区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能影响

采用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和人工加速紫外老化试验箱,对钢结构涂层进行高低温循环试验和紫外老化试验,分析内蒙古中西部地区区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能的影响.结果 表明:高低温循环作用使钢结构涂层的氢键化程度增加,分子间作用力增大,经历50个高低温循环后钢结构涂层的硬度提高了24.74％,涂层/基材附着力先增大后减小,最终减小了18.3％;紫外老化作用使钢结构涂层中C-N和C-O键断裂,紫外老化3 a后钢结构涂层的硬度降低了44.37％,涂层/基材附着力减小了22.7％.     

钢结构表面涂层材料抗风沙冲蚀力学性能研究

分析了内蒙古中西部地区风沙冲蚀环境特征,通过测定钢结构涂层的厚度、密度、硬度、弹性模量、柔韧性、涂层与基材附着力等级等指标,研究了钢结构涂层材料抗冲蚀力学性能和不同风沙环境特征参数对涂层冲蚀的影响.结果表明：钢结构涂层的涂层硬度和弹性模量较小,而其柔韧性较大,涂层与基材附着力等级高;在风沙冲蚀过程中,涂层的冲蚀失重量均随着风沙流冲蚀速度的增大而显著增加,随着冲蚀下沙量的增加而增加,其在低角度冲蚀下的冲蚀失重量要大于高角度下的冲蚀失重量.     

风沙环境下钢结构涂层侵蚀机理及评价方法

通过对钢结构涂层在模拟风沙环境中的冲蚀试验,研究了涂层受风沙冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.结果表明:涂层冲蚀磨损质量损失随冲蚀速度的增大而增加;低角度冲蚀主要为微切削作用,材料硬度起决定因素,高角度冲蚀主要为冲蚀挤压变形作用,材料柔韧性起决定作用,由于涂层硬度相对较低而柔韧性相对较高,故在低冲角下其受冲蚀程度严重.提出了涂层冲蚀程度的评价计算公式,其计算结果与试验结果相吻合.为揭示风沙侵蚀机理及准确评价钢结构耐久性提供了依据.     

钢结构涂层受风沙冲蚀程度评价和相似性分析

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙冲蚀这一现状,采用气流挟沙喷射法,对钢结构涂层受风沙冲蚀磨损的程度进行了研究及分析;提出了评价涂层冲蚀磨损程度的计算方法,并应用相似性理论将试验结果与实际工况进行了对比分析.结果表明:涂层的冲蚀磨损质量损失随冲蚀速度的增加而增加;最大冲蚀磨损质量损失出现在冲蚀角度为45°时,最小冲蚀磨损质量损失出现在冲蚀角度为90°时;所提出的涂层冲蚀磨损程度评价公式计算结果与试验结果基本吻合;试验条件为下沙率360g/min,冲蚀速度30m/s,冲蚀时间12min的涂层冲蚀磨损结果,相当于强沙尘暴密集区的钢结构涂层受到5.05~83.0个月的冲蚀磨损.     

功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层抗风沙冲蚀性能

使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行功能化改性,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)来表征氧化石墨烯改性前后结构变化;对功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层与普通聚氨酯涂层进行力学性能测试以及模拟风沙冲蚀试验.结果 表明:硅烷偶联剂成功对氧化石墨烯进行了共价键改性,且改性后的功能化氧化石墨烯在聚氨酯中具有良好的分散性与相容性;涂层的硬度随着功能化氧化石墨烯含量的增大而先增加后降低;当功能化氧化石墨烯含量为0.5％时,涂层的冲蚀率明显降低,抗风沙冲蚀性能显著增强,模拟特强沙尘暴冲蚀后涂层的使用寿命要比普通聚氨酯涂层延长至少0.8a.     

风沙对钢结构涂层的冲蚀磨损性能研究

采用气流挟沙喷射法,在不同的冲蚀速度、角度、浓度和时间等风沙冲蚀参数下,对钢结构涂层进行了风沙冲蚀的模拟试验,对试验材料质量损失、抗冲蚀磨损性能和微观失效表面进行了分析.结果表明:钢结构涂层的耐磨性较差;冲蚀率随冲蚀速度呈指数增长,在冲蚀角度为45°时存在低速和高速2个冲蚀阶段;涂层的质量损失在冲角为45°时最大,90°时最小,表现出从脆性材料向塑性材料过渡的特征;低冲角时,材料破坏方式以微切削作用为主,决定材料耐冲蚀性能的主要因素是其硬度;在高冲角时,材料破坏方式以挤压凿削作用为主,决定材料耐冲击性能的主要因素是其柔韧性;涂层质量损失随下沙率的增大在300g/min时出现峰值;涂层累积质量损失随时间大致呈线性增长,冲蚀过程存在明显的潜伏期、加速期和稳定期.     

