王衛(wèi)江 ，張永鋒 ,，張泓，公彥兵

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)煤基固廢高效循環(huán)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

中國(guó)是全球最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤炭曾一度占中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的70%[1-2]。粉煤灰是燃煤電廠高溫燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是我國(guó)目前最多的工業(yè)固體廢棄物之一[3]。2018年我國(guó)粉煤灰年產(chǎn)量超過(guò)5.5億t，由于利用率不足，粉煤灰累計(jì)總產(chǎn)量超過(guò)30億t[4]，因此需要研究更多的綠色方案來(lái)回收利用，以減小對(duì)環(huán)境的破壞[5]。其重要組分——粉煤灰空心微珠(FAC)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01% ～ 4.80%[6]，具有輕質(zhì)、隔音、隔熱、耐高溫等特點(diǎn)，被應(yīng)用在諸多工業(yè)行業(yè)[7-8]。近年來(lái)研究集中于利用FAC處理生活廢水、增強(qiáng)混凝土性能，以及制備催化劑、復(fù)合材料、隔熱涂料、防火材料等[9-15]。厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中通常需添加大量輕質(zhì)組分(膨脹珍珠巖、蛭石等)來(lái)強(qiáng)化其性能。本文選用小粒徑FAC作為隔熱填料，研究了其摻量對(duì)防火涂料理化性能及耐火性能的影響，為粉煤灰的回收利用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與儀器

BA-201型純丙乳液、5040型聚羧酸鈉鹽分散劑、RM-2020改性聚氨酯流變改性劑，山東優(yōu)索化工科技有限公司；氫氧化鎂，蘇州市澤鎂新材料科技有限公司；銳鈦型鈦白粉，廣州楓森新材料有限公司； 活性硅酸鈣，內(nèi)蒙古伊晨環(huán)境材料有限公司；GS-T128型涂料消泡劑，GS化學(xué)；增塑劑DOP，齊魯石化；醇酯十二，廣州市潤(rùn)宏化工有限公司；RF405型防銹底漆，上海斯鼎涂料有限公司。

BD-232WD型恒溫恒濕培養(yǎng)箱：萬(wàn)科試驗(yàn)儀器；JB200-D型電動(dòng)攪拌器：上海圣科儀器設(shè)備有限公司；SU8020型掃描電子顯微鏡：日本日立公司；STA449F3型同步熱分析儀：德國(guó)NETZSCH公司；D8 ADVANCE型X射線粉末衍射儀：德國(guó)布魯克公司。

1.2 預(yù)處理

1.2.1 FAC的篩出

將粉煤灰倒入充滿水的1 m3聚丙烯攪拌槽中攪拌0.5 h，再用200目的標(biāo)準(zhǔn)篩收集中上層的懸浮物，置于120 °C烘箱中6 h。隨后用80目的標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)烘干后的懸浮物進(jìn)行篩分，篩余物進(jìn)行硅酸鈉溶液及氫氧化鋁的制備，篩下物作為填料來(lái)制備防火涂料。

1.2.2 硅酸鈉溶液及氫氧化鋁的制備

將篩余物破碎后進(jìn)行6 h的球磨改性，隨后與復(fù)配堿(Na2CO3與NaOH質(zhì)量比為1∶1)在馬弗爐中進(jìn)行800 °C、3 h的焙燒，焙燒產(chǎn)物以12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，后同)鹽酸溶液在溫度60 °C和液固比9∶1的條件下酸浸15 min，然后進(jìn)行過(guò)濾，濾渣在反應(yīng)溫度110 °C、液固比5∶1、堿15%、反應(yīng)時(shí)間1 h的條件下進(jìn)行堿溶，得到SiO2含量為18.8%的硅酸鈉溶液；用NaOH溶液調(diào)整濾液pH至12左右，通入CO2進(jìn)行碳分反應(yīng)，過(guò)濾后烘干，得到氫氧化鋁。

