一种用于防火材料的高温耐火测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于防火材料的极限测试装置，具体涉及一种用于防火材料的高温耐火测试装置。

背景技术：

目前建筑物的主体结构主要是混凝土结构与钢结构的结合。建筑物本身的主体结构虽不可燃，却不耐火。例如，当混凝土结构中的钢筋所受温度达到250℃时强度下降很快，受热达到350℃时强度降低约50％，500℃时强度下降80％以上。在火灾高温作用下，钢筋混凝结构建筑物倒塌危险剧增。钢结构在300℃左右会有蓝脆现象，在450℃至650℃之间强度急剧下降，失去承载能力，此时钢结构会倒塌。因而在火灾的高温作用下，混凝土结构或者钢结构建筑物倒塌的危险剧增。

为了有效预防火灾对建筑物造成的损害，将建筑物的结构表面涂抹导热系数低、防热辐射能力强的防火材料。这样可以有效提高建筑物的耐火等级，因此，对建筑物的防火材料耐火极限的数据测试尤为重要。

通常的测试方法是按照GB28375-2012和GB14907-2002的规定而进行。所采用的测试装置包括有炉体和安装在炉体内的燃烧器，测试样品涂抹防火材料并安置在炉体的顶端并用石棉压板压紧，炉体的侧壁上方设有热电偶，石棉压板的中间设有一个热电偶，利用热电偶读取并记录处于高温燃烧状态下的测试样品的温升曲线，找出测试样品的耐火极限。由于采用的是热电偶测温，因此只能进行温度点测试，不能准确全面分析防火材料的耐火性能。另外，测试炉内部没有空气扰动，如果样品在升温后能够正常膨胀，即使膨胀强度不够，也会由于炉内没有空气扰动，测试样品也能够通过耐火极限测试。此外，燃烧器因为燃烧会产生有毒气体，不符合现在的环保主流。

因此，有必要设计一种能够全面准确地测试防火材料耐火极限性能的高温测试装置。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构合理，能够全面准确地测试防火材料耐火极限性能的高温测试装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种用于防火材料的高温耐火测试装置包括测试炉，测试炉包括炉体。其中，炉体的内腔设有电热丝加热装置；炉体的上端敞口，并且炉体的上方设有样品测试台。样品测试台的下端设有缺口；样品测试台上设置有支撑柱，支撑柱上方设有横梁，横梁上设有热像仪。炉体的侧壁设有热电偶、进风口和出风口，热电偶设置在样品测试台的下方，进风口位于出风口的下方。测试炉的外侧设有电气控制柜。电热丝加热装置、热像仪和热电偶均与电气控制柜电连接。

优选地，炉体为方形。

优选地，炉体下方设有用于支撑所述炉体的支撑架。

优选地，热电偶采用硼化锆复合陶瓷高温热电偶。

优选地，测试炉外面设有进气泵和溢出阀。进气泵通过风管连接到进风口，进气泵与进风口之间的风管上设置有进气阀门。溢出阀通过风管连接到出风口，溢出阀与出风口之间的风管上设置有出风阀门。

优选地，出风阀门与溢出阀之间的风管上还设置有气压指示表。

优选地，样品测试台上的缺口的横截面为矩形。

优选地，样品测试台上的缺口的中心线与热像仪的中心线重叠。

优选地，炉体的侧壁和底壁均设有保温隔热夹层。

优选地，炉体的侧壁还设有炉腔观察镜。

本实用新型的有益效果在于：利用热像仪的热成像技术，实时采集读取测试样品在燃烧状态下的温度状态，测试样品的表面温度由点测试改成面测试，从而得到测试样品整个表面的温度场变化信息。采用电热丝加热装置替换传统的燃烧器，可获得更高的炉内温度并且炉内温度可控且环保。高温热电偶可以测量防火材料在高温区的特性。测试炉增设的进风口和出风口，使测试炉增加了空气扰动的因素。通过调整进气泵、溢气阀等装置，可模拟出不同的炉内环境，测试炉的内部环境更加接近现实火灾高温环境，提高样品测试结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型一种用于防火材料的高温耐火测试装置的结构示意图。