盐冻环境下橡胶混凝土路面受风沙冲蚀性能研究

为了研究橡胶混凝土路面在盐冻和风沙侵蚀双重因素作用下的耐久性,根据内蒙古西部地区盐渍土和风沙环境特征,配制了复合盐溶液,对橡胶砂浆进行冻融循环作用,并利用模拟风沙环境侵蚀试验系统对盐冻后的橡胶砂浆进行风沙冲蚀试验,应用扫描电子显微镜(SEM)观测橡胶砂浆在盐冻条件下经风沙冲蚀前后的微观形貌。结果表明:当冻融次数大于15次时,橡胶砂浆的质量损失率小于水泥砂浆;随冻融次数的增加,水泥砂浆和橡胶砂浆低角度冲蚀时的冲蚀率先降低后增大,高角度冲蚀时的冲蚀率逐渐增大;相同冻融循环次数后,四种材料的抗风沙冲蚀性能为:80目橡胶砂浆40目橡胶砂浆水泥砂浆10目橡胶砂浆。     

钢结构防火涂料着装状态与温湿循环的关系

进行了钢结构防火涂料室内模拟加速老化试验,探讨了环境温湿度变化对防火涂料的物理着装状态及其耐久性的影响;选择防火涂层厚度和温湿循环次数为变量,试验测定循环前后防火涂层外观、色差、微结构及粘结强度的变化。试验结果表明:随着温湿循环次数的增加,防火涂层发生质量损失、厚度减少、龟裂、颜色变暗泛黄及孔隙扩大现象;防火涂料的初始涂层厚度越大,这种变化趋势越明显;在测试的40次温湿循环范围内,防火涂层与钢板基材之间的附着力有提高的趋势,但随着循环次数的继续增加,附着力开始降低;温湿循环相同时,薄层涂料的附着力大于厚层涂料;与厚层防火涂层相比,薄层涂料物理着装状态受温湿循环次数影响较小,抵抗老化变形的能力较强,耐候性更高。     

田口方法下混凝土受盐冻循环和风沙侵蚀研究

在盐冻循环基础上,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统对混凝土进行了冲蚀试验研究.试验因子选取盐冻循环次数(0,5,10,25,35,45次),冲蚀速度(35,40,45m/s),冲蚀角度(15°,54°,90°)和沙流量(60,110,160g/min),并采用L18(61×33)田口方法设计试验,以减少全因子下的试验数量;同时应用扫描电镜观测混凝土受盐冻循环后的微观形貌,分析产生最大冲蚀率的原因及冲蚀机理.试验结果表明,当盐冻循环25次,冲蚀速度45m/s,冲蚀角度90°和沙流量60g/min时,混凝土冲蚀率最大;方差分析(ANOVA)结果表明,冲蚀角度对混凝土冲蚀磨损影响最大,其贡献率为72.48%.     

非瓷绝缘子聚合物护套材料老化试验后的性能

对于不同聚合物材料护套的非瓷绝缘子进行了一系列盐雾和紫外线辐射老化试验。从老化前和老化后绝缘子护套上取样,并用Ｘ射线衍射光谱和傅立叶变换上光谱分析后发现：老化前和老化后试样表面层元素组成发生了变化,而且这种变化取决于绝缘子护套材料和所应用的老化试验参考。     

Experimental study of hydrothermal aging effects on insulative properties of intumescent coating for steel elements

This paper reports the results of an experimental study of degradation in fire protection performance of two types of intumescent coating after different cycles of accelerated hydrothermal aging tests. Intumescent coating (without top coating) was applied to steel plate to make a test specimen. After subjecting the specimen to the aging test, fire test was carried out to obtain the steel plate temperature. In order to help understand the aging mechanism of intumescent coating, TGA tests, XPS tests and FTIR tests were also conducted on the intumescent coating after the accelerated aging test. In total, tests were performed on 56 intumescent coating protected steel specimens, of which 16 specimens were applied with type-U intumescent coating and the other 40 with type-A intumescent coating. Results of the degradation mechanism study reveal that the hydrophilic components of intumescent coating move to the surface of the coating and can be dissolved by moisture in the air, which can destroy the intended chemical reactions of these components with others and deter formation of the desired effective intumescent char. The consequence of this is reduced expansion of the intumescent coating and increased effective thermal conductivity. Compared to specimens without hydrothermal aging, after 42 cycles of hydrothermal aging (to simulate 20 years of exposure to an assumed exposure environment), the effective thermal conductivity of type-U intumescent coating was 50% higher and that of type-A intumescent coating 100% higher than that of the fresh coating. These increases in effective thermal conductivities resulted in increases in steel temperatures of up to 150 °C and 220 °C higher than the steel temperatures of the specimens without hydrothermal aging for the type-U intumescent coating and type-A intumescent coating specimens, respectively.     

