氯化镍与有机蒙脱土在环氧基膨胀型钢结构防火涂料中的协效作用

以有机蒙脱土(OMMT)和氯化镍(NiCl_(2))作为复配协效剂制备环氧基膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)系统研究了复配协效剂在防火涂料中的防火和抑烟作用。结果表明:单独添加OMMT和NiCl_(2)均能有效增强环氧基膨胀型钢结构防火涂料的隔热性能并降低燃烧过程中的生烟量和热释放,将二者复配使用表现出更好的协效作用。当m(OMMT)∶m(NiCl_(2))=1∶1时,膨胀型钢结构防火涂料的峰值热释放速率、峰值生烟速率以及300℃背温时间分别为291.3 kW/m^(2)、0.039 m^(2)/s和1465 s。TG结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用可以降低涂料的峰值分解温度和质量损失速率,使涂层在700℃时的残炭率高达24.8%。SEM和FT-IR结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用有利于形成更多含磷交联结构进而提高膨胀炭层的致密性和连续性,达到较好的防火和抑烟作用。

改性埃洛石纳米管在聚脲基防火涂料中的应用研究

为了提高聚脲基防火涂料的防火性能,探究埃洛石纳米管对聚脲基涂料防火性能的影响,通过表面改性的方法,用甲基三甲氧基硅烷改性埃洛石纳米管,并将改性埃洛石纳米管引入到聚脲膨胀型防火涂料中,采用锥形量热仪、红外光谱分析仪、导热系数仪、场发射扫描电镜、透射扫描电镜、防火性能测试装置等对其进行表征分析。研究发现:添加质量分数为5%的改性埃洛石纳米管的涂料样品的热释放峰值为95.89 kW/m^(2),相较未添加的样品降低了38.48%;总的热释放量为7.20 MJ/m^(2),相较未添加的样品降低了76.50%;总的烟释放值为4.32 m^(2),相较未添加的样品降低了40.98%;常温下导热系数为0.067 W/(m·K),相较未添加的样品降低了17.30%;燃烧后样品残留物表面更加致密,强度更高,对烟热的释放有更好的抑制作用,表现出了优异的防火性能。实验结果表明,改性埃洛石纳米管在降低复合材料导热系数和基体树脂催化成炭方面起到了双重作用,对聚脲基防火涂料防火性能的提高起到了重要作用。

某核电厂电气仪控房间火灾排烟温度分析

对某核电厂电气厂房的2个电气仪控房间进行了火灾排烟温度模拟分析。模拟计算了排烟系统不同时刻启动时,这2个防火空间室内空气温度的变化情况。结果表明:排烟系统启动后房间空气温度迅速降低,然后逐渐升高,最后随着火灾热释放速率的降低而逐渐降低;对于手动启动的排烟系统,需及时启动才能有效排除火灾中的烟气;需合理设置排烟防火阀,以保护排烟风机等。

轻钢龙骨防火组合楼板梁板节点连接试验研究

轻钢龙骨防火组合楼板是一种新型的装配式楼板,因为自重较小,同时具有较大的承载力,板底板顶附层为防火楼板,具有较好的防火能力,该种楼板作为简支板直接放置于工字钢梁上,支座处无法传递负弯矩,因此在梁顶支座处会出现一条通缝,严重影响使用效果,同时简支板体系也不符合抗震规范的要求。本文提出一种新的支座处梁板节点连接方式,目的是通过合理连接,实现支座处能够传递负弯矩,由简支变为固结。试验采用液压千斤顶对试件施加静荷载,对11个全比例节点连接试件进行研究,考虑连接件搭接长度、连接件厚度、连接所用的自攻螺钉(螺栓)的数量,以及连接件尺寸对梁板连接节点承载力和挠度的影响,并对节点连接件与C型轻钢龙骨之间的变形协调能力做出了分析。研究表明,本文提出的以Z型钢为连接件的梁板节点连接方法安全可靠,可实现该新型楼板的双跨以及多跨连接。

冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接性能试验研究

开展冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接抗剪性能试验研究,完成35个典型试件单调拉伸及低周往复加载试验,分析结构防火一体板厚度、螺钉直径、螺钉端距及加载角度等因素对其抗剪性能的影响。结果表明:不同加载角度及螺钉端距的试件呈现不同的破坏模式,主要包括板材端部撕裂破坏、板材孔壁承压破坏、板材被拉断破坏等,且破坏时试件的自攻螺钉存在不同程度的倾斜。对于试验端分别采用直径为4.8、5.5 mm螺钉的试件,试件的峰值荷载及延性系数与螺钉直径无明显相关性,弹性刚度随着螺钉直径增大而显著提升;随着螺钉端距由15 mm增大至25 mm,试件的弹性刚度无明显变化,而峰值荷载和延性系数提高了约35%;随着板厚由12 mm增大到20 mm,试件的峰值荷载提高了约40%,弹性刚度提高了约90%,延性系数降低了约30%;与加载角度为0°的试件的特征参数相比,加载角度为45°时,试件弹性刚度提高了约100%,峰值荷载及延性系数无明显差别;加载角度为90°时,试件弹性刚度及峰值荷载无明显差别,延性系数降低了约40%。

