超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工技術(shù)應(yīng)用研究

劉 旸

(中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095)

0 引言

當(dāng)下建筑施工中，隨著技術(shù)的不斷成熟，鋼結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)承重構(gòu)件，并發(fā)揮重要作用。當(dāng)建筑主體發(fā)生火災(zāi)，雖然鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)燃燒，但是在高溫作用下，強(qiáng)度會(huì)逐漸下降，達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，會(huì)完全喪失承載能力，不能保證使用者安全。因此，對(duì)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工技術(shù)應(yīng)用的研究，有著鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1 鋼結(jié)構(gòu)表面處理目的

為了進(jìn)一步促進(jìn)防火涂料發(fā)揮作用，除了保證涂料本身質(zhì)量之外，還需要保證鋼結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量，其目的主要有三個(gè)方面:第一，修整結(jié)構(gòu)。需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的修整，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的銳邊進(jìn)行打磨，將倒角進(jìn)行磨圓處理，去除結(jié)構(gòu)中的飛濺，焊口周圍應(yīng)用砂輪磨平。第二，清潔表面。在進(jìn)行防火涂料施工之前，需要將鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行清潔處理，特別是鋼結(jié)構(gòu)表面的銹跡和氧化皮，會(huì)降低防火涂料的作用。還需要去除表面的可溶性鹽、多余水分以及油脂等。第三，增加粗糙度。鋼結(jié)構(gòu)表面粗糙度增加之后，防火涂料涂層與鋼材的接觸面積就會(huì)增加，并且可以達(dá)到機(jī)械吻合，進(jìn)一步提升涂料的附著力，降低涂料的開裂、脫落概率。

2 鋼結(jié)構(gòu)表面處理的方法

2.1 溶劑清理

因?yàn)橛椭煞謺?huì)對(duì)防火涂層產(chǎn)生影響，造成涂層脫落等問題，所以需要應(yīng)用溶劑清理方法，去除鋼結(jié)構(gòu)表面的油脂成分。溶劑清理的類型有很多種，例如堿液、乳化劑以及各類有機(jī)溶劑等，對(duì)于體積較小的鋼結(jié)構(gòu)可以采用溶劑浸泡的方法，此種方法處理效率高，但是適用范圍較小，并且溶劑消耗量較大。大體積的鋼結(jié)構(gòu)處理可以應(yīng)用擦拭或者噴射方法，擦拭方法可以避免溶劑的浪費(fèi)，但是處理效率并不高。噴射方法可以保證處理效率，還可以緩解溶劑浪費(fèi)的情況，但是操作步驟較為復(fù)雜。因此具體溶劑的選擇，還需要根據(jù)油脂成分進(jìn)行確定。通常情況下，大都采用擦拭方法進(jìn)行除油。

2.2 化學(xué)處理

化學(xué)處理法中主要處理形式為酸洗，應(yīng)用有機(jī)酸或者是無(wú)機(jī)酸進(jìn)行涂抹，這樣酸性成分就可以與鋼結(jié)構(gòu)表面的氧化層以及銹跡發(fā)生反應(yīng)，最終生成可溶性鐵鹽。常見的處理方式為浸漬、刷涂以及噴射。化學(xué)酸洗法適用于清理小型鋼結(jié)構(gòu)以及6 mm以下的管材等，此種方法用量非常講究，必須結(jié)合實(shí)際計(jì)算用量，因?yàn)樗嵝匀芤簩?duì)于鋼材造成的影響都是不可逆的，用量過多容易造成鐵損，用量過少不能清除氧化層與鐵銹，所以化學(xué)酸洗的方法無(wú)法為防火涂料施工提供一個(gè)良好的粗糙表面，然而粗糙表面對(duì)于整個(gè)防火涂料施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生極大影響，所以化學(xué)酸洗法的應(yīng)用并不常見。

