鋼結構厚型防腐防火施工技術應用

楊曉暉，李銅輝

摘 要：為使鋼結構工程能在大跨度場館、廠房、高層住宅等重要建筑工程中高效應用，提高鋼結構工程在建筑構筑物中防腐和防火性能的要求，通過鋼結構構件加工廠進行防銹防腐特殊處理、施工現場鋼柱機械噴涂加抹涂低碳環保性能厚涂防火涂料的方法，研究了鋼結構工程在實際案例中防腐與防火施工技術，闡述鋼結構工程防腐防火施工工藝以及施工質量管控措施。結果表明：應用該技術可有效提升鋼構件工廠化生產的成品質量，增強鋼結構在環境中的防腐蝕能力，減少漆料對大氣環境污染度，充分保證鋼結構工程的安全性、耐久性、健康性。

關鍵詞：厚型防火涂料；防腐防火施工；質量控制

中圖分類號：TU998? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）02-0010-03

0 引言

鋼結構工程的建構筑物主要具有強度高、自重輕、便于運輸和吊裝、施工速度快、抗風性好、抗震性好等優點。鋼結構構件選用的鋼材是一種不燃材料，存在著易腐蝕、其耐熱不耐火性能差等缺點。研究表明，鋼材超過250 ℃時，強度逐步降低，在500 ℃時失去靜態平衡穩定性，而達到700 ℃時基本失去承載力，其強度幾乎為零。而一般火場的溫度為800～1 000 ℃，因此做好鋼結構構件廠內防腐施工技術、場內低碳厚型噴抹防火涂料施工技術、過程質量管控作業人員和檢查等措施尤為重要。

1 工程案例

成都天府國際機場某生產輔助區二期工程，項目總建筑面積59 465.75 m2，地下一層為鋼筋混凝土框架結構，地上9層為鋼框架結構，建筑最大高度35.850 m。抗震設防烈度為6度，其地下水對鋼結構具有微腐蝕性，地上耐火等級為二級，鋼柱耐火2.5 h，鋼梁耐火1.5 h。

鋼結構防銹防腐涂層選用的油漆配套要求，在正常使用和維護情況下，其耐久性需滿足大于15年的使用年限，鋼結構構件耐火時間選用應根據施工部位和防火涂料的種類進行確定。

2 厚型防腐防火涂料簡述

鋼結構建筑設計耐火極限要求在2.5 h以上。因此采用厚涂型防火涂料時（又稱非膨脹型防火涂料）涂層厚度要求控制在15～45 mm。其涂層特性為遇火不膨脹，通過自身的隔熱性能提高被保護構件的耐火時間，由特制膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、無機膠結材料、石膏等絕熱骨料制作而成。厚型防腐防火涂料是一種預發泡高效能的防火涂料，具有很強的防火隔熱性質，其材質為低碳環保性能石膏基防火涂料，通過防火材料吸熱延緩鋼材升溫。現場施工時，根據防火涂料材料進場耐火試驗性能報告確定鋼構件的涂刷厚度[1]。

與常規的防腐防火涂料施工技術相比，厚型防腐防火涂料有著頗多優點。常規水泥基防火涂料受火災高溫影響，水泥基產品表現出低粘接性、成品自重大、易固化收縮、變形等缺點，導致的空鼓、脫落、開裂等質量問題。石膏基防火涂料則具有粘接性強、成型快、成品自重輕、不易產生空鼓、脫落、開裂等優勢。傳統水泥基防火涂料高壓噴涂時，會將水泥、防火添加劑、耐高溫材料復合化學助劑等顆粒物，噴到空氣中、撒落到地面會造成空氣污染、材料浪費等現象。而石膏基防火涂料通過噴抹結合的方式，并利用鋁合金刮杠器具控制厚度及方正度，減少空氣污染、降低了材料易耗，有著施工方便、資源節約、環保、裝飾性美觀等優點。