阻燃塑料在建筑消防安全中的应用

分析当前聚氯乙烯、聚烯烃、塑料合金等优质阻燃塑料在建筑消防安全各方面的应用优势和特征。阻燃塑料的成分和结构特殊,能够有效抑制建筑火势蔓延,同时有效阻止高温环境对建筑结构的损坏,为火灾救援和建筑内部人员逃生预留足够的时间。阻燃塑料在建筑消防安全领域中的使用表现出优异的阻燃性能,为进一步提升建筑消防安全等级,相关人员需要加大阻燃塑料研究和开发力度,在确保其具备良好阻燃防火性能的同时,提升材料的环保性。

池火灾环境下喷涂涂料液化石油气储罐热响应机理试验研究

以无机水性非膨胀型防火涂料为研究对象、以涂层厚度为主要影响因素,进行了池火灾环境下的液化石油气罐热响应试验,研究了喷涂防火涂料后池火灾环境中储罐的壁温响应、毁坏时间和失效模式。结果表明:无机水性非膨胀型防火涂层对于迟滞储罐在火灾作用下发生爆炸的时间效果显著。对于民用液化石油气储罐,充装水平相同时,涂层厚度2 cm的储罐在池火灾环境下的持续时间是裸罐的6.91倍,涂层厚度3 cm的储罐持续时间是涂层厚度2 cm储罐的1.20倍,涂层厚度4 cm的储罐持续时间是涂层厚度3 cm储罐的1.05倍。增加涂层厚度对迟滞储罐在池火灾环境下毁坏时间的效果逐渐降低,因此,建议储罐涂层厚度以3 cm为宜。研究结果对池火灾环境下储罐的安全防护应用和防火涂料研究具有一定的意义。

空心玻璃微珠在涂料中的应用与研究进展

简述了空心玻璃微珠的表面改性方法以及在涂料中的应用情况,分类总结了其在隔热涂料、防火涂料、吸波涂料和防腐涂料中的最新研究进展,并对未来空心玻璃微珠在涂料中的应用方向拓展进行了展望。

磷酸镁水泥高温性能研究进展

磷酸镁水泥(MPC)具有良好的高温性能,在钢结构防护、放射性和危险废物固化等领域具有良好的应用前景,在高端设备热防护和飞行器热障涂层等高温场景也具有良好的应用潜力。本文综述了MPC的水化机制及其在高温状态下的物理力学性能和水化产物的演化规律,总结了MPC在钢结构防火以及放射性和危险废物固化等领域的应用基础研究进展和存在的问题,从绝热性能、力学性能和高温体积稳定性三个主要方向给出了进一步改善MPC高温性能的建议,期望能够为促进MPC在高温场景的实际应用提供参考。

氧化镁电缆的绝缘材料特性及载流量评估方法研究

为研究氧化镁电缆绝缘材料的特性及载流量评估方法,本文首先对氧化镁粉体进行了形貌观测和物相分析,确定其纯度及杂质成分;然后测量了氧化镁粉体的介电及导热性能参数,分析了受潮对材料介电参数的影响;最后提出针对氧化镁绝缘多芯电缆的等效热路模型及载流量简化解析算法,并通过二维数值仿真对解析算法进行了有效性验证。结果表明:干燥氧化镁粉体的体积电阻率在1012Ω·m以上,受潮会使其电阻率下降超过1个数量级;在10^(-1)~10^(4)Hz频率范围内,干燥MgO试样的介电常数约为7.9,介质损耗因数约为5×10^(-4)~5×10^(-3),受潮后介质损耗因数明显增大,特别是低频范围增幅明显;干燥MgO试样的电气强度为3.5~4.8 kV/mm,不同方法测得的数据有一定分散性;利用简化解析算法可对多芯氧化镁电缆的额定载流量进行准确评估,对于实际工程应用有利。