1.2.3 基材的預(yù)處理

先用除銹機(jī)對(duì)120 mm × 120 mm × 3 mm的Q235鋼進(jìn)行表面打磨。再將60 g NaOH、40 g Na2CO3和20 g Na3PO4配成1 L水溶液，將鋼板浸入其中30 min進(jìn)行堿洗除油。然后用5%鹽酸溶液浸泡鋼板1 h進(jìn)行酸洗除銹，隨即刷涂一道防銹底漆，最后待其表面干燥后刷涂防火涂料。

1.3 厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其涂層的制備

將39%硅酸鈉溶液倒入分散容器中，用分散機(jī)進(jìn)行2 000 r/min的中速分散，隨后加入19%阻燃劑(由質(zhì)量比為1∶1的氫氧化鋁與氫氧化鎂組成)、9%鈦白粉及2%活性硅酸鈣，待粉料均勻分散后加入13%水和適量分散劑，在4 000 r/min下高速分散15 min。隨后加入15%純丙乳液和3%助劑，在2 000 r/min下中速分散10 min。然后將分散機(jī)分散盤(pán)更換為不銹鋼三葉片，以1 500 r/min慢速攪拌10 min，攪拌過(guò)程中加入一定量的FAC。漿料攪拌好后移入容器中靜置待用。

采用分步涂刷方式，第一層表干后涂刷下一層，每次涂刷厚度為2 ～ 3 mm，涂刷至一定厚度[理化性能(8 ± 2) mm，耐火性能(27 ± 2) mm]后置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱(25 °C，相對(duì)濕度60%)中養(yǎng)護(hù)28 d。

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 理化性能

用手指輕觸表面，涂料沒(méi)有粘在手上即可認(rèn)為表面干燥，表干時(shí)間以h或min計(jì)。

如圖1所示，在養(yǎng)護(hù)好的涂層中央4 cm × 4 cm區(qū)域內(nèi)均勻涂刷改性丙烯酸酯膠黏劑，令上夾具與膠體相連，利用砝碼壓實(shí)，并于標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)3 d，隨后沿上夾具邊緣切至鋼板底材，置于上海華龍測(cè)試儀器股份有限公司的WDW-10型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，以1 800 N/min的速率垂直向上增加載荷，記錄試樣破壞時(shí)的最大拉伸載荷，計(jì)算得到粘結(jié)強(qiáng)度。

圖1 測(cè)試粘結(jié)強(qiáng)度的裝置示意圖 Figure 1 Schematic diagram of the device for testing the bonding strength

在70.7 mm × 70.7 mm × 70.7 mm的金屬試模內(nèi)壁涂上一薄層機(jī)油，注入涂料，搖動(dòng)抹平后在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，干燥固化后脫模，置于60 °C烘箱中干燥2 d。選擇試件的一面作為受壓面，用卡尺測(cè)量其邊長(zhǎng)(精確至0.1 mm)。將受壓面向上置于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，以180 N/min的速率垂直向下加載荷，記錄試件破壞的最大載荷，從而計(jì)算抗壓強(qiáng)度。

試樣制備方法同抗壓強(qiáng)度測(cè)試。用電子秤和卡尺分別測(cè)量試件的質(zhì)量和體積，兩者比值即為干密度(單位：kg/m3)。

用石蠟與松香(質(zhì)量比1∶1)的混合溶液封邊養(yǎng)護(hù)好的試件四周，寬度1 cm，在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置1 d。 將試樣置于25 °C的空氣中18 h，然后將試件放入-20 °C低溫箱中冷凍3 h，取出后立即放入50 °C恒溫箱中恒溫3 h，取出試件后置于空氣中。繼續(xù)進(jìn)行15次循環(huán)，觀察是否開(kāi)裂、剝落或起泡，以此表征試樣的耐冷熱循環(huán)性能。

將試件(封邊方法同耐冷熱循環(huán)性試驗(yàn))的2/3浸泡在室溫自來(lái)水中24 h，取出后用濾紙吸干，觀察是否起層、發(fā)泡或脫落，以此測(cè)試其耐水性。

