工業鋼結構廠房防腐與防火

汪東海

摘? ? 要： 在建筑結構設計中，鋼結構廠房具有強度高、重量輕、抗震性能好、工業化程度高、施工速度快等優點。但鋼材耐腐蝕性差、不耐熱的缺陷，對鋼結構廠房的耐久性和安全性有著不利影響。因此，鋼結構廠房的防腐、防火工程做的好壞直接影響到建筑物的安全和使用，本文淺析在鋼結構防腐蝕、防火設計中的一些體會。

關鍵詞：鋼結構; 防腐 ;防火

1? 建筑鋼結構廠房防腐、防火的重要性

隨著國民經濟的飛速發展，鋼結構被廣泛運用到社會生活各個領域，工業廠房普遍采用鋼結構制作安裝建設，尤其是輕型鋼結構廠房，造價低、施工速度快。但鋼材的耐腐蝕性差和不耐熱的缺陷隨之顯現，防腐、防火設計不合理、施工不到位造成安全事故時有發生。給國民經濟和人民群眾生命財產造成重大損失。國家相關規范、標準也隨之不斷地更新完善。如《建筑設計防火規范》中，舊版中鋼梁、鋼柱在設置自動滅火系統的單層丙類廠房和丁、戊類廠房（倉庫）不需要防火保護，到新版規范的需要防火保護，新版《工業建筑防腐設計標準》也相應增加了構件防護層的設計使用年限和單位質量損失值和厚度損失值、對鋼材腐蝕等級的判定等規范條文的修改補充。以上無一不在說明在鋼結構設計施工中，防腐、防火工作的重要。

2? 鋼結構廠房防腐蝕設計

（1）鋼結構防腐應遵循預防為主、防護結合的原則。設計時應對廠房所處的環境、狀況、鋼材種類、基層處理、涂層結構、厚度、施工方法、造價以及使用年限等因素綜合考慮。工業鋼結構構件腐蝕，按其介質的存在形態分為：氣態介質、液態介質和固態介質。各種介質按其性質、含量和環境條件劃分類別。根據類別又分為強腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕和微腐蝕四個防護等級。一般工業建筑的鋼結構廠房主要以氣態介質的酸、堿、鹽類腐蝕為主，尤其是化工、有色冶金行業的鋼結構廠房。依據車間生產環境狀況，腐蝕介質和強度等級，合理劃分防腐分區。確定防腐蝕材料的合理選擇，主要承重構件、次要構件以及維護結構應區別對待，防腐材料分別選擇。依據防腐蝕等級工作環境和維護條件綜合確定廠房建筑物防腐蝕的設計使用年限。

（2）結構性防腐：主要是廠房構件的型式、鋼材的銹蝕等級和構件截面選擇和截面厚度要求，以及鋼構件安裝時對螺栓（直徑大于12mm）、螺母、墊圈和焊縫的要求，均應滿足《工業建筑防腐蝕設計標準》的要求。重要構件優先選用耐候鋼材。裸露的鋼柱柱腳應采用混凝土包裹。

（3）建筑防腐：主要有鋼材基層表面處理，即除銹方法和等級的確定、涂料品種、涂層結構以及厚度選擇。目前鋼結構防腐涂層做法有三類：第一類是在噴鍍金層表面加腐蝕涂料的復合面層;第二類是含有富鋅底漆的防腐蝕涂層;第三類是既不含金層也不含富鋅底漆的防腐蝕涂層。工業鋼結構廠房尤其是化工、有色冶金行業，目前普遍采用第二類，在廠房鋼結構表面涂覆富鋅底漆的涂層做法，具體施工有三種結構形式：①底層—中間層—面層;②底層—面層;③底層面層為同種涂層。。基層處理：一般防腐蝕廠房鋼構件均采用拋丸除銹，除銹等級Sa2? ，即清除鋼構件基層表面毛刺、鐵銹、油污及附著物和鋼材表面的氧化皮，使構件表面露出金屬光澤。基層處理越徹底，底層涂料附著力越強，效果越好，同時富鋅底層涂料在電化學腐蝕中，鋅粉對鋼構件起陰極保護作用。面層涂料的作用是防腐、耐磨、抗老化還有美觀作用。中間涂層主要是增加涂層厚底，滿足防腐蝕要求。涂層與涂層之間要作用、性能、硬度匹配相容，不能出現互熔或咬底現象，結合良好配套使用。防腐蝕涂料品種繁多，性能、用途、適應范圍各不相同，防腐設計時，一定要掌握各類涂料的性能和使用條件，了解它的優缺點，合理選用。

