本發(fā)明涉及防火材料，具體涉及一種快速篩選防火材料的方法。

背景技術：

1、近幾年高層/超高層建筑火災事故頻發(fā)，而且高層/建筑火災豎向蔓延速度快、可燃物多、外部救援難度大、煙霧和有毒氣體風險大，主要救援手段匱乏等。高層/超高層建筑還主要依托自救。因此提高建筑的防火保護等級和防護效果，提到了首要考慮要求。根據(jù)高層/超高層建筑的防火保護特點，面向防火保護材料耐火極限高、耐候性好、柔韌性好、強度高、易施工、面密度低等需求，亟需研發(fā)符合高層/超高層建筑特征的防火材料。現(xiàn)有防火材料存在單位面積重量大，綜合性價比不高的問題，難以完全適應高層/超高層建筑特點。因此，亟需通過優(yōu)化保護材料結構，以適應不同溫度區(qū)段、不同防火材料的復層防火保護技術，以提高防火保護產(chǎn)品的綜合性價比，使其適應高層/超高層防火保護特點，以便對高層/超高層建筑提供長久的防火保護。

2、在現(xiàn)有高層防火產(chǎn)品中，防火板和防火涂料技術最為成熟，都能達到高層/超高層對墻或承重結構3.00h-4.00h的耐火極限要求。根據(jù)國家標準分類，我國鋼結構防火涂料主要分為膨脹型鋼結構防火涂料和非膨脹型鋼結構防火涂料。目前國內高層、超高層鋼結構(或耐火極限超過2.50h)的建筑防火設計中，推薦使用非膨脹型鋼結構防火涂料，主要用作承重構件的防火。

3、無機粘結劑是非膨脹型鋼結構防火涂料的主要成份之一。粘結劑不僅將防火涂料的隔熱材料、阻燃材料、耐火材料、耐火纖維和助劑結合在一起，而且將防火涂層緊緊束縛到鋼結構表面，以保證防火涂料在高溫下的防火涂料的保持相對穩(wěn)定體積，維持防火涂層的隔熱性能?，F(xiàn)有主要研究的是耐火粘結劑熱工性能，沒有考慮隔熱性能，也沒有研究防火涂料無機粘結劑的失效規(guī)律。

4、增強纖維是一種應用于非膨脹型鋼結構防火涂料的增強絕熱材料，它不僅具有一般纖維的柔軟、強度高、延性高、抗裂性能好等優(yōu)勢等特性，同時還具有耐高溫、隔熱和抗氧化的性能。耐火增強纖維的作用主要包括隔熱、增強、填充和支撐等，可以提高防火涂料的隔熱性能、耐火性能和高溫穩(wěn)定性。增強纖維有多種，包括無機耐火纖維和有機耐火纖維。雖然有機耐火纖維高溫下分解導致耐火材料延性下降開裂，影響材料在高溫環(huán)境下的防火性能，影響了防火材料的力學性能，但是，有利于提高水泥基防火材料在常溫時的力學性能?，F(xiàn)有主要研究的是纖維的分解，沒有測試纖維高溫下的體積變化規(guī)律。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種快速篩選防火材料的方法，通過測定無機粘結劑和增強纖維的體積變化規(guī)律以實現(xiàn)二者的快速篩選，進一步提高防火材料的篩選效率和防火性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種快速篩選防火材料的方法，包括以下步驟：通過拍攝各防火材料在不同溫度下的圖像，利用圖像分析軟件，計算不同溫度下的像素，再繪制溫度-像素圖形，根據(jù)圖形上顯示出的高溫條件下各防火材料的體積變化規(guī)律，快速篩選出適宜的防火材料。

4、進一步地，所述防火材料包括粘劑結或/和增強纖維。

5、進一步地，拍攝各防火材料在不同溫度下的圖像包括如下步驟：將防火材料樣品置于影像式燒結點試驗儀的加熱爐托盤中央，設置加熱溫度范圍為20-1200℃，加熱速度設置為5～20℃/min，拍攝圖像頻率設置為每升溫5～20℃拍攝1張圖像，拍攝圖像溫度范圍設置為400-1200℃，當加熱溫度達設定最高值，保存試驗數(shù)據(jù)，結束加熱程序。