储能模组内多孔防火材料增强液氮灭火效能研究

频发的锂离子电池火灾事故对分布式储能锂电池组的应用产生了巨大影响。深度冷却和持续降温是抑制并解决电池火灾的关键。为了探究多孔防火材料对液氮灭火效能的增强作用,搭建了储能模组火灾液氮灭火实验系统。通过在储能模组内铺设多孔防火材料的方式研究了玻璃棉、纳米气凝胶、硅酸铝陶瓷纤维和防火海绵四种多孔防火材料与液氮协同作用对模组内锂电池组火灾的灭火效果。实验结果表明,相同液氮用量条件下,与单独喷射液氮相比,在模组内加装多孔防火材料可以有效提升液氮的灭火效能。液氮与纳米气凝胶协同作用时,热失控电池表面回升最高温度仅为28℃,比液氮单独作用时降低了63℃,其余三种工况的电池表面回升温度也均低于液氮单独作用。此外,多孔防火材料的铺设方式对液氮灭火效能影响明显,材料侧壁铺设对热失控电池组的灭火效果优于底面铺设。本研究结果可为储能模组锂电池灭火技术提供参考。

矿物填料对水性超薄型防火涂料性能的影响

【目的】研究不同矿物填料及其复配比例对水性超薄型防火涂料性能的影响。【方法】以水性环氧/纯丙复配乳液作成膜物质;聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺作膨胀体系;钛白粉(TiO_(2))、煤矸石(CG)、膨润土(BT)、水滑石(LDH)作矿物填料进行了XRF、TG、FTIR和SEM分析。【结果】结果显示:单一矿物填料的防火性能由强到弱排序为TiO_(2),CG,BT,LDH.单一TiO_(2)填料防火涂料燃烧80min炭层膨胀倍率达到13.6,钢板背温为274.9℃,其炭层结构存在强度弱的问题。复配矿物填料能够达到高效防火、节能低耗、经济环保的目标,同时为矿物填料的高值化利用提供了一种新途径。当TiO_(2)、BT、LDH复配质量比为6∶2∶2时,燃烧炭层膨胀倍率为14.9,钢板背温仅为268.8℃;TiO_(2)、BT、CG复配质量比为8∶1∶1时,膨胀倍率为14.5,钢板背温仅为261.0℃,防火性能优于单一矿物填料。扫描电镜观测发现,BT、CG和LDH的加入使炭层表面结构更致密,结构更坚固。红外光谱分析可知,炭层的残留物中存在磷化物和金属氧化物,炭层结构强度增强。热重分析两种防火涂料的残炭量依次为36.35%、36.92%,炭层热屏蔽性能提高。

环保PVF碳氮硫硅钢结构防火涂料的研究

为降低防火涂料的成本,实现绿色环保,本试验制备了一种环保聚乙烯醇缩甲醛(PVF)及其钢结构防火涂料,研究了PVF加入量对防火涂料理化性能和防火性能的影响,并分析了其耐火机理。结果表明,当聚乙烯醇与甲醛质量比为5.7∶3.5时,加入2%左右尿素和0.2%左右过氧化氢制备环保PVF,甲醛含量符合GB 18582—2020的规定;PVF与涂层的黏结强度呈正相关,能增强涂层的黏结强度,对涂层的基本性能无影响,对涂层耐火性能有显著影响。涂层钢板平均温度随PVF加入量的增加呈先降低后增加趋势,加入7%~13%的PVF,涂层发泡厚度大于3.3cm,涂层背面温度小于300℃,PVF加入量为10%时,涂层背面温度温度最低,为220℃。PVF在297.3℃左右发生热解,相变结束时残碳量约为23.8%,两者受热均产生大量阻燃气体,在涂层中主要起气源和少量碳源作用,具有较好的黏结性和成膜性能。

高层装配式钢结构住宅施工设计及关键技术研究

以济南先行区绿色建设国际产业园租赁住房项目为工程背景,研究了高层装配式钢结构住宅设计及施工关键技术。通过研究基于BIM技术构件深化设计、施工顺序优化、防火体系优化、外墙防水体系优化等关键技术,确定了最优施工技术,在不增加成本及工期的基础上,提高了建筑整体及局部防火、防水性能。通过研究地脚预埋、钢梁、钢柱及附属结构的施工关键技术,确定了各施工步骤最优技术,确保了施工安全及质量。基于研究成果,形成了一套综合性的高层装配式钢结构住宅技术体系,结果表明:研究成果的应用提高了工程质量及经济效益,缩短了施工工期。

钢结构超薄型防火涂料涂层厚度检测不确定度评定

阐述超薄型防火涂料涂层厚度检测的基本方法,通过检测工程案例阐述钢结构使用超薄型防火涂料涂层厚度检测值的主要影响因素,基于不确定度的科学方法,建立涂层厚度检测值不确定度评定的数学模型,计算合成不确定度以及扩展不确定度。对超薄型防火涂层厚度检测值的离散性进行讨论,确定不确定度的分量,根据数据结果,为检测人员提供更科学准确的分析判定依据,降低钢结构失稳风险,推动钢结构防火工程的高质量发展。