1.4.2 耐火性

采用小板背面受火燃燒法測(cè)試耐火性，試驗(yàn)裝置如圖2所示，以3 h后試樣背部終點(diǎn)溫度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，或者涂層出現(xiàn)脫落即可停止試驗(yàn)。試驗(yàn)前后試件厚度差記為涂層的膨脹厚度(單位：mm)。

圖2 耐火試驗(yàn)裝置示意圖 Figure 2 Schematic diagram of the device for fire resistance test

1.5 計(jì)算防火涂料等效熱阻的方法

利用等效熱阻參數(shù)，對(duì)厚型防火涂料保護(hù)下的鋼結(jié)構(gòu)的溫升情況進(jìn)行模擬。火災(zāi)條件下構(gòu)件的傳熱問(wèn)題屬于非穩(wěn)態(tài)傳熱問(wèn)題，直接求解難度很大，只能通過(guò)數(shù)值計(jì)算求解[16]。王安彬等[17]提出了如式(1)所示的防火涂料在火災(zāi)下鋼構(gòu)件升溫的迭代計(jì)算方法。

其中λi代表等效導(dǎo)熱系數(shù)[單位：W/(m·°C)]；di為涂料初始厚度(單位：m)；ρs為鋼構(gòu)件密度(單位：kg/m3)；Cs為鋼構(gòu)件比熱容[單位：J/(kg·°C)]；V為單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的體積(單位：m3/m)；Fi為單位構(gòu)件長(zhǎng)度上涂料保護(hù)層的內(nèi)表面積(單位：m2/m)；θg為t時(shí)刻空氣溫度(單位：°C)；θs為t時(shí)刻鋼板的溫度(單位：°C)；Δt為時(shí)間步長(zhǎng)(單位：s)；Δθs為時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)構(gòu)件的溫升(單位：°C)。

韓君等[18]利用一定溫度范圍內(nèi)熱傳導(dǎo)系數(shù)的平均值作為等效熱傳導(dǎo)系數(shù)。王霽等[19]提出了膨脹型防火涂料分段等效熱阻Ri[見(jiàn)式(2)]的概念，分別計(jì)算涂料受火膨脹前、膨脹后不同階段的等效熱阻，更加準(zhǔn)確地描述構(gòu)件的升溫過(guò)程。

Li等[20]在等效導(dǎo)熱系數(shù)基礎(chǔ)上，利用涂料的固定等效熱阻Rconst[見(jiàn)式(3)]來(lái)評(píng)價(jià)其隔熱性能。

綜上，結(jié)合耐火試驗(yàn)的實(shí)際情況，即涂層在受熱時(shí)就膨脹，無(wú)需對(duì)過(guò)程進(jìn)行分段。利用上述公式，得到如式(4)所示的等效熱阻的計(jì)算公式。

將測(cè)試參數(shù)、環(huán)境條件、鋼構(gòu)件參數(shù)等輸入式(4)，得到等效熱阻隨時(shí)間的變化趨勢(shì)并計(jì)算出平均等效熱阻；在式(1)和式(2)的基礎(chǔ)上分別用平均等效熱阻及式(3)計(jì)算得到的固定等效熱阻反算構(gòu)件的溫升情況，從而評(píng)價(jià)防火涂料的耐火性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 FAC摻量對(duì)表干時(shí)間的影響

從圖3可見(jiàn)，隨著FAC摻量增加，表干時(shí)間呈下降趨勢(shì)，表明FAC可有效縮短涂層的表干時(shí)間。在一定條件下，增加FAC摻量即提高涂層固含量，令涂層干燥速率加快。然而FAC具有親水性，吸水后的水膜很厚，在一定程度上表現(xiàn)出保水性，對(duì)水性涂料的干燥表現(xiàn)出延緩作用，在兩者相互作用下，涂層的表干時(shí)間呈下降趨勢(shì)。