图2是图1所示的电热丝加热装置的结构示意图。

图3是图1所示的A区域的仰视结构示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

本实用新型一种用于防火材料的高温耐火测试装置以GB28375-2012和GB14907-2002规定的技术条件为依据，并结合我国国情而研制。本实用新型可用于多种防火材料的耐火测试，例如钢结构防火材料的耐火测试、混凝土结构防火材料的耐火测试等等。

参见图1至图3，用于防火材料的高温耐火测试装置包括测试炉，测试炉包括炉体1，炉体1设计为方形。炉体1的下方还增设有用于支撑所述炉体1的炉体支撑架32。炉体1架设在支撑架32上面，这样有利于保持测试炉内部温度的稳定，避免测试炉因热传导而使炉内的热量流失到地面。另外，为了进一步减少测试炉的热量流失，炉体1的侧壁和底壁均设有保温隔热夹层2。

炉体1的内腔设置有电热丝加热装置，电热丝加热装置包括电热丝第一接线端26和第二接线端27，第一接线端26和第二接线端27之间接有多根电热丝28，如图2所示。电热丝28可以产生超过2000℃的高温，将炉体1的内腔加热至2000℃或者更高。

炉体1的上端敞口，炉体1的上方设有样品测试台20,样品测试台20的正中间的下端设有横截面为矩形的缺口，如图3所示，图3是从样品测试台20的底部朝上看的结构图。测试样品10放置在样品测试台20的上方，这里的测试样品10可以是涂有防火材料的钢结构测试样品或者是涂有防火材料混凝土结构测试样品。当测试样品10放置在样品测试台20的上方后，测试样品10的上方设置有一块用于压紧测试样品10的隔热压板11，隔热压板11与样品固定平台11的形状一致，中间同样设有一个大小相等的缺口。样品测试台20通过锚固件等加固方式设置在炉体1的上方，这样样品测试台20可承受大重量的测试样品，例如混凝土试件。样品测试台10的上方相对设有两根支撑柱12，支撑柱12的上方固定设有横梁13，横梁13上设有热像仪14，并且热像仪14正对样品测试台20中间处的缺口。如此，热像仪14可以得到样品测试台20的缺口处的测试样品整个背面的温度场变化信息。

炉体1的侧壁设有用于测试读取测试炉内腔温度的热电偶21，热电偶21设置在样品测试台20的下方。热电偶21采用可测超过2000℃的硼化锆（ZrB2）复合陶瓷耐高温热电偶。热电偶21可以对测试样品10受火面进行温度点测试，结合热像仪14对测试样品10进行温度面测试，耐火测试的实验分析结果更客观准确、全面。

为了使炉内的环境更接近现实环境，炉体1的侧壁上设置有进风口22和出风口23。进风口22位于出风口23的正下方。测试炉外设置有支撑柱33，支撑柱33上面设有进气泵221和溢出阀231。进气泵221通过风管与进风口22连接，并且进气泵221与进风口之间的风管上还设置有进气阀门222。溢出阀231通过风管与出风口23连接，并且溢出阀231与出风口23之间的风管上还设置有出风阀门232。此外，溢出阀231与出风阀门232之间的风管上还设置有气压指示表233。进气泵221、溢出阀231和气压指示表233形成一套空气调节装置。根据气压指示表233的显示信息，调节进气泵221、溢出阀231，可以改变炉内的空气流动以及气压大大小，增加空气扰动因素，从而模拟出接近现实环境的炉内环境，使实验测试结果更加准确。炉体1的侧壁还设有炉腔观察镜25，炉腔观察镜25安装在热电偶21的下方。

