CN103411992B - 一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法和装置，装置包括耐火极限试验炉、耐火极限试验框架、样品固定装置、通风烘箱，样品固定装置包括固定框、隔热耐火棉、钢板盖板。方法是先将样品涂覆在片状钢板基材上，再将样品放入通风烘箱进行干燥养护，然后将样品固定装置安装在竖直的耐火极限试验框架上，将养护好的样品固定在样品固定装置中，并在钢板基材的非受火面安装测温热电偶；将耐火极限试验框架移动至竖直的耐火极限试验炉上进行耐火极限试验，观测并记录测温热电偶的温度，待温度超过极限温度值或试验超过预计时间，停止测试。本发明能够在尽量模拟真实火灾环境的条件下降低测试成本和测试时间，实现钢结构防火涂料的快速测试。
Description
技术领域
本发明涉及防火涂料耐火极限测试研究领域，特别涉及一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法和装置。
背景技术
钢结构防火涂料是指涂覆在钢结构表面用于提高钢结构耐火极限的一种涂料，这种涂料在受火时会膨胀隔热，或者是利用涂料本身较大的厚度隔热，从而起到减缓火场热量传递到钢梁的作用，达到提高钢结构系统耐火极限的目的。
耐火极限是评价钢结构防火涂料性能的最重要的一项，目前最主要的测试方法是按照GB 14907-2002进行的全尺寸试验方法。该方法要求将防火涂料涂覆在一条4200mm或更长的I36b或I40b工字钢上，在水平耐火极限试验炉上进行竖直向下加载条件的耐火极限测试。这项测试需要的基材工字钢过于巨大，而且市场上不同厂家生产的工字钢质量存在不同，不同工字钢的承载能力差别巨大，因此基材的质量对试验的结果影响较大。同时也由于基材过大，而且工字钢表面不规则，要涂覆出均匀的厚度，比较困难，薄弱环节也会对测试的结果产生影响；基材过大的情况也会影响到制样时间、干燥时间等，造成测试的周期比较长；测试设备及测试费用方面，由于水平耐火极限试验炉比较复杂，还需要设置专用的加载装置，全国有相关测试能力的机构不多，测试送样困难，同时也导致测试费用较多。由于以上这些情况，造成全面普查钢结构防火涂料耐火极限的做法很难得到推广，也使得市场上假冒伪劣产品众多。
我国发明专利200610167761.1公开了《用于膨胀防火涂料现场检测的电炉和检测方法》，该方法仍然采用电加热的方式对膨胀性防火涂料的防火性能进行测量，测量采用两块竖直放置的铁板，两块铁板背靠背放置，中间夹一铠装热电偶，两铁板边缘之间焊接，试验时两铁板表面涂覆涂料，置于一个电炉炉膛内，控制电炉功率使之与标准的温度、时间曲线一致，测试过程中观测热电偶测得的温度，待温度达到560℃，则表明涂料失去耐火能力，记录从开始试验到失去耐火能力的时间，该时间即为涂料的耐火时间。这种试验方法能够解决平板状钢结构防火涂料测试非受火面散热的问题，但是这种试验仍然采用电炉作为升温条件，缺少了大型试验中试验空间内的强烈空气扰动。如果一个样品在升温之后能够正常膨胀，即使膨胀体强度不够，也会由于电炉空间内没有空气扰动，而能够通过电炉的耐火极限测试。但是如果该样品在全尺寸耐火极限试验炉中进行测试，由于大量空气扰动的存在，则这种膨胀体强度不够的样品，其膨胀体会迅速剥落使得样品不能通过耐火极限测试。因此这种测试与样品的真实耐火极限之间仍然有一定差距。另一方面，由于测试用基材铁板需要焊接制样，涂刷涂料需要两边都能涂刷均匀，这对样品的制样过程也提出了新的要求，从而导致制样过程比较复杂，不利于快速测试的开展。
由于相对水平耐火极限试验炉来讲，竖直耐火极限试验炉比较普及，而且竖直耐火极限试验炉能够模拟出比较真实的火灾场景。因此针对上述条件，有必要研制一种针对钢结构防火涂料的耐火极限快速测试方法和装置，一方面利用较为普及的竖直耐火极限试验炉进行防火涂料的耐火极限测试，尽量模拟真实火灾环境，另一方面使用小型薄钢板基材，以达到试验快速，测试成本低和测试时间短的目的。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，采用该方法，可以实现钢结构防火涂料耐火极限的快速测试，并能够在尽量模拟真实火灾环境的条件下降低测试成本和测试时间，实现钢结构防火涂料的快速测试。
本发明的另外一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于上述方法的钢结构防火涂料耐火极限快速测试装置。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，首先将样品涂覆在片状钢板基材上，再将涂覆后的样品放入通风烘箱进行干燥养护；然后将样品固定装置安装在竖直的耐火极限试验框架上，将养护好的样品固定在样品固定装置中，并在薄钢板基材的非受火面安装测温热电偶；然后将耐火极限试验框架移动至竖直的耐火极限试验炉上进行耐火极限试验，在耐火极限试验过程中观测并记录测温热电偶的温度，待温度超过极限温度值或试验超过预计时间，则停止测试。
具体包括以下步骤：
（1）样品的涂覆：将样品均匀涂覆在若干个规定尺寸的钢板基材上。同一个样品可同时选取多块钢板进行涂覆实现重复试验。
（2）样品的干燥养护：样品涂刷完毕后，将样品置于通风烘箱中，调节通风烘箱至规定的温度。加速样品的干燥，缩短养护时间。
（3）样品的安装：将样品固定装置安装在耐火极限试验框架上，样品养护干燥之后，将样品固定在样品固定装置中，并在样品的非受火面粘贴测温热电偶，之后在测温热电偶后依次安装隔热耐火棉、钢板盖板等。每个耐火极限试验框上可同时安装固定若干个样品固定装置，实现同时对若干个样品的测试。