圖3 FAC摻量對(duì)表干時(shí)間的影響 Figure 3 Effect of FAC content on dry-to-touch time

2.2 FAC摻量對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

FAC摻量增加導(dǎo)致粉料的含量增多，剛性逐漸變強(qiáng)，對(duì)基層的滲透粘附性逐漸減小，粘結(jié)強(qiáng)度逐漸下降[21]；然而FAC相對(duì)于其他填料具有較大的比表面積，F(xiàn)AC摻量增加會(huì)減小填料的比表面積，更有利于粘結(jié)劑對(duì)填料體系的粘結(jié)。從圖4可知，隨著FAC摻量增加，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度先降低后升高，并于摻量為4%時(shí)達(dá)到最小，為0.42 MPa。

圖4 FAC摻量對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響 Figure 4 Effect of FAC content on bonding strength

2.3 FAC摻量對(duì)耐水性的影響

從圖5可見(jiàn)，隨著FAC摻量增加，涂層起泡、分層現(xiàn)象得到了明顯緩解，F(xiàn)AC摻量增至8%以上后，起泡現(xiàn)象基本消失。在水性涂層中，水分子除自由傳輸外還與親水基團(tuán)結(jié)合，使涂層聚合物結(jié)構(gòu)發(fā)生溶脹。在溶脹處水分子擴(kuò)散速率顯著增大，水分子順著溶脹處更快速擴(kuò)散至涂層深處。水分子與涂層的親水基團(tuán)形成水分子新的吸附中心，將進(jìn)一步吸引水分子向涂層/金屬界面滲透[22]。以純丙乳液為主要成膜物的涂層存在較多羧基，因此耐水試驗(yàn)后涂層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的起泡、起層現(xiàn)象。歸因于粒徑不同的FAC在涂層中大量無(wú)序排列，對(duì)水分子擴(kuò)散施加“迷宮”效應(yīng)，增大了水分子通過(guò)涂層的擴(kuò)散路徑的長(zhǎng)度，增強(qiáng)了涂層的耐水性[23]，從而緩解了涂層起泡等情況。

圖5 FAC摻量對(duì)耐水性的影響 Figure 5 Effect of FAC content on water resistance

2.4 FAC摻量對(duì)耐火性的影響

從圖6可知，不同F(xiàn)AC摻量的防火涂料的背溫曲線趨勢(shì)基本一致，由初始階段的快速升溫，到平衡階段(溫度變化±1 °C)，再進(jìn)入后期快速升溫階段。前期尚未完全形成膨脹層，涂層防火主要依靠其自身的低導(dǎo)熱性和阻燃性，熱源的熱量直接傳遞到鋼板底材，因此初期溫升較快；隨著試驗(yàn)進(jìn)行，熱源提供的熱量已經(jīng)能夠滿足部分阻燃劑分解吸熱及形成部分膨脹層所需，熱源提供的熱量與阻燃劑分解吸熱及試樣向環(huán)境中散失的熱量達(dá)到相對(duì)平衡，此階段背溫緩慢升高；隨著熱源持續(xù)加熱，涂層的高溫部分向底部延伸，促進(jìn)底層的阻燃劑分解吸熱并持續(xù)膨脹，此階段膨脹層厚度持續(xù)增加，涂料的孔洞結(jié)構(gòu)基本形成(見(jiàn)圖7)。熱量向涂料底層傳遞的主要方式變?yōu)闊彷椛?，阻燃劑分解吸熱不足，致使體系中熱量“供大于求”，因此進(jìn)入快速升溫階段，但由于形成了導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低的膨脹層，升溫速率低于初始階段。

圖6 不同F(xiàn)AC摻量的防火涂層耐火試驗(yàn)結(jié)果 Figure 6 Fire resistance test results of fire resistive coatings with different FAC contents

圖7 FAC摻量為8%的防火涂層在耐火試驗(yàn)前(a)后(b)的SEM照片 Figure 7 SEM images of the fire resistive coating containing 8% FAC before (a) and after (b) fire resistance test

FAC防火涂料發(fā)揮防火作用主要依靠FAC本身以及受熱膨脹后形成孔洞結(jié)構(gòu)的低導(dǎo)熱性。由圖6b可知，在本文的FAC用量范圍內(nèi)，膨脹層厚度呈遞減趨勢(shì)。這主要是由于FAC摻量增加，膨脹組分含量就會(huì)相對(duì)減少，膨脹層厚度隨之減小，導(dǎo)致孔隙率下降，而孔洞結(jié)構(gòu)減少會(huì)對(duì)耐火性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

