仪。试验方法采用标准ISO 5660-1：2015规定的方法。试验中设定热辐射功率为50kW/m2，共进行4次试验。

（三）试验过程

涂料涂刷后在温度（23±2）℃和湿度（50±5）%条件下进行养护规定时间。样品调节好后将样品按规定安装，设定测试条件为：50kW/m2。

二、数据分析

（一）钢结构防火涂料的防火性能

试验中记录样品在燃烧过程中的各项燃烧性能参数，具体如表1所示。各样品的点燃时间、热释放速率峰值时间及燃烧时间对比图如图1所示。

热释放速率是衡量材料火灾危险性的重要参数，由表1可以看出空白钢板的最大和平均热释放速率均较小，3、4号涂料的最大和平均热释放速率均较大，火灾危险性较大，2号涂料危险性较3、4号小。

各样品的热释放速率随时间的关系如图1所示。

由圖1可以看出，1号空白样品热释放速率基本为0，2号涂料热释放速率比较平稳且值均不大，热释放速率峰值出现时间为95s，3、4号涂料的热释放速率较大，分别在20s、25s达到峰值，主要原因是3、4号涂料在分别在5s、8s的时候被点燃，而2号涂料整个过程未被点燃。

（二）钢结构防火涂料的烟及毒气释放情况

各样品在试验过程中产生的烟气总量情况如图2所示。

由图2可以看出，1号空白样的烟气总量为0，2、3、4号涂料的烟气总量分别为74.3、517.2、645.7，3、4号涂料的产烟量明显比2号样品多。

试验过程中的有毒气体CO、CO2生成速率图3-4所示。

由图3-4可以看出，1号空白样的CO、CO2生成速率基本为0，3、4号涂料CO、CO2生成速率较2号涂料大很多。峰值出现时间与热释放速率峰值时间一致。

三、结语

（一）采用锥形量热仪对比测试了2种涂料，4个样品在试验过程中的热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO、CO2生成速率等指标，通过以上指标来看，2号涂料的各个指标均优于3、4号涂料，可以认为2号涂料防火性能优于3、4好评涂料。

（二）通过不同涂料、同种涂料不同厚度的比对情况能够得出其热释放速率、点燃时间、失重率、产烟量、有毒气体CO、CO2生成速率等评价指标存在显著变化，能够用于钢结构防火涂料的整体性能评价。

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作者简介：简丽霞（1985-），女，广州人，本科生，研究方向：防火材料、消防产品检测。