6、進一步地，計算不同溫度下的像素包括如下步驟：

7、s1.打開imagej軟件；

8、s2.提取各溫度點的圖像；

9、s3.選擇多邊框選工具，連接樣品圖像的邊界；

10、s4.通過主界面的分析菜單，計算圖像的像素；

11、s5.重復s2-s4步驟，分別統(tǒng)計不同溫度下的圖像像素。

12、進一步地，繪制溫度-像素圖形步驟包括：根據(jù)圖像處理的溫度和像素表格，以溫度為橫坐標，體積為縱坐標，繪制無機粘結劑的溫度－像素圖形。

13、進一步地，當防火材料為粘結劑時，包括以下步驟：s11、選擇白色硅酸鹽粘結劑和黑色硅酸鹽粘結劑兩種粘結劑，分別制作粘結劑試塊；

14、s12、通過影像式燒結點儀，拍攝不同溫度時每種粘結劑試塊的圖像；

15、s13、利用imagej圖像分析軟件，計算圖像的像素；

16、s14、以溫度為橫坐標，像素為縱坐標，繪制出每種粘結劑的溫度-像素圖；

17、s15、基于每種粘結劑試塊在不同溫度時的圖像和每種粘結劑的溫度-像素圖，得到每種粘結劑在高溫時的體積變化規(guī)律。

18、進一步地，所述s11中，制作粘結劑試塊的步驟如下：

19、s111、取1支燒杯，向燒杯加入90～110g白色硅酸鹽粘結劑/黑色硅酸鹽粘結劑，用塑料滴管向燒杯加入15～20g蒸餾水，再用玻璃棒快速攪拌1～3min，得到均勻的稠厚的糊狀物a；

20、s112、將糊狀物a轉入塑料多孔板的小孔內，小孔的直徑為10mm、高為10mm；用抹灰刀沿著塑料多孔板的上下兩個平面抹平糊狀物，再用直徑8mm的玻璃棒捅出糊狀物a，并平置于白紙上，室溫條件下自然干燥24h，得到干燥的粘結劑試塊。

21、進一步地，所述s12具體操作如下：

22、s121、抽出影像式燒結儀的加熱爐托盤，將干燥的粘結劑試塊置于加熱爐托盤中央，再將加熱爐托盤推入影像式燒結儀的加熱爐內；

23、s122、打開影像式燒結點儀的主機，啟動操作軟件，通過主界面設置影像式燒結點儀的加熱速度、加熱溫度范圍、拍攝圖像頻率和拍攝圖像溫度范圍；優(yōu)選地，加熱速度設置為10℃/min、加熱溫度范圍設置為20-1200℃、拍攝圖像頻率為每升溫10℃拍攝1張圖像，拍攝圖像溫度范圍設置為400-1200℃；

24、s123、轉動影像式燒結點儀的照相機攝像頭，使待加熱的粘結劑試塊處于照相機顯示屏中央，調整照相機的焦距，直到在照相機顯示屏上能看到清晰的待加熱的粘結劑試塊；

