膨胀型防火涂料

  在英格兰和威尔士《建筑规(BuildingRcgulation)》的许可文件B中，是这样描述防火安全的，“建筑物的设计和建造必须保证，在发生火灾时，建筑物能保持相当长时间的稳定性。”那么“相当长时间”是多长时间呢?
    在该文件中，依据建筑物不同的高度和用途，规定了不同的耐火时间，从30 mm到120 mln不等，耐火时间的长短也与建筑中是否安装了喷水灭火系统(主动消防)有关。耐火时间是通过在建筑结构的钢构件上涂敷隔热材料(被动消防)来实现的。许可文件B中明确规定，这些隔热材料必须满足BS 476第21部分《火灾试验标准(Fire Test Standard)》关于耐火时间的要求。这个试验标准包括，在NAMAS许可的实验条件下，钢柱和钢梁的有载荷和无载荷实验。这个火灾试验方法是基于在燃烧室中的标准纤维素火，燃烧室温度控制在符合标准加热曲线的水平。根据实验结果就能确定各种情况下，钢材需要的绝热材料厚度。建筑者和设计人员经常青睐的一种重要的防火材料就是膨胀型防火涂料。
    膨胀型防火涂料在火灾条件下，厚度能膨胀许多倍，并产生绝热炭化层或泡沫。炭化层能降低钢材温度升高的速度，从而延长结构破坏的时间。
    在英国，除了《建筑规范》有一些要求外，对结构钢组件(在没有气体、油类和化学危险品的场所)，目前还没有其他进行更进一步试验的法定要求。特别是针对爆炸和(或)烃类火影响后果的实验或许可，也没有具体的规定要求。本文作者也相信，其他欧洲国家和美国，情况也与此相似，而且这些国家只有国家标准规定的纤维素火实验。
    2001年9月11日纽约世界贸易中心事件后，在全世界范围内关于高层建筑消防的许多问题被提了出来。为了达到更可靠的安全程度，同时也为了解答这些特殊问题，利氏涂料公司(Leigh"s Paints)已经开发出了——系列Firetex膨胀型防火涂料，以应对爆炸和烃类火灾。
    在世贸中心事故中，先发生爆炸，然后起火，消防没施丧失厂刈下面结构的保护作用，膨胀型防火涂料必须在爆炸过程中和爆炸发生后都能保持完好并粘附在钢材1上。所以，Leigh"s Paints就采用了一种Advantica技术(以前英国的一种气体技术)来进行气体爆炸实验，以评价薄薄一层膨胀型防火涂料抵御爆炸的能力。
    除上述实验外，Leigh"s还进行了一项实验，就是将一段涂有Firetex膨胀型防火涂料的钢柱放在一个多层实验楼的防火分区内进行实验，该多层实验楼位于Carding-ton的建筑研究院内，并使该防火分区暴露在高温的自然火中进行实验。

1  气体爆炸实验
    气体爆炸实验是将一些涂有Firetex膨胀型防火涂料的预制构件组装成的钢柱放在一个182 m2的爆炸室内。平均最大超压1697 mbar，平均持续时间104 ms。
    这个实验使用的爆炸室在Advantica。该爆炸室横断面4.5mX4.5m，长9.0m，其中在4.5m见方的一侧面上有一排气孔，其余面都是密封的。爆炸过压的大小与气体浓度和排气孔面积这两个参数有关。
    爆炸室内的气体浓度由定位工作台控制，工作台上有直径0.18 m的水平管道，每个工作台有多达10条管道，最多有8个定位工作台。增加管道数，就增大了浓度，实验中产生的过压就相应地增大。
    爆炸室侧面上排气孔的面积也可以改变大小。爆炸室内管道数保持不变时，减小排气孔尺寸，可以延长持续时间和增大过压。
    本实验中共有54条管道，排气孔面积小于10m2。
    将长度为1.6m的4根常用的钢柱水平放置在排气孔敞开的柜架内。这4根钢柱分别涂有1.8mm厚的Firetex M78、1.5mm厚的Firetex FBl20、1.8 mm厚FiretexM782和1.21mm厚的FirelexF908。所有这些涂料都是在真空条件下喷涂的。
    放置好试样后，用500 gauge(0.125 mm厚)的聚乙烯板将排气孔封上，防止易燃混合气体外溢。
    然后，向爆炸室内释放天然气和空气，释放时天然气和空气独立控制，直到达到要求的气体浓度。在4个不同的位置上用红外线分析仪测量天然气的浓度，以保证达到合适的浓度值。
    实验用一个单独的小能量电火花点燃。用压力传感器测量过压，用视频摄像记录实验过程。用压力传感器测得的平均过压为1697 mbar，平均持续时间为104 ms。
    实验后进行外观检查，结果所有的试样都没有因爆炸产生过压而损坏的痕迹，而且涂料也保持完好。
    这就提出了一个问题，其他防火涂料在同样的爆炸条件下表现会如何呢?是否有足够的保持力提供相应的防火保护呢?
    将上述实验后的试样放在另一种不同的设备中再进行进一步的烃类火实验。为了保证下一步实验的试样都来自前面的实验，每一个试样都作了标记并注明了日期。