2.3 機(jī)械處理

當(dāng)下經(jīng)常應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)表層機(jī)械處理方法主要有三種，分別是:動(dòng)力工具清理方法、拋丸清理方法以及噴砂清理方法。其中動(dòng)力工具清理方法，主要用于清除鋼結(jié)構(gòu)表面松散的氧化層以及鐵銹。但是對(duì)于牢固的氧化層以及鐵銹處理，效果并不好。應(yīng)用工具為砂輪、旋轉(zhuǎn)鋼絲盤以及錐形小砂輪等［1］。拋丸清理方法主要應(yīng)用拋丸機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)清理，拋頭上的葉輪在電力作用下高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，將磨料以高速度拋出，并作用在鋼材表面，達(dá)到清理目的，是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的一種方法。噴砂清理方法主要應(yīng)用空氣壓縮，將磨料以一定速度噴向被處理表面，從而去除氧化層以及鐵銹，此方法一般應(yīng)用于大型鋼結(jié)構(gòu)表面清理任務(wù)中。

3 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工環(huán)境要求

施工環(huán)境對(duì)于防火涂料的施工，具有較大的影響，通常情況下，要求該施工環(huán)節(jié)在室內(nèi)進(jìn)行，如果在室外進(jìn)行遇到雨天以及霧天，空氣中的水分會(huì)進(jìn)入到防火涂層中，涂層起泡，固化后會(huì)干裂脫落。在室內(nèi)需要溫度與濕度適中，具有完善的照明系統(tǒng)和通風(fēng)條件。具體要求為:防火涂料施工外環(huán)境溫度需要維持在15℃ ～30℃，相對(duì)濕度不能高于80%。當(dāng)室內(nèi)溫度過高，防火涂層在固化過程中容易開裂，室內(nèi)溫度過低會(huì)影響防火涂層固化速度，降低施工效率。室內(nèi)照明需要從多個(gè)角度進(jìn)行，盡量達(dá)到“無(wú)影”的效果，避免施工人員因陰影遮擋，造成涂抹不均勻，降低施工質(zhì)量。良好的通風(fēng)環(huán)境可以促進(jìn)防火涂層的固化效率，但是需要注意外界天氣情況，若空氣濕潤(rùn)，水汽過多，則不適合通風(fēng)。因此，需要注意施工環(huán)境防火涂料施工質(zhì)量的影響。

4 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工技術(shù)應(yīng)用研究

4.1 刷涂

刷涂在防火涂料施工中是比較常見的一種方式，此種方法不需要借助其他設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)操作，也因此該種技術(shù)在應(yīng)用過程中，不能滿足大面積的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工。采用手工刷涂可以讓鋼結(jié)構(gòu)表面全部覆蓋，并且涂料的滲透性相比于其他方法更加顯著。例如，天津市某建筑項(xiàng)目需要進(jìn)行防火涂料施工，施工鋼結(jié)構(gòu)為3 m×2 m長(zhǎng)方形框架，設(shè)計(jì)防火涂層厚度為1 800 μm，要求單道涂層干膜厚度不能超過200 μm，應(yīng)用刷涂方法進(jìn)行操作，鋼結(jié)構(gòu)耐熱性顯著增強(qiáng)。原有同類材料鋼結(jié)構(gòu)，在450℃ ～600℃失去承載能力，耐火極限時(shí)間為14 min～16 min。同類具有防火涂料的鋼結(jié)構(gòu)，耐火極限時(shí)間為80 min～83 min。經(jīng)過以上比較，刷涂方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)，維護(hù)建筑安全。