3 施工技術

3.1 防腐涂料涂裝技術

在涂裝前，要做好對鋼構件表面的除銹工作。鋼結構表面基層清理采用噴砂的方式進行除銹，以使鋼構件表面無油污、無銹渣、無濕漬、無殘留物痕跡，除銹程度達到Sa2.5級。現場部分補漆區域可配合人工手動打磨徹底除銹，使其表面潔凈有金屬光澤，除銹程度達到St3級，并達到40～65 μm的粗糙度。在質檢員檢驗鋼構件除銹等級合格后，便及時噴涂底漆完成封閉。在工廠加工車間涂裝作業或者相對濕度較低的晴天，應控制在12 h之內。若是在現場部分區域涂裝，作業間隔時間小于4 h。

防腐涂料涂層有底漆、中間漆、面漆3層結構形式。底漆主要作用為附著粘接牢固和防銹。中間漆的作用為增加漆膜總厚度，使腐蝕電池效應無法形成，最外面一層面漆對前兩層底漆和中漆起著防護作用，并有著耐腐蝕、耐老化、美化裝飾、減少維修的作用。底漆與基材應有良好的粘結性，與防火涂料相結合的油漆應有良好的相容性（通過相容性試驗確定）。涂刷施工時，基材表面溫度控制在5～35℃，相對濕度小于80%，涂裝后4 h內不得遭受雨淋、水沖、機械碰撞、污染等[2]。

根據防腐耐久性的要求，防腐漆材料優先選用環氧富鋅底漆（干膜中金屬鋅含量≥70%）、環氧云鐵中間漆，前兩道漆干膜厚度均為80 μm，且都在工廠內噴涂完成。但聚氨酯面漆需在現場施工完成，其干膜厚度40 μm，鋼支撐柱有防火涂料噴涂時可不要面漆。防腐漆漆膜的涂裝外觀成型效果無褶皺、平整、均勻、色澤清晰，不允許出現露底、起皮脫落、裂紋、孔隙等質量缺陷。鋼構件進場時，質檢員使用漆膜測厚儀對防腐厚度進行抽查實測，其厚度符合設計規定要求方可進場安裝，防腐厚度達不到要求的需退場補漆處理。

防腐涂裝施工選用高壓無氣噴涂的方法，即依靠涂料自身液壓瞬時噴射形成霧狀。調和環氧富鋅底漆，充分攪拌使油漆的色澤、黏度均勻、稠度適中后，進行第一遍噴涂作業。噴束是呈扇形射向構件的，所以邊緣區涂料落點少，涂層較薄。可采用后一槍噴涂壓前一槍的噴涂方法確保涂層厚度相同，無氣噴槍的噴涂距離控制在距離鋼構件300 mm為準，始終與被噴霧保持垂直狀態。噴槍移動的速度應穩定不變，約為10 m/min，每次噴涂的長度為1.5 m。施工過程中避免涂層麻點、橘紋、流墜現象。中間漆噴涂施工時，按照底漆施工方式進行噴涂作業。

鋼結構構件防腐處理在加工工廠完成涂裝工作，運輸現場避免不了磕碰、油漆破壞現象，為此現場鋼結構構件安裝后，需對節點焊接區域、受損區域等做二次涂裝工作。進行二次涂裝前，先對二次涂裝的表面進行處理打磨，達到圖紙要求的除銹等級，然后對其損害部位進行補漆噴涂施工，再進行現場防火涂裝作業。

3.2 防火涂料涂裝技術

薄涂型涂料又稱為膨脹型防火涂料，涂層厚度薄，一般為2～7 mm。在持續受到高溫作用時，薄型防火涂料涂層所含材質發生熱化學反應迅速膨脹，以此來保護鋼材不受破壞，但其耐火極限小于1.5 h，所以用在耐火等級要求低的鋼結構構件上面。