面漆对湿热环境下膨胀型防火涂层隔热性能的影响

通过105个试件的湿热老化试验和隔热性能试验,研究了2种面漆对膨胀型钢结构防火涂层耐湿热老化性能和隔热性能的影响.结果表明：在经过84次湿热老化循环后,无面漆试件等效导热常数比未老化试件增大131%,涂有2层E型和A型面漆试件的等效导热常数分别比未老化试件增大42%和21%,面漆降低了湿热环境对膨胀型钢结构防火涂层导热系数的影响,涂层隔热性能提高;面漆抑制了涂层膨胀,膨胀层隔热性能降低;当老化时间较短时,面漆对涂层膨胀的抑制作用大于其对涂层耐老化性能的提高,总体上降低了涂层的隔热性能;随着老化时间的延长,面漆的正向作用逐渐显现;膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能随面漆厚度的增加而增大.     

碳材料对水性膨胀涂料阻燃抑烟性能的影响

以膨胀石墨（EG）、碳纳米管（CNTs）、富勒烯（C60）、石墨烯（Gr）为填料,研究其在水性膨胀涂料中的阻燃性、热稳定性、抑烟性和耐水性碳材料对水性膨胀涂料防火抑烟性能的影响。用扫描电镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）和粒度分布对碳层进行了表征。结果表明：碳材料可以有效提高水性膨胀涂料的防火性能,受热300 s 时,涂覆防火涂料的板背面温度比无防火涂料的钢板降低了50%,且加入碳材料的防火涂料更能隔热;SP-Gr 的炭层膨胀系数最大,约为未加入碳材料涂料的两倍,且高温加热下加入Gr 的涂料具有最大的炭残余质量;加入碳材料的防火涂料阻烟效果更好,烟密度降低30%以上;加入Gr 的涂料具有最好的耐水性。在水性防火涂料中掺入石墨烯具有最好的性能。     

温度对水性钢结构防火涂料性能的影响研究

制备了环氧基水性超薄膨胀型钢结构防火涂料,采用FTIR,TGA和SEM等研究了高低温老化对其性能的影响.结果表明:防火涂料的防火性能、热稳定性、高温耐烧蚀性以及炭化层的强度均随着老化温度的提高而降低.这是由于防火涂料中的防火助剂随着高温老化过程的进行不断迁移损失所致,老化温度越高,防火助剂的损失越严重.进一步的研究表明,防火助剂的损失导致防火涂料的膨胀性能发生变化,炭化层的泡孔尺寸变大,分布不再均匀,从而使炭化层强度降低.     

建筑钢结构膨胀型耐火涂料的性能研究

研究不同膨胀型阻燃剂配方在火灾下对钢材性能的 影响。以硅灰(SF)为粘结剂,蛋壳(CES)为填料,合成了水基膨胀 涂料。采用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、小型煤气喷灯试 验和加热炉试验研究了粘结剂和填料对涂料性能和耐火性能的影 响。TGA 结果表明,在 SEM 图像中单独添加 SF 或与 CES 复 合均能提高涂料的残余重量和热稳定性,同时改善了涂料的表面 结构。SF、CES 与阻燃添加剂的组合防火性能最佳,具有最高的 热稳定性、最大膨胀度和最致密的表面结构,且在火灾暴露过程中 具有足够的附着性。     

冷屋面涂料实验室加速污染老化方法研究

自然界污染和材料老化会降低屋面材料的太阳光反射比，影响其反射隔热效果。为在实验室快速模拟冷屋面涂料在北京地区污染老化后反射比的变化情况，研究了加速污染老化方法。将粉尘、炭黑、腐殖酸和无机盐组成的混合污染液通过自动喷污装置喷洒在试样上，经老化试验箱的周期性紫外照射、加热和冷凝，与经2年自然老化后的相同试样比较，两者太阳光反射比差值在±0.02以内，冷屋面涂料自然老化后的反射特性在实验室内得以复现。该方法可用于冷屋面涂料的研发、设计选材和寿命评价。     

膨胀型钢结构防火涂层湿热老化规律研究

膨胀型钢结构防火涂层隔热性能的退化程度受涂料类型、环境条件、使用时间、涂层厚度等因素的影响.为考察上述因素对膨胀型防火涂层耐老化性能的影响,进行了3种工况(变化参数为老化环境及涂料类型)共计78个试件的湿热老化试验及隔热性能试验.结果表明:单组分溶剂型防火涂料在高温高湿环境下更易发生老化;增加涂层厚度可以延缓老化进程;随使用时间延长,涂层防火隔热性能下降,等效导热系数增大,涂层等效导热系数随使用时间变化的规律与涂料类型和环境条件有关.工况1中涂层在老化后期的等效导热系数变化很小,此时涂层与环境所构成的体系已达到一个稳定的平衡状态;工况2和工况3中涂层等效导热系数随时间呈现出递增趋势.