3? 鋼結構廠房防火設計

3.1? 火災

火災是失去控制的燃燒，鋼材是不然材料，但耐火性差，未加保護的建筑鋼構件，在火災高溫條件下存在強度降低和蠕變現象建筑鋼材在260℃以下強度不變，260℃～280℃強度開始下降，達到400℃鋼材屈服現象消失，強度明顯下降，達到450℃～500℃時鋼材內部再結晶使強度迅速下降，構件失去承載力，致使房屋坍塌，建筑物破壞。因此防火設計工作一定要貫徹預防為主，防消結合的方針，以現行的GB 50016—2014（2018年版）《建筑設計防火規范》、GB 51249—2017《建筑鋼結構防火技術規范》、GB 14907—2008《鋼結構防火涂料》等規范、標準為依據，建筑物在防火措施保護條件下，保證鋼結構構件在所規定的耐火極限時間內，其承載力仍不小于火災時各種作用及組合產生的效應，延長鋼結構達到臨界溫度時間，避免鋼結構廠房局部或整體倒塌造成滅火及人員疏散困難，爭取滅火救援時間，避免人員傷亡，減少火災損失，保護生命財產安全。

3.2? 防火設計內容及措施

（1）鋼結構廠房防火設計，首先依據工廠的生產性質、工藝、原料和產品類型確定車間的火災危險性類別，合理的確定廠房平面布局、防火分區、防煙分區、耐火等級和構件的耐火極限，進行必要的防火分隔，設置合理的安全疏散和防排煙等設施，設計內容有建筑設計、結構設計和設備設計。

（2）鋼結構防火保護措施有以下幾種方式：噴涂（涂抹）防水涂料、包覆防火板和柔性氈狀隔熱材料、外包混凝土金屬網抹砂漿或砌筑砌體。其中防火涂料是目前工業鋼結構廠房普遍采用的方法。

鋼結構防火涂料的分類按使用對象分普通鋼結構防火涂料（用于一般工業與民用建筑）和特種鋼結構防火涂料（用于特殊工程）;按場所分為室外鋼結構防火涂料和室內防火涂料;按分散介質分為水基性和溶劑型鋼結構防火涂料;按火災機理分為膨脹型和非膨脹型鋼結構防火涂料，膨脹型防火涂料又分為薄型和超薄型。

薄型防火涂料是涂層厚度在3-7mm的防火涂料，一般為水基性，當火災發生時，環境溫度升高，鋼構件表面涂層膨脹發泡（膨脹系數≥5），從而形成一層較厚實的防火隔熱層，延緩鋼材溫升，使鋼結構受到隔熱保護，一般采用噴涂施工。

超薄型防火涂料是指涂層厚度≤3mm，且>1.5mm的防火涂料，一般為溶劑性，粘結強度，耐候、耐水性能好、有裝飾性效果。受熱膨脹發泡形成致密的防火隔熱層（膨脹系數≥10），延緩鋼材升溫，保護鋼構件，施工可采用噴涂、刷涂和輥涂。

非膨脹型又稱厚型防火涂料，是指厚度為7-45mm的防火涂料。涂層受熱不膨脹，利用材料的不燃性和低導熱性，阻止火災熱量向鋼材傳遞，并在高溫下形成一種結構致密的“釉膜層”，有效隔絕氧氣，延緩鋼結構升溫，起到保護作用。

鋼結構防火涂料種類的選擇，要依據廠房所處的環境狀況、火災類別、耐火等級和構件的耐火極限。對防火涂料的理化性能指標：耐酸堿性、耐鹽霧腐蝕性、耐冷熱循環、耐干燥抗裂性等指標做出適用性判斷，選擇合理的防火涂料。在有強腐蝕的生產車間，防火涂料面層無法滿足防腐蝕要求時，需在防火涂料面層的基礎上再覆涂一層防腐蝕面層加以保護。防火涂料與防腐蝕涂料之間要有相容性，不應互溶，產生化學反應或咬底現象。裸露的鋼結構廠房梁柱件耐火極限為15分鐘，對室內鋼結構、輕型屋蓋鋼結構以及有裝飾要求的鋼結構一般采用薄型鋼結構涂料。耐火極限宜小于1.5h，且不大于2h。對室內隱蔽鋼結構以及多層鋼結構廠房，應選用厚涂型鋼結構防火涂料，耐火極限小于3h。露天鋼結構應選用合適的室外鋼結構防火涂料。無論那種結構形式，結構節點處的防腐、防火做法都要加強。

4? 結束語

鋼結構在我國工業建設中已被廣泛應用，尤其薄壁類輕型鋼結構，占據工業建設產業中非常重要的一部分，加強鋼結構廠房的防腐、防火工作，對提高廠房筑物的耐久性、安全性、延長其使用年限有著重要意義。

參考文獻：

[1] GB 50016—2014（2018版）.建筑設計防火規范[S].

[2] GB/T 50046—2018.工業建筑防腐設計標準[S].

[3] GB 14907—2008.鋼結構防火涂料[S].