在FAC摻量不大于8%的情況下，背溫終點(diǎn)隨FAC含量增大而呈下降趨勢(shì)，即耐火性能上升，這是由于FAC的低導(dǎo)熱性在提高耐火性能方面起主要作用，而超過(guò)8%時(shí)，背溫終點(diǎn)呈上升趨勢(shì)，即耐火性能下降，此時(shí)孔洞結(jié)構(gòu)減少成為影響耐火性能的主要因素?？偟膩?lái)說(shuō)，F(xiàn)AC摻量為8%時(shí)表現(xiàn)出最佳的耐火性能。

由圖8可知，F(xiàn)AC摻量為8%的涂料的主要成分為銳鈦型TiO2、Mg(OH)2、Al(OH)3和CaCO3。經(jīng)過(guò)灼燒試驗(yàn)后，涂層表面XRD圖譜上Mg(OH)2和Al(OH)3的特征峰消失，表明這部分在酒精噴燈高溫火焰沖擊下阻燃成分大量分解，形成鎂、鋁氧化物，構(gòu)成表層釉質(zhì)層的主要成分，這也說(shuō)明阻燃劑在防火涂料中起到了阻燃作用。涂層中部的XRD圖譜匹配到Mg(OH)2及一水軟鋁石成分，說(shuō)明部分阻燃劑沒(méi)有完全分解。涂層底部的XRD圖譜檢測(cè)到Mg(OH)2、Al(OH)3和一水軟鋁石成分，表明此部位的阻燃劑只有少量分解，外部熱源提供的能量未完全分解具有一定厚度的防火涂層，說(shuō)明其耐火性能良好。

圖8 FAC摻量為8%的防火涂料中不同部位在耐火試驗(yàn)前后的XRD圖譜 Figure 8 XRD patterns of different positions of the fire resistive coating containing 8% FAC before and after fire resistance test

熱重(TG)試驗(yàn)的升溫速率為20 °C/min。從圖9可知，涂層的熱分解過(guò)程有4個(gè)主要的質(zhì)量損失階段。第一階段是30 ～ 161 °C，質(zhì)量損失約5%，主要是樣品脫去了物理吸附的水分子以及部分有機(jī)化合物氣化。為了直觀反映樣品在升溫過(guò)程中的質(zhì)量變化，本次熱分析取樣為涂料原樣，并未進(jìn)行烘干處理，因此自由水含量較多；第二階段為161 ～ 288 °C，質(zhì)量損失為7.26%，DSC(差示掃描量熱)曲線自253 °C開(kāi)始有1個(gè)吸熱峰，說(shuō)明在此階段Al(OH)3和Mg(OH)2開(kāi)始部分分解失水，質(zhì)量損失的原因是阻燃劑、乳液和助劑的分解；第三階段為288 ～ 443 °C，質(zhì)量損失為16.95%，DSC曲線自356 °C開(kāi)始有1個(gè)的吸熱峰，此階段為阻燃劑的進(jìn)一步分解、有機(jī)助劑的完全分解及結(jié)合水的脫除；第四階段為443 ～ 1 100 °C，伴隨著4.01%的質(zhì)量損失，是結(jié)合在MgO點(diǎn)陣上殘余OH-的解離以及少量結(jié)晶水脫除[24]。防火涂層質(zhì)量損失主要集中于常溫至800 °C左右，當(dāng)環(huán)境溫度高于800 °C時(shí)，涂料揮發(fā)組分已基本揮發(fā)完畢，涂層表層及內(nèi)部釉質(zhì)層基本形成，質(zhì)量不再發(fā)生變化。

圖9 FAC摻量為8%的防火涂料的TG-DSC曲線 Figure 9 TG-DSC curves of the fire resistive coating containing 8% FAC

