2 烃类火实验
已经进行过气体爆炸实验和没有进行气体爆炸实验的对照试样上都装上热电偶。在对照试样上也涂上相同的膨胀型涂料,干膜厚度为进行过爆炸实验试样的5%以内。
将这两种试样进行同样的火灾实验,加热条件按照1987版BS476标准第20部分附录D的规定进行。这里规定了一个模拟烃类燃料燃烧过程温度变化的温度曲线。这个温度曲线介于精确测定的烃类温度曲线和实际燃烧室中的温度曲线之间。也可以将这个温度曲线看作是已进行过爆炸实验试样和其对照试样温度曲线的平均值。所有的Fire-tex膨胀型防火涂料也都进行烃类火实验。
做过爆炸实验的试样,51 min后平均温度达到了550℃,对照试样53min后也达到了同样的温度。所以,可以这样认为,气体爆炸对Firetex膨胀型防火涂料性能的影响可以忽略不计,经历过气体爆炸的涂料与未经过爆炸的具有同样的性能。
烃类火一般比纤维素火更猛烈(见图1),这一点从BS476标准第20部分的曲线中也可以看出。
还必须注意一点,那些设计用于纤维素火的防火涂料的性能还是非常有效的。在烃类火实验中,这些材料的有效性达到了在纤维素火中的60%左右。
3 Firetex M78在大规模自然火灾中的性能
这里要介绍一种膨胀型防火涂料(Firetex M78)喷涂在钢柱上,暴露在几种自然火灾中所表现出的性能。这些性能要用实验数据来描述,实验按照BS476标准第21部分的规定进行。
长度1m的203X 203uc 52kg的钢柱,涂上膨胀型防火涂料,涂料平均厚度2.35 mm。将这种试样与涂有其他涂料的钢材试样一起放人防火分区中。
为了便于直接对比,还要放人一个未加涂料的试样。在试样中间高度位置的腹板和翼板上固定热电偶。
防火分区地面为11 mX 7m,高度约为4m。建筑南侧面上的窗户提供通风。为限制氧气的进入量,进而延长火的持续时间,将长度为2.77 m的窗户,减小为1.27 m。从地板到天花板下方500mm处的墙壁用灰泥板围起来。墙顶和组合楼板之间的缝隙用可压缩纤维堵塞,以适应上面楼板的较大变形。
实验火按照最新版欧洲规范火灾部分(BS EN1991—1—2:2002,Eurocode 1:Actions On structures)规定的参数设计。火灾荷载为地板面积每平方米40 kg木材,相当于720 MJ/m2的火灾荷载密度。理论预测温度与实际测量温度的差,与0.043 m-1的通风系数(Av√h/At)和隔墙的热性能(b系数=√(pc入)=714J/m2Sl/2K)有关。
多年来,我们一直根据暴露在标准温度曲线中的相应时间,用时间当量法评定自然火强度。这种方法是使结构构件在一种自然火中达到的最高温度与在标准实验火中达到相同温度所需要的时间建立关系。设计人员和规范制定部门都清楚,为了保护钢结构,这种方法已扩展了其适用范围,并制定了与耐火时间有关的性能指标。在本实验中,这个时间当量预测是72min,所以给钢柱试样涂上能提供90 min火灾保护的涂料厚度,认为是合适的。
实验的结果是,这个时间当量接近100min,而不是预计的72min。没有涂料保护的试样达到这个通常所说的“极限”温度的时间,不到30 min,在几乎整个实验持续过程中,这个试样的平均保护温度低于极限温度,只有一处比极限温度高出10℃。
实验结果表明,用在该实验中试样所涂的FiretexM78涂料涂过的钢构件,可以在自然火持续过程中维持其承载量,并能在相应的火灾强度中保持将近100min。
4 结束语
总之,上述用Firetex膨胀型防火涂料所作的实验已经证实,这种防火涂料不仅能针对剧烈的自然纤维素火提供保护,还能对爆炸和烃类火进行保护。