沙尘试验箱测试建筑外墙涂料实验

一、实验目的

二、实验设备

1. 沙尘试验箱：能够产生可控的沙尘环境，沙尘浓度可在 1 - 10g/m³ 范围内调节，风速可在 5 - 20m/s 范围内调整，试验箱内温度可控制在 15 - 40℃。

2. 光泽度仪：测量范围为 0 - 100GU，精度为 ±1GU，用于测量涂层表面光泽度变化。

3. 色差计：可精确测量涂层颜色参数（如 Lab * 值），测量精度为 ±0.05，用于评估涂层颜色变化。

4. 涂层测厚仪：测量范围为 0 - 500μm，精度为 ±2μm，用于测量涂层厚度变化。

5. 显微镜（光学显微镜和电子显微镜）：光学显微镜放大倍数可达 1000 倍，用于观察涂层表面宏观磨损情况；电子显微镜分辨率优于 3nm，用于观察涂层微观结构变化，如沙尘颗粒嵌入情况。

6. 摩擦磨损试验机：用于模拟沙尘冲刷过程中的摩擦磨损，可设置不同的摩擦速度和压力。

三、实验样品

1. 样品制备

• 选取不同类型和配方的建筑外墙涂料，包括丙烯酸酯类涂料、氟碳涂料、硅丙涂料等。

• 将涂料按照规定的施工工艺涂覆在标准的建筑外墙板材料（如水泥砂浆板、铝板等）上，涂层厚度控制在规定范围内（如 100 - 300μm），制备尺寸为 300mm×200mm 的试样，每种涂料制备至少 5 块试样。

四、实验步骤

（一）样品预处理

1. 对涂覆好涂料的试样进行编号，并使用涂层测厚仪测量每个试样涂层的初始厚度，在试样不同位置测量 5 次，取平均值记录。

2. 将试样在标准环境条件（温度 23±2℃，相对湿度 50±5%）下养护一定时间（如 7 天），使涂层充分干燥和固化。

（二）沙尘试验箱设置

1. 根据建筑外墙在实际沙尘环境中的暴露情况和相关标准，设置沙尘试验箱参数。沙尘浓度设置为 5g/m³，风速设定为 10m/s，试验箱内温度设置为 25℃。

2. 将预处理后的试样放置在试验箱内的样品架上，保证试样与沙尘气流方向呈一定角度（如 30°），以模拟实际沙尘冲击情况。

3. 试验周期设置为 24 小时、48 小时、72 小时、96 小时和 168 小时。

（三）性能测试

1. 外观检查

• 在每个试验周期结束后，取出试样，用软毛刷轻轻去除表面松散的沙尘，然后用肉眼和光学显微镜观察试样表面涂层的磨损情况，包括是否有划痕、剥落、粉化等现象，并拍照记录。

2. 光泽度和颜色变化测量

• 使用光泽度仪测量试样涂层表面的光泽度变化，将测量结果与初始光泽度（在未进行沙尘试验前测量）进行对比。

• 使用色差计测量试样涂层在试验前后的颜色参数（Lab * 值）变化，计算色差（ΔE）值，评估涂层颜色变化程度。

3. 涂层厚度测量

• 使用涂层测厚仪测量试验后试样涂层的厚度，方法同初始厚度测量，计算涂层厚度变化率，公式为：厚度变化率 =(试验后厚度 - 初始厚度)/ 初始厚度 ×100%。

4. 沙尘附着性测试

• 通过称重法测量试样在沙尘试验前后的质量变化，计算沙尘在涂层表面的附着量。将试样在试验前后分别称重，质量差值即为沙尘附着量。

5. 微观结构观察

• 对于部分试样，在试验周期结束后，使用电子显微镜观察涂层的微观结构变化，如是否有沙尘颗粒嵌入涂层内部、涂层内部是否出现裂纹等，并拍摄高分辨率图像进行分析。

6. 耐磨性测试（可选）

• 使用摩擦磨损试验机对部分试样进行耐磨性测试，模拟沙尘冲刷过程中的摩擦磨损。设置合适的摩擦速度、压力和摩擦距离，测量试样在试验前后的质量损失或涂层厚度变化，评估涂层的耐磨性。

（四）数据记录与分析

1. 详细记录每个试样在不同试验周期后的外观变化、光泽度、颜色变化、涂层厚度、沙尘附着量数据以及微观结构观察结果和耐磨性测试数据（如有）。

2. 对数据进行统计分析，计算平均值、标准差等统计参数。

3. 根据数据变化趋势，绘制外观变化图、光泽度变化曲线、颜色变化曲线、涂层厚度变化曲线、沙尘附着量变化曲线以及结合微观结构图像和耐磨性测试结果分析涂层在沙尘侵蚀下性能变化的规律。

五、实验注意事项

1. 在沙尘试验箱操作过程中，要确保设备的正常运行，定期检查沙尘发生器、风速调节器和温度控制系统的性能。

2. 在进行光泽度、颜色和涂层厚度测量时，要保证测量环境的稳定性和测量方法的准确性，避免外界因素对测量结果的干扰。

3. 在使用电子显微镜观察微观结构时，对试样进行适当的预处理（如喷金等），以提高图像质量。

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