25、s124、在照相機攝像頭與加熱爐之間，放置攝像頭保護器，并使攝像相鏡頭、攝像頭保護器和待加熱的粘結劑試塊處于同一條直線上；

26、s125、打開加熱爐的電源；

27、s126、通過操作軟件，加熱粘結劑試塊，在拍攝圖像溫度范圍基于拍攝圖像頻率對粘結劑試塊進行圖像拍攝，得到不同溫度點的圖像；

28、s127、當加熱溫度達到1200℃，保存圖像，結束加熱；

29、s128、待粘結劑試塊冷卻至室溫，從加熱爐內取出，依次關閉加熱爐，操作軟件和主機電源。

30、進一步地，所述s13具體操作如下：

31、s131、打開imagej圖像分析軟件；

32、s132、提取不同溫度點的圖像；

33、s133、選擇多邊框選工具，連接任一溫度點的圖像的邊界；

34、s134、通過imagej圖像分析軟件主界面的分析菜單，計算任一溫度點的圖像的像素；

35、s135、重復s133-s134，計算不同溫度點的圖像的像素。

36、進一步地，當防火材料為增強纖維時，包括以下步驟：

37、s21、選擇玄武巖纖維、礦棉纖維、碳纖維、含鋯型硅酸鋁纖維四種纖維作為增強材料；

38、s22、分別制作每種纖維的碳纖維試塊；

39、s23、通過影像式燒結點儀，拍攝不同溫度時每種碳纖維試塊的圖像；

40、s24、利用imagej圖像分析軟件，計算圖像的像素；

41、s25、以溫度為橫坐標，像素為縱坐標，繪制出每種碳纖維的溫度-像素圖；

42、s26、基于每種碳纖維試塊在不同溫度時的圖像和每種碳纖維的溫度-像素圖，得到每種碳纖維在高溫時的體積變化規(guī)律。

43、進一步地，所述s22具體操作如下：

44、s221、將任一纖維切成長度為2mm的短切絲，取2g，加入約0.2g黑色硅酸鹽粘結劑和適量的水調成糊狀物b；

45、s222、將糊狀物b轉入塑料多孔板的小孔內，小孔的直徑為10mm、高為10mm，輕輕壓實糊狀物b，用抹灰刀沿著塑料多孔板的上下兩個平面抹平糊狀物b，再用直徑8mm的玻璃棒捅出糊狀物b，并平置于白紙上，室溫條件下自然干燥48h，得到干燥的碳纖維試塊。

46、進一步地，所述s23具體操作如下：

47、s231、抽出影像式燒結儀的加熱爐托盤，將干燥的碳纖維試塊置于加熱爐托盤中央，再將加熱爐托盤推入影像式燒結儀的加熱爐內；

48、s232、打開影像式燒結點儀的主機，啟動操作軟件，通過主界面設置影像式燒結點儀的加熱速度、加熱溫度范圍、拍攝圖像頻率和拍攝圖像溫度范圍；優(yōu)選地，加熱速度設置為10℃/min，拍攝圖像頻率為每升溫10℃拍攝1張圖像；加熱玄武巖纖維、礦棉纖維、含鋯型硅酸鋁纖維對應碳纖維試塊時，加熱溫度范圍設置為20-1200℃、拍攝圖像溫度范圍設置為400-1200℃；加熱碳纖維對應碳纖維試塊時，加熱溫度范圍設置為20-700℃、拍攝圖像溫度范圍設置為400-700℃；

49、s233、轉動影像式燒結點儀的照相機攝像頭，使待加熱的粘結劑試塊處于照相機顯示屏中央，調整照相機的焦距，直到在照相機顯示屏上能看到清晰的待加熱的碳纖維試塊；

50、s234、在照相機攝像頭與加熱爐之間，放置攝像頭保護器，并使攝像相鏡頭、攝像頭保護器和待加熱的碳纖維試塊處于同一條直線上；

51、s235、打開加熱爐的電源；

52、s236、通過操作軟件，加熱碳纖維試塊，在拍攝圖像溫度范圍基于拍攝圖像頻率對粘結劑試塊進行圖像拍攝，得到不同溫度點的圖像；

53、s237、當加熱溫度達到700℃或1200℃，保存圖像，結束加熱；

54、s238、待碳纖維試塊冷卻至室溫，從加熱爐內取出，依次關閉加熱爐，操作軟件和主機電源。

55、進一步地，所述s24具體操作如下：

56、s241、打開imagej圖像分析軟件；

57、s3242、提取不同溫度點的圖像；

58、s243、選擇多邊框選工具，連接任一溫度點的圖像的邊界；

59、s244、通過imagej圖像分析軟件主界面的分析菜單，計算任一溫度點的圖像的像素；

60、s245、重復s243-s244，計算不同溫度點的圖像的像素。。

61、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

62、1、本發(fā)明通過拍攝不同溫度下粘結劑的圖像，利用圖像分析軟件，計算不同溫度下的像素，再繪制溫度-像素圖，從溫度-像素圖能地清楚地看出粘結劑的在高溫條件下的體積變化規(guī)律，進而能快速篩選出防火涂料的最佳粘結劑。

63、2、本發(fā)明通過拍攝不同溫度下纖維的圖像，利用圖像分析軟件，計算不同溫度下的像素，再繪制溫度-像素圖，從溫度-像素圖能地清楚地看出在高溫條件下纖維的體積變化規(guī)律，進而能快速篩選出防火涂料的最佳纖維，即為最佳增強材料。