（4）样品的耐火极限测试：样品安装好之后，将耐火极限试验框架移动至竖直的耐火极限试验炉开口并固定，之后开始耐火极限测试，按照相关标准规定的温度、压力条件进行耐火极限试验。
（5）试验结束：观测并记录样品非受火面温度数据，一旦其中一个样品的非受火面温度达到极限温度或试验超过预计时间，则停止耐火极限试验炉的升温，停止耐火极限测试。将样品中第一个非受火面的温度达到极限温度的时间作为最终耐火极限判定的依据。
优选的，所述步骤（5）中，样品非受火面的极限温度为400～700℃。
一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试装置，包括耐火极限试验炉、耐火极限试验框架、样品固定装置、通风烘箱和测温热电偶，涂覆有防火涂料的钢板基材在经过通风烘箱的干燥养护后，固定安装在样品固定装置中，在测试时，样品固定装置固定在耐火极限试验框架上，耐火极限试验框架固定在耐火极限试验炉开口处，测温热电偶设置在钢板基材的非受火面；所述耐火极限试验框架上设置有若干个用于固定样品固定装置的槽。
优选的，所述钢板基材为正方形，其厚度为1～5mm，面积为0.03～0.25m2。该钢板基材具有薄型的优点。
作为优选，耐火极限试验框架上设置有1～16个用于固定样品固定装置的槽。因此每次可同时进行1～16个样品的测试。
更进一步的，所述样品固定装置包括固定框、隔热耐火棉、钢板盖板，通过固定框固定在耐火极限试验框架上的槽内，隔热耐火棉、钢板盖板依次设置在钢板基材的非受火面。
更进一步的，所述固定框采用不锈钢或陶瓷材料制作。这两种材料均具有耐高温的优点。
更进一步的，所述隔热耐火棉的厚度为50～200mm。
优选的，所述通风烘箱可同时对1～16个样品进行烘干养护，通风烘箱的温度控制在30～100℃，烘干时间为2～72h。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明所述的方法利用目前较为普及的竖直耐火极限试验炉进行防火涂料的耐火极限测试，能够充分利用已有设备资源，并能够使钢结构防火涂料耐火极限试验的条件尽量接近真实火灾环境，从而提高了耐火极限测试的准确性。
2、本发明所述的装置中使用小型片状薄钢板基材作为钢结构防火涂料的基材，从而实现钢结构防火涂料测试的小型化，能够实现快速试验，并降低测试成本和测试时间。同时耐火极限测试样品的小型化使得可通过多次充分测试、或者一次进行多组平行测试的方式提高耐火极限测试结果的准确性。
附图说明
图1是本发明装置耐火极限试验前示意图。
图2是本发明装置耐火极限试验中结构示意图。
图3是本发明装置样品固定装置的剖面结构示意图。
图4是本发明装置中通风烘箱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1-3所示，本实施例一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试装置，包括耐火极限试验炉1、耐火极限试验框架2、样品固定装置3、通风烘箱4和测温热电偶，样品固定装置包括固定框5、薄钢板基材7、隔热耐火棉8、钢板盖板9，在薄钢板基材7上涂覆有钢结构防火涂料6。
本实施例中，薄钢板基材7为正方形，其厚度为2mm，面积为0.04m2。每个样品需同时涂覆薄钢板基材7的数量为16个，每次可同时进行16个样品的测试。从而可通过多次充分测试、或者一次进行多组平行测试的方式提高耐火极限测试结果的准确性。
本实施例中，通风烘箱4可同时对16个样品进行烘干养护，通风烘箱4的温度控制在30℃，烘干时间为72h。
本实施例中，样品固定装置3的固定框5采用耐高温不锈钢材料制作。
本实施例中，隔热耐火棉8由耐高温纤维制成，其厚度为50mm。
本实施例中，样品的非受火面的极限温度为400℃。
本实施例中，耐火极限试验框架2上可安装16个样品固定装置。
本实施例中，16个样品中，第一个非受火面的温度达到极限温度的时间作为最终耐火极限判定的依据。
本实施例中钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，具体包括以下步骤：
（1）样品的涂覆。将样品均匀涂覆在小型规定尺寸的薄钢板基材7上，同一个样品同时选取16块钢板进行涂覆，实现重复试验。
（2）样品的干燥养护。样品涂刷完毕后，将样品置于通风烘箱4中，调节通风烘箱4至规定的温度，加速样品的干燥，缩短养护时间。
（3）样品的安装。样品固定装置事先安装在耐火极限试验框架2上，样品养护干燥之后，将样品固定在样品固定装置3中，并在样品的非受火面粘贴测温热电偶，之后在测温热电偶后依次安装隔热耐火棉8、钢板盖板9等。每个耐火极限试验框2上同时安装固定16个样品固定装置3，实现同时对16个样品的测试。
（4）样品的耐火极限测试。样品安装好之后，将耐火极限试验框2移动至竖直耐火极限试验炉1开口并固定，之后开始耐火极限测试，按照相关标准规定的温度、压力条件进行耐火极限试验。
（5）试验结束：观测并记录样品非受火面温度数据，一旦16个样品中任一样品的非受火面温度达到极限温度或试验超过预计时间，则停止耐火极限试验炉的升温，停止耐火极限测试。
实施例2
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
本实施例中，薄钢板基材7厚度为5mm，面积为0.25m2。每个样品需同时涂覆薄钢板基材7的数量为1个，每次同时进行1个样品的测试。
本实施例中，通风烘箱4可同时对1个样品进行烘干养护，通风烘箱4的温度控制在100℃，烘干时间为2h。
本实施例中，样品固定装置3的固定框5采用耐高温陶瓷材料制作。
本实施例中，隔热耐火棉8厚度为200mm。
本实施例中，样品的非受火面的极限温度为700℃。