厚涂型防火涂料通過改變涂層厚度滿足不同耐火極限的要求，適用性較為廣泛。本工程采用的防火材料名稱型號為室內非膨脹型鋼結構防火涂料（GT-NSF-Fp2.50-H）。經材料封樣完成后，提前安排具有資質合格的第三方檢測機構現場抽樣送檢。第三方檢測機構出具的質量檢驗報告匯總表檢驗結果得出：粘結強度達0.07 MPa，涂層厚度達27 mm時，該產品的耐火性能試驗時間為2.97 h，故鋼支撐柱涂層厚度按照27 mm進行噴涂作業，大大提升了鋼柱耐火極限能力。

防火涂料質量保證要求：防火涂料涂于中間漆之上，防火涂料與鋼結構中間漆、面漆應具有相容性。防火涂料材料進場，應帶有國家檢測機構的耐火性能檢測報告和理化性能檢測報告，并與所選用的防銹漆的相容性進行檢測，并得到消防部門認可，有消防監督機關（公安部消防產品合格評定中心）出具的3C認證證書，有生產廠家合格證、防火涂料名稱、技術參數、儲存期限和使用說明書等質保資料。質檢員同專業監理工程師進行材料進場驗收，做好檢查記錄，留取影像資料。

涂料攪拌要根據工廠提供的使用說明書和配合比進行操作。以干粉料為主，利用便攜式攪拌器攪拌均勻，第一遍按水：涂料=1：1進行涂料拌和打底，混合攪拌至均勻，稠度適中，邊配邊用，每次攪拌好的涂料應在3 h內用完。

3.3 防火涂料涂裝工藝

涂裝流程為：基層處理→第一次噴涂→第二次噴涂（抹）→第三次抹涂（壓入鋼絲網）→養護。

基層處理需要清除基層表面污物、灰層、泥沙等，基層經驗收合格后進入噴涂涂裝工序。

界面劑噴涂是在鋼結構表面基層處理完成后，開始在鋼結構表面均勻的噴涂界面劑，厚度為1～2 mm左右，壓縮空氣的壓力調節到最佳狀態。噴涂界面劑24 h后，待表面全部干燥后方可噴抹防火涂料。

噴涂應分3次完成：第一次噴涂方式采用空氣壓縮機器噴涂施工以蓋住鋼結構構件基層面7 mm為標準，增加其表面的附著性能、粘結性能。待干燥后進行第二次抹涂為10 mm，干燥后進行第三次抹涂10 mm，才能達到防火設計要求厚度。第二次抹涂和第三次抹涂方法使用了鋁合金刮杠配合F卡件固定在鋼柱兩側，分兩面進行有序施工，這充分保證了防火涂料噴涂的厚度，提高了對平整度、垂直度、陽角方正度的控制，還能進一步提升毛坯交房的觀感質量，起到一定性的裝飾效果。第一次涂抹防火涂料與第二次涂抹防火涂料間隔時間為24 h（氣溫為20℃時）環境溫濕度不同其間隔時間應作相應的調整，攪拌出來的防火涂料要求在1 h內全部用完，抹涂最后一層防火涂料時應做到無明顯凹凸現象，表面平整且平整誤差不大于10 mm/m。

涂料施工至厚度為17 mm時，鋪設一層鋼絲網，網孔尺寸15 mm×15 mm×0.9 mm，采用方法為壓入式，固定在鋼結構第三層涂裝表層上，防止開裂、空鼓、脫落等質量問題。

施工過程中，工人可以隨時用鋼卷尺從兩側面測量防火涂料每層的噴涂厚度，每個鋼構件從上到下每隔500 mm抽測一次，并累計原始數據做好施工記錄，應滿足每次噴（抹）涂涂層厚度，否則不得停止噴涂。但為了精確化和質量驗收標準，第三方機構的防火涂料現場厚度檢測，必須采用測厚儀（測厚針）檢測涂層厚度，并出具相應的合格檢測報告。