测试炉的外侧设有支撑台30，支撑台30上方安装有电气控制柜31，热像仪14、热电偶21和电热丝发热装置均与电气控制柜31电连接，电气控制柜31与外部的计算机（图中未示出）电连接。测试样品10的多组实验测试数据及对应的图像信息通过电气控制柜31传送到外部的计算机并在计算机上显示。此外，可通过电气控制柜31来调节电热丝加热装置的发热温度，从而调节测试炉内部的温度场。

实施例一

按照GB14907-2002的技术标准，本实施例测试钢结构防火材料的耐火性能。本实施例选用正方形薄钢板基材，钢板厚度8mm。钢结构防火材料耐火性能测试包括以下步骤:

1.制作测试样品。把钢板加工至适合样品测试台20的大小，按照防火材料的操作流程在钢板的一面均匀涂覆5mm厚的钢结构防火材料。

2.测试样品干燥。将钢结构测试样品置于通风烘箱中烘干。

3.测试样品安装。将钢结构测试样品安装在样品测试台20上方，涂层面朝下，并在测试样品的上方压上隔热压板11。

4.测试样品耐火测试。按照测试需求，调节电热丝发热装置的功率。开启进气泵221与溢出阀231，调节炉内的空气流动状况。

5.记录实验数据。利用热电偶21读取记录钢结构测试样品的受火面的温度，利用热像仪14读取记录钢结构测试样品背火面的温度场。

6.实验数据分析。根据测试样品10的受火面与背火面的温度关系，利用现有的分析方法，分析钢结构防火材料的耐火极限。钢结构测试样品背火面的温度大于560℃，防火材料失去耐火性能，此时由热电偶测得的钢结构测试样品受火面的温度即钢结构防火材料的耐火极限。

实施例二

按照GB28375-2012的技术标准，本实施例测试混凝土结构防火材料的耐火性能。本实施例选取强度等级符合GB50010规定的C30隧道用混凝土板，混凝土板的厚度为150mm，底面钢筋保护层厚度为25mm。混凝土防火材料耐火性能测试过程如下：

1.制作混凝土预制件。按照样品测试台20的尺寸，制作混凝土预制件，同时在钢筋保护层的上、下表面的四个测试点都预先安插4支热电偶，热电偶的引线外漏。

2.制作混凝土测试样品。将混凝土预制件置于通风烘箱中烘干，并按照防火材料的施涂工艺在混凝土预制件的一面均匀涂覆5mm厚的混凝土结构防火材料，风干防火材料涂层。

3. 混凝土测试样品安装。将混凝土测试样品安装在样品测试台20上方，涂层面朝下，并在混凝土测试样品的上方压上隔热压板11，同时将钢筋保护层的热电偶用导线连接到电气控制柜31。

4. 混凝土测试样品耐火测试。按照测试需求，调节电热丝发热装置的功率。开启进气泵221与溢出阀231，调节炉内的空气流动状况。

5.记录实验数据。利用热电偶21读取记录混凝土测试样品受火面的温度，利用热像仪14记录监测混凝土测试样品背火面的温度场，利用钢筋保护层内的热电偶读取钢筋保护层的多个温度点。

6.实验数据分析。根据混凝土测试样品受火面与背火面的温度关系，利用现有的分析方法，分析混凝土结构防火材料的耐火极限。当混凝土测试样品背火面的温度大于380℃，或者钢筋保护层任一测温点的温度大于250℃，防火材料失去耐火性能。混凝土测试样品受火面此时所对应的两个温度值之中较低的一个温度即为混凝土结构防火材料的耐火极限。例如混凝土测试样品背火面的温度为380℃时，混凝土测试样品受火面的温度为2000℃；混凝土测试样品钢筋保护层测温点的温度为250℃时，混凝土测试样品受火面的温度为1950℃。则，混凝土结构防火材料的耐火极限温度为1950℃。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明。本实用新型还可以应用到其他防火材料的耐火性测试，例如饰面型材料、耐火剥离等等。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。