重复受热条件下木材防火涂料有效性研究

针对P-N-C防火阻燃体系的氨基树脂涂料,为探究以表面涂覆法进行阻燃处理后所受热辐射强度对木材防火涂料性能的影响,采用锥形量热仪与同步热分析仪开展试验,提出炭层二次加热法,有效检验了不同火灾情况下防火涂料的阻燃性能,并以热重分析技术检验结论的可靠性。通过涂料的热重分析、涂覆试样的二次辐射加热数据分析得出,涂料在575~750℃温度范围内完全炭化,进入相对稳定阶段。对比分析此温度范围对应的35 kW/m2辐射强度下,涂覆试样二次加热的引燃时间、热释放速率、总产烟量、火灾增长指数等参数,得出此条件下膨胀炭层的阻燃性能最佳。

不同膨胀型防火涂料烟毒性对比分析研究

为研究膨胀型防火涂料在火灾时的烟毒性特征,采用NBS烟密度实验箱对6种膨胀型防火涂料进行实验室尺度火灾模拟实验,结合傅立叶红外(FTIR)分析系统对烟气中8种气体进行采样分析,采用常规毒性指数(CIT_(G))定量评价烟气毒性。结果表明:膨胀型防火涂料受热后产生的烟气主要组分为CO_(2)、CO、NO_(x)和HCN;环氧树脂基膨胀型防火涂料的毒性较其他树脂基的涂料大很多,4 min和8 min时NO_(x)气体质量浓度分别为108.43 mg·m^(-3)和136.47 mg·m^(-3),均大于基准浓度38 mg·m^(-3),8 min时的CITG值达到0.377。FITR气体分析方法可实现在线、多组分气体快速分析,但气体含量在检出限附近时干扰和误差较大。

阻燃剂对水性钢结构防火涂料性能的影响

[目的]为实现碳达峰、碳中和目标,水性涂料的需求日益增加。应用于石化领域的防火涂料更有耐特种火的性能要求。[方法]研制了一种基于乙酸乙烯酯乳液的水性膨胀型钢结构防火涂料,通过热重分析,以及阻燃性、烟密度和耐特种火性能测试,考察了分别以二苯基磷酸乙酯、苯基磷酰氨酸二苯基酯和(4-乙酰基苯基)-磷酸二乙酯作为阻燃剂对其性能的影响。[结果]综合残炭量、热分解温度、氧指数、UL94标准水平/垂直测试结果、烟密度、钢结构升温曲线等指标,采用苯基磷酰氨酸二苯基酯的水性钢结构防火涂料具有最长的点燃时间、最低的燃烧速率、最小的烟密度和最低的最终升温,综合性能最佳。[结论]该涂料满足GB 14907-2018《钢结构防火涂料》标准对室内防火涂料的全部性能要求,配套水性聚氨酯面漆后也可通过全部室外防火涂料测试,可望用于石化领域。

基于气凝胶拉吊索防火护套隔热性能研究

研究气凝胶拉吊索防火护套隔热性能,并利用有限元软件对气凝胶拉吊索防火护套模型进行数值分析。选取常用规格PES 7-121平行钢丝拉吊索作为研究对象,研究5种不同厚度防火护套在石油罐车火灾HCinc模型曲线中持续60 min的护套内侧温度变化规律。研究结果表明,随着火灾作用持续时间的不断增加,防火护套升温曲线基本呈线性关系,气凝胶防火护套厚度对拉吊索隔热效果影响较大,当护套厚度大于12 mm时,护套隔热效果增加不明显,当火灾持续60 min时护套内侧温度为133.7℃,隔热效率为87.85%,大于温度防护目标值300℃时隔热效率为72.42%,满足防火隔热要求。

Frictional ignition of Ti40 fireproof titanium alloys for aero-engine in oxygen-containing media

The effect of friction pressure p and oxygen concentration xo on the fireproof performance of Ti40 titanium alloy was studied by frictional ignition test, the U--Xo relationship quantitatively describing the fireproof performance of Ti40 was established and the fireproof mechanism of Ti40 was analyzed by SEM, XRD and EDS. The results show that the p--xo relationship of Ti40 obeys parabolic rule. The varying range of xo is about 25% while p varies within 0.1-0.25 MPa. When Xo is 〉70%, Ti40 is ignited immediately at room temperature and develops into continual and steady burning, and the duration of burning is more than 10 s. The fireproof performance of Ti40 is better than TC4 while xo of Ti40 is at least 40% higher than TC4. When Xo is low, the fireproof performance of Ti40 is more sensitive to p; when Xo increases, it is more sensitive to Xo. The forming of fused oxides of V205, TiO2 and Cr203 with strong inner interaction during friction is the basic reason of high fireproof performance of Ti40.