4.2 輥涂

輥涂方法在應(yīng)用過程中，將會(huì)把輥筒作為載體，首先將防火涂料置于輥筒之上，讓其形成一個(gè)濕膜，然后讓輥筒表面鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸，這樣輥筒表面的防火涂料，就可以均勻的涂抹在鋼結(jié)構(gòu)表面上，此種方法操作簡(jiǎn)便且設(shè)備易得，在施工過程中，還可以保證施工效率，因此該方法往往被應(yīng)用在大面積、高厚度涂抹施工任務(wù)中［2］。例如，上海市某建筑項(xiàng)目，需要進(jìn)行防火涂料施工，施工鋼結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)10 m、寬5 m的長(zhǎng)方形架構(gòu)。設(shè)計(jì)防火涂層厚度為3 000 μm，要求單道涂層干膜厚度不能超過400 μm，采用輥涂方法施工，鋼結(jié)構(gòu)耐熱性顯著增強(qiáng)。原有同類材料鋼結(jié)構(gòu)，在450℃ ～600℃失去承載能力，耐火極限時(shí)間為14 min～16 min。同類具有防火涂料的鋼結(jié)構(gòu)，耐火極限時(shí)間為113 min～115 min。

4.3 噴涂

常見的噴涂方式可以分為空氣噴涂以及無(wú)氣噴涂?jī)煞N。其中空氣噴涂主要是應(yīng)用空氣壓縮的原理，將涂料從槍口噴出，噴出去的涂料會(huì)分散成霧狀，這樣作用在鋼結(jié)構(gòu)表面，就可以更加均勻。無(wú)氣噴涂可以稱作高壓噴涂，雖然也會(huì)應(yīng)用空氣壓縮原理，但是會(huì)配備液壓泵，將涂料進(jìn)行加壓，再經(jīng)過高壓槍立即噴出，最終涂料成扇形霧狀，迅速作用在鋼結(jié)構(gòu)表面，形成防火層。這種方法在應(yīng)用過程中，十分簡(jiǎn)便，操作容易掌握，可以進(jìn)一步提升防火涂料施工的工作效率，并且經(jīng)由高壓槍形成的涂料層，質(zhì)量更高，相比于刷涂方法來(lái)說(shuō)，防火層外觀更加平整，也不需要稀釋劑輔助施工。

4.4 組合噴涂

在實(shí)際施工過程中，根據(jù)不同施工情況可以選擇不同施工方法，因?yàn)椴煌┕し椒ǎ哂胁煌膬?yōu)缺點(diǎn)。例如，刷涂雖然可以完成防火涂料施工，但是不能適用于大面積作業(yè)，并且涂料較為粘稠，很難形成厚涂層。輥涂方法，雖然施工效率較高，但是往往涂層表面不均勻，喪失原本的裝飾性。空氣噴涂動(dòng)力較小，不能適用高粘度材料，無(wú)氣噴涂動(dòng)力較大，但是涂料浪費(fèi)情況明顯，所以可以采用組合噴涂方法，達(dá)到經(jīng)濟(jì)化、高效化、美觀化的施工需求［3］。例如濟(jì)南市某建筑項(xiàng)目，需要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工，設(shè)計(jì)防火涂層厚度為2 300 μm，要求單道涂層干膜厚度不能超過300 μm。施工方法采用“輥涂+無(wú)氣噴涂”，鋼結(jié)構(gòu)表面處理完畢之后，首先進(jìn)行防銹漆施工，待防銹漆層固化之后，進(jìn)行輥涂防火涂料施工，以300 μm每道進(jìn)行防火層疊加，在涂層厚度為1 700 μm時(shí)，停止施工。應(yīng)用砂輪進(jìn)行表面修復(fù)整平，接著應(yīng)用無(wú)氣噴涂方法進(jìn)行施工，防火層厚度達(dá)到2 300 μm時(shí)，停止加工。最后進(jìn)行面漆施工，完成所有噴涂工作。此種施工方式，既可保證防火層美觀，還可以節(jié)約材料，降低施工成本，可謂是一舉兩得。

5 結(jié)語(yǔ)

超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚度不會(huì)超過7 mm，并且會(huì)以高粘度溶劑的形式存在，但是卻具有良好的裝飾性能以及理化性能。以上從化學(xué)、機(jī)械多個(gè)角度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面處理進(jìn)行了研究，并結(jié)合現(xiàn)階段施工情況，分析了刷涂、噴涂等幾種常見的防火涂料施工技術(shù)應(yīng)用，希望為今后鋼結(jié)構(gòu)防火處理提供一定參考。