本实施例中，耐火极限试验框架2上可安装1个样品固定装置。
实施例3
本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：
本实施例中，薄钢板基材7厚度为3mm，面积为0.09m2。每个样品需同时涂覆薄钢板基材7的数量为9个，每次同时进行9个样品的测试。
本实施例中，通风烘箱4可同时对9个样品进行烘干养护，通风烘箱4的温度控制在70℃，烘干时间为48h。
本实施例中，隔热耐火棉8厚度为100mm。
本实施例中，样品的非受火面的极限温度为600℃。
本实施例中，耐火极限试验框架2上可安装9个样品固定装置。
本实施例中，9个样品中，第一个非受火面的温度达到极限温度的时间作为最终耐火极限判定的依据。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，其特征在于，首先将样品涂覆在片状钢板基材上，再将涂覆后的样品放入通风烘箱进行干燥养护；然后将样品固定装置安装在竖直的耐火极限试验框架上，将养护好的样品固定在样品固定装置中，并在钢板基材的非受火面安装测温热电偶；然后将耐火极限试验框架移动至竖直的耐火极限试验炉上进行耐火极限试验，在耐火极限试验过程中观测并记录测温热电偶的温度，待温度超过极限温度值或试验超过预计时间，则停止测试。
2.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)样品的涂覆：将样品均匀涂覆在若干个规定尺寸的钢板基材上；
(2)样品的干燥养护：样品涂刷完毕后，将样品置于通风烘箱中，调节通风烘箱至规定的温度；
(3)样品的安装：将样品固定装置安装在耐火极限试验框架上，样品养护干燥之后，将样品固定在样品固定装置中，并在样品的非受火面粘贴测温热电偶，之后在测温热电偶后依次安装隔热耐火棉、钢板盖板；
(4)样品的耐火极限测试：样品安装好之后，将耐火极限试验框架移动至竖直的耐火极限试验炉开口并固定，之后按照相关标准规定的温度、压力条件进行耐火极限试验；
(5)试验结束：观测并记录样品非受火面温度数据，一旦其中一个样品的非受火面温度达到极限温度或试验超过预计时间，则停止耐火极限试验炉的升温，停止耐火极限测试。
3.根据权利要求2所述的钢结构防火涂料耐火极限快速测试方法，其特征在于，所述步骤(5)中，样品非受火面的极限温度为400～700℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Denomination of invention: Steel structure fireproof paint fire resistance limit rapid test method and apparatus Effective date of registration: 20191125 Granted publication date: 20150722 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2019440000213 |
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Date of cancellation: 20201215 Granted publication date: 20150722 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2019440000213 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A rapid test method and device for fire resistance limit of fire retardant coating for steel structure Effective date of registration: 20210315 Granted publication date: 20150722 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2021440000076 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20220623 Granted publication date: 20150722 Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2021440000076 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A rapid testing method and device for the fire resistance limit of steel structure fireproof coatings Effective date of registration: 20230809 Granted publication date: 20150722 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Guangzhou branch Pledgor: GUANGZHOU BUILDING MATERIALS INSTITUTE Ltd. Registration number: Y2023980051418 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |