劉玉雪

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

如今的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的老化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，許多工程中的鋼結(jié)構(gòu)在最初擁有非常好的防火能力，但在使用一段時(shí)間后，往往會出現(xiàn)比較明顯的隔熱效果減弱的現(xiàn)象。而由于防火涂層的老化機(jī)理又比較復(fù)雜，因此人們往往找不到正確的防老化途徑。而為了解決這種問題，就需要對防火涂層進(jìn)行濕熱環(huán)境下的老化試驗(yàn)，從而分析其老化理論與機(jī)理，找出有效的防老化方法。

一、膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層耐濕熱性能強(qiáng)弱的判斷依據(jù)

要準(zhǔn)確地判斷膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的耐濕熱性能，就必須要有準(zhǔn)確的量化依據(jù)，才能更加具有說服力。而從防火涂層隔熱效果的角度進(jìn)行分析，通常防火涂層的隔熱效果是由導(dǎo)熱系數(shù)λ來間接表示的，而要判斷防火涂層耐濕熱性能的強(qiáng)弱，則可以對防火涂層在一定外界環(huán)境的影響前后的導(dǎo)熱系數(shù)變化進(jìn)行比較，如果前后導(dǎo)熱系數(shù)差別較小，那么可以認(rèn)為防火涂層的耐濕熱性能較強(qiáng)，反之，則認(rèn)為防火涂層的耐濕熱性能較弱。

根據(jù)國際上較為常用的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，以及防火涂層質(zhì)量相對于膨脹型鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量可以忽略不計(jì)的理論依據(jù)，防火涂層的導(dǎo)熱系數(shù)λi可以表示為以下公式：

導(dǎo)熱系數(shù)

上式中，di為防火涂層的最初厚度，為防火涂層的截面參數(shù)，ρ 為膨脹型s鋼結(jié)構(gòu)材料的密度，Tg（t）表示在時(shí)間為t的時(shí)候外界環(huán)境的溫度，Ts（t）表示在時(shí)間為t的時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)材料的溫度，另外，上式中△t的取值不超過三十秒。

而要判斷出膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的耐濕熱性能，可以將防火涂層在每一環(huán)境影響下的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行外界環(huán)境溫度以及鋼結(jié)構(gòu)材料溫度的測試，結(jié)合相關(guān)涂層參數(shù)求出該時(shí)刻防火涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，再將該導(dǎo)熱系數(shù)與防火涂層剛投入使用時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)相比較，就可以非常清晰地反映出防火涂層的耐濕熱性能。

二、試驗(yàn)分析膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層耐濕熱性能

表1

為了比較不同類型的防火涂層的耐濕熱性能，選用了U型防火涂料以及A型防火涂料進(jìn)行試驗(yàn)，對其在相同的濕熱條件下進(jìn)行老化操作，在經(jīng)過了42個(gè)試驗(yàn)周期之后，所得的導(dǎo)熱系數(shù)與試驗(yàn)之前的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行比較。為了考慮試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，兩種涂層材料的其他因素都是相同的。另外，為了分析防火涂層厚度對其耐濕熱性能的影響，在兩組試驗(yàn)組的基礎(chǔ)上還增設(shè)了A型防火涂料在厚度減半的條件下的導(dǎo)熱系數(shù)測定將該組涂層定義為X。在經(jīng)過了一定時(shí)間的濕熱環(huán)境影響之后，三組試件導(dǎo)熱系數(shù)的大小如下表所示（表中數(shù)據(jù)：il單位均為Wm-1℃-1）。

從上表中可以看出，在相同的濕熱環(huán)境以及涂層厚度的條件下，A型涂料的初始導(dǎo)熱系數(shù)較低，具有較好的隔熱效果，但在經(jīng)過濕熱環(huán)境影響之后，U型涂料的導(dǎo)熱系數(shù)更低，能具有較好的隔熱效果。因此相對來說，U型涂料防火涂層比A型涂料防火涂層具有更好的耐濕熱性能。而通過對相同濕熱條件下同類型涂料的不同厚度涂層的導(dǎo)熱系數(shù)比較可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂層厚度減半時(shí)，涂層的初始導(dǎo)熱系數(shù)會增加將近一倍，并且在經(jīng)過濕熱環(huán)境的影響之后，涂層厚度減半情況下，其導(dǎo)熱系數(shù)會發(fā)生非常大的變化，變化幅度相當(dāng)于原涂層厚度的2倍。因此，同種類型的涂料條件下，防火涂層越厚，就具有越好的耐濕熱性能。對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析可以得出，影響膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層耐濕熱性能的主要因素為涂料類型以及涂層厚度，另外光照條件、人為施工也會對防火涂層的耐濕熱性能造成一定程度的影響。

三、膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層在濕熱條件下的變化機(jī)理

通過對防火涂層導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)中的環(huán)境設(shè)計(jì)可以知道，之所以膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層在濕熱條件下容易發(fā)生老化，從而造成其隔熱效果的降低，是因?yàn)榄h(huán)境中的氧氣以及水分，在一定溫度的條件下與涂層材料發(fā)生了氧化反應(yīng)，使材料中的一些物質(zhì)被侵蝕掉或者變質(zhì)，最后從“隔熱”變成了“導(dǎo)熱”。防火涂層中有效隔熱成分的變化造成了涂層難以挽回的老化，而對文中試驗(yàn)結(jié)果的比較可以發(fā)現(xiàn)，之所以U型涂料比A型涂料的耐濕熱性能好，就是因?yàn)閁型涂料采用的是多種成分組成，具有較強(qiáng)的抗氧化能力，而A型涂料采用的是單組分溶劑型涂料，非常容易與外界的氧氣以及水分發(fā)生反應(yīng)，最終出現(xiàn)非常明顯的導(dǎo)熱系數(shù)變化。

隨著防火涂層與外界氧氣和水分的逐步反應(yīng)，防火涂層老化次數(shù)的逐漸增加，隔熱成分中的親水性物質(zhì)逐漸移動(dòng)到涂層表面，導(dǎo)致了涂層內(nèi)部有效成分的消失。因此，可以知道膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層在濕熱環(huán)境下主要是涂層的有效成分與氧氣和水分反應(yīng)掉以及有效成分浮出表面兩方面造成了有效成分的消失，從而使防火涂層失去了隔熱效果，防火性能出現(xiàn)明顯下降的現(xiàn)象。而在膨脹型鋼結(jié)構(gòu)的防火涂層施工過程中，為了提高其耐濕熱性能，一方面應(yīng)該盡量選擇抗老化性能好的涂料，另一方面，還應(yīng)該盡量加厚防火涂層并注意日常保護(hù)，延長其使用壽命。

結(jié)語

綜上所述，膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層在濕熱環(huán)境下發(fā)生的老化是其本質(zhì)上的改變，具有很強(qiáng)的不可逆性，因此需要在施工時(shí)就嚴(yán)格控制涂料的類型以及涂層的厚度，使防火涂層在膨脹型鋼結(jié)構(gòu)中真正發(fā)揮其效用。而隨著對新型防火涂料的逐漸開發(fā)與利用，我國的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)的防火施工必將更加可靠。

[1]王玲玲，李國強(qiáng).超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的耐濕熱性能[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2011，01:36-40.

[2]范方強(qiáng).水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備及防火作用機(jī)理研究[D].華南理工大學(xué)，2013.