2.5 厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護(hù)下鋼板溫度簡(jiǎn)化預(yù)測(cè)模型

從表1可知，隨著FAC摻量增加，2種計(jì)算形式的等效熱阻的趨勢(shì)均為先上升后下降，并在FAC摻量為8%時(shí)出現(xiàn)最大值，即此時(shí)的隔熱性能最佳。膨脹層厚度隨FAC摻量增加而遞減，令孔隙率降低， 而導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙率呈負(fù)相關(guān)，故熱阻增大。但FAC用量過(guò)多時(shí)涂料中膨脹組分相對(duì)減少，達(dá)到臨界量后，膨脹組分成為影響涂層熱阻的主要因素，反而導(dǎo)致熱阻降低。

表1 利用耐火試驗(yàn)時(shí)間和背溫實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出的等效熱阻 Table 1 Equivalent thermal resistance calculated by using the time of fire resistance test and the measured back-side temperature, respectively

鋼構(gòu)件在受火過(guò)程中的溫升情況主要與防火涂層厚度、導(dǎo)熱系數(shù)等有關(guān)[17]。利用表1中2種等效熱阻的計(jì)算結(jié)果對(duì)耐火試驗(yàn)過(guò)程中鋼板背溫變化情況進(jìn)行計(jì)算，并與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖10?？梢?jiàn)無(wú)論是采用哪種計(jì)算方式對(duì)試件耐火過(guò)程溫升情況進(jìn)行模擬，其趨勢(shì)與實(shí)際測(cè)量基本一致，只是利用平均等效熱阻模擬的溫升情況除平衡階段外整體低于試驗(yàn)值，而利用固定等效熱阻模擬的溫升情況在高溫段和低溫段與實(shí)際情況較為契合。因此，可以利用固定等效熱阻評(píng)價(jià)防火涂層在低溫段和高溫段的隔熱性能，而利用平均等效熱阻評(píng)價(jià)平衡溫度段，這樣便能較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)涂覆防火涂料的鋼構(gòu)件在火災(zāi)條件下的溫升情況，為防火設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

圖10 不同F(xiàn)AC摻量的防火涂料溫升情況計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比 Figure 10 Comparison between calculated and measured results of temperature rise for the fire resistive coatings with different FAC contents

2.6 防火涂料的性能

在本次試驗(yàn)中，F(xiàn)AC摻量為8%和10%的配方的理化性能都基本滿足國(guó)標(biāo)要求，于是選擇背溫最低的為最優(yōu)配方(見(jiàn)表2)，即FAC摻量為8%。

表2 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的優(yōu)化配方 Table 2 Optimized formulation of fire resistive coating for steel structure

從表3可知，根據(jù)GB 14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》，與市售CDGH-1厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比，最優(yōu)配方所制防火涂層雖然干密度屬于C類缺陷(即“輕缺陷”)，但在干燥時(shí)間、粘結(jié)強(qiáng)度及耐火性能方面具有一定優(yōu)勢(shì)，可以認(rèn)為它的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可作為室內(nèi)厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料使用。

表3 自制與市售鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的性能 Table 3 Properties of home-made and commercial fire resistive coatings for steel structure

3 結(jié)論

將粉煤灰空心微珠加入厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，且摻量為8%時(shí)所得防火涂料的整體性能最優(yōu)，理化性能除干密度外均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，灼燒3 h后背溫為160.0 °C，低于市售鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的186.8 °C。

利用數(shù)據(jù)模型對(duì)不同粉煤灰空心微珠摻量的防火涂料的耐火試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，求得2種形式的等效熱阻，解釋了粉煤灰空心微珠強(qiáng)化厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性能突出的原因在于熱阻的增加。利用該參數(shù)對(duì)鋼構(gòu)件受火過(guò)程的溫升情況進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果趨勢(shì)基本一致。

通過(guò)對(duì)粉煤灰空心微珠強(qiáng)化防火涂料性能的研究，可為其在防火材料中的應(yīng)用提供參考，以期實(shí)現(xiàn)粉煤灰空心微珠的多用途化、高值化利用。