涂料的養護要采用噴霧器適量灑水，防止因失水引起涂層裂縫、松散、粉化。

4 施工質量控制

4.1 控制要點

4.1.1材料控制要點

防火涂料在使用前，要按進場次數和批量進行復檢，復檢合格后，才能在施工現場使用。選用的材料無毒、無味、不燃、不爆，但易受潮，儲放應避免潮濕環境。防火涂料的儲存超過其儲存期的，則應該進行常規指標檢測后再決定能否繼續使用[3]。

4.1.2防腐控制要點

鋼結構構件在現場安裝后，構件連接處的焊縫區域、受焊接熱影響區域則是涂層防腐防火保護最薄弱的環節之一，也是主要防腐控制點。在鋼結構工程安裝焊接工作和焊縫探傷完成后，對鋼構件焊接區域和損壞區域進行補漆處理，關注天氣預報實時動態，可在百葉箱中放置溫濕度計，控制溫濕度，對有返銹的部位開始打磨除銹。由專業油漆工進行環氧富鋅底漆和環氧云鐵中間漆噴涂，最后防火涂料涂裝作業。

4.1.3防火控制要點

防火涂料涂裝施工主要控制要點在于各涂層之間的配套性能，即涂層間的相容性。因此，在防火涂料涂裝開始前，應具備完善的涂層體系相容性的檢測試驗數據，作為涂裝工程的原始依據。此外，底涂層表面的清潔情況也是關系到整個涂層體系及防火涂層質量和耐久性的重要一環，保持底層表面的清潔，是防火涂層質量的重要環節。

在本工程鋼結構構件防腐防火施工技術應用中，擬采取樣板先行的管理制度。經各參建單位認可后，方可大面積涂裝作業，以提高施工過程中的質量控制，有效提升作業工人的技術操作能力，做到整個涂裝工程質量有保證。其具體做法為：在每道工序間增加一道“標識和記錄”輔助工序作為過程控制的主要手段，嚴格控制標識記錄卡的記錄和傳遞，從而保證施工的整個過程是受控的和嚴密的。以此對整個工程形成完善的具有可追溯性的過程記錄和控制程序，從而保證施工過程質量處于可受控狀態。

4.2 施工質量控制體系

事前控制方法是成立項目質量管理機構小組，熟悉施工圖紙和相關規范，編制施工方案，做好質量風險預控和質量隱患糾偏措施，組織施工人員學習施工圖交底及施工安全技術交底內容。

事中控制即過程控制檢查，根據事前控制要求對實際施工質量做好原始記錄。

事后控制要完善施工過程的質量文件記錄及管理，保證完成的各項質量目標的可追溯性，按照質量管理體系、建筑工程竣工資料的有關歸檔管理要求實施，做好工程竣工資料的歸檔工作，為后續的工程使用管理及售后服務做好文件記錄保證。

5 結束語

對鋼結構構件防腐防火施工過程進行嚴格的質量控制，充分利用防火涂料噴涂加抹涂技術施工工藝，防腐和防火材料與基層粘接牢固，涂層厚度控制得當，節能環保，表面美觀，取得了較好的施工效果，受到各參建單位一致好評，并一次性通過驗收。在實際應用中提高了鋼結構大空間或者廠房中鋼柱防火涂料涂層的裝飾性效果，避免材料浪費，節約成本，鋼結構防腐防火施工技術應用在未來鋼結構建筑構筑物是可觀的，可以充分展現其適用性、耐久性和安全性。

參考文獻

[1] 劉明霆.關于鋼結構防腐防火涂料工程施工技術及其應用研究[J].建筑工程與管理，2020（6）：34-35.

[2] 楊添淇.芻議鋼結構防腐防火施工技術[J].工程技術，2021 （1）：214-215.

[3] 周梅君.某工程鋼結構框架防腐、防火脫落原因分析[J].新型建筑材料，2022，49（6）：145-148.