超薄型鋼結構防火涂料施工技術應用研究

劉 旸

(中國航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095)

0 引言

當下建筑施工中，隨著技術的不斷成熟，鋼結構替代傳統(tǒng)承重構件，并發(fā)揮重要作用。當建筑主體發(fā)生火災，雖然鋼結構不會燃燒，但是在高溫作用下，強度會逐漸下降，達到臨界點時，會完全喪失承載能力，不能保證使用者安全。因此，對超薄型鋼結構防火涂料施工技術應用的研究，有著鮮明現實意義。

1 鋼結構表面處理目的

為了進一步促進防火涂料發(fā)揮作用，除了保證涂料本身質量之外，還需要保證鋼結構材料質量，其目的主要有三個方面:第一，修整結構。需要對鋼結構外部結構進行合理的修整，對鋼結構的銳邊進行打磨，將倒角進行磨圓處理，去除結構中的飛濺，焊口周圍應用砂輪磨平。第二，清潔表面。在進行防火涂料施工之前，需要將鋼結構表面進行清潔處理，特別是鋼結構表面的銹跡和氧化皮，會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。鋼結構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增加，并且可以達到機械吻合，進一步提升涂料的附著力，降低涂料的開裂、脫落概率。

2 鋼結構表面處理的方法

2.1 溶劑清理

因為油脂成分會對防火涂層產生影響，造成涂層脫落等問題，所以需要應用溶劑清理方法，去除鋼結構表面的油脂成分。溶劑清理的類型有很多種，例如堿液、乳化劑以及各類有機溶劑等，對于體積較小的鋼結構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。大體積的鋼結構處理可以應用擦拭或者噴射方法，擦拭方法可以避免溶劑的浪費，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的情況，但是操作步驟較為復雜。因此具體溶劑的選擇，還需要根據油脂成分進行確定。通常情況下，大都采用擦拭方法進行除油。

2.2 化學處理

化學處理法中主要處理形式為酸洗，應用有機酸或者是無機酸進行涂抹，這樣酸性成分就可以與鋼結構表面的氧化層以及銹跡發(fā)生反應，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?；瘜W酸洗法適用于清理小型鋼結構以及6 mm以下的管材等，此種方法用量非常講究，必須結合實際計算用量，因為酸性溶液對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，所以化學酸洗的方法無法為防火涂料施工提供一個良好的粗糙表面，然而粗糙表面對于整個防火涂料施工質量會產生極大影響，所以化學酸洗法的應用并不常見。

2.3 機械處理

當下經常應用的鋼結構表層機械處理方法主要有三種，分別是:動力工具清理方法、拋丸清理方法以及噴砂清理方法。其中動力工具清理方法，主要用于清除鋼結構表面松散的氧化層以及鐵銹。但是對于牢固的氧化層以及鐵銹處理，效果并不好。應用工具為砂輪、旋轉鋼絲盤以及錐形小砂輪等［1］。拋丸清理方法主要應用拋丸機來實現清理，拋頭上的葉輪在電力作用下高速旋轉產生離心力，將磨料以高速度拋出，并作用在鋼材表面，達到清理目的，是現階段應用最為廣泛的一種方法。噴砂清理方法主要應用空氣壓縮，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，此方法一般應用于大型鋼結構表面清理任務中。

3 超薄型鋼結構防火涂料施工環(huán)境要求

施工環(huán)境對于防火涂料的施工，具有較大的影響，通常情況下，要求該施工環(huán)節(jié)在室內進行，如果在室外進行遇到雨天以及霧天，空氣中的水分會進入到防火涂層中，涂層起泡，固化后會干裂脫落。在室內需要溫度與濕度適中，具有完善的照明系統(tǒng)和通風條件。具體要求為:防火涂料施工外環(huán)境溫度需要維持在15℃ ～30℃，相對濕度不能高于80%。當室內溫度過高，防火涂層在固化過程中容易開裂，室內溫度過低會影響防火涂層固化速度，降低施工效率。室內照明需要從多個角度進行，盡量達到“無影”的效果，避免施工人員因陰影遮擋，造成涂抹不均勻，降低施工質量。良好的通風環(huán)境可以促進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，水汽過多，則不適合通風。因此，需要注意施工環(huán)境防火涂料施工質量的影響。

4 超薄型鋼結構防火涂料施工技術應用研究

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備就可以實現操作，也因此該種技術在應用過程中，不能滿足大面積的鋼結構防火涂料施工。采用手工刷涂可以讓鋼結構表面全部覆蓋，并且涂料的滲透性相比于其他方法更加顯著。例如，天津市某建筑項目需要進行防火涂料施工，施工鋼結構為3 m×2 m長方形框架，設計防火涂層厚度為1 800 μm，要求單道涂層干膜厚度不能超過200 μm，應用刷涂方法進行操作，鋼結構耐熱性顯著增強。原有同類材料鋼結構，在450℃ ～600℃失去承載能力，耐火極限時間為14 min～16 min。同類具有防火涂料的鋼結構，耐火極限時間為80 min～83 min。經過以上比較，刷涂方法可以實現對鋼結構的保護，維護建筑安全。

4.2 輥涂

輥涂方法在應用過程中，將會把輥筒作為載體，首先將防火涂料置于輥筒之上，讓其形成一個濕膜，然后讓輥筒表面鋼結構進行接觸，這樣輥筒表面的防火涂料，就可以均勻的涂抹在鋼結構表面上，此種方法操作簡便且設備易得，在施工過程中，還可以保證施工效率，因此該方法往往被應用在大面積、高厚度涂抹施工任務中［2］。例如，上海市某建筑項目，需要進行防火涂料施工，施工鋼結構為長10 m、寬5 m的長方形架構。設計防火涂層厚度為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，鋼結構耐熱性顯著增強。原有同類材料鋼結構，在450℃ ～600℃失去承載能力，耐火極限時間為14 min～16 min。同類具有防火涂料的鋼結構，耐火極限時間為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氣噴涂兩種。其中空氣噴涂主要是應用空氣壓縮的原理，將涂料從槍口噴出，噴出去的涂料會分散成霧狀，這樣作用在鋼結構表面，就可以更加均勻。無氣噴涂可以稱作高壓噴涂，雖然也會應用空氣壓縮原理，但是會配備液壓泵，將涂料進行加壓，再經過高壓槍立即噴出，最終涂料成扇形霧狀，迅速作用在鋼結構表面，形成防火層。這種方法在應用過程中，十分簡便，操作容易掌握，可以進一步提升防火涂料施工的工作效率，并且經由高壓槍形成的涂料層，質量更高，相比于刷涂方法來說，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

在實際施工過程中，根據不同施工情況可以選擇不同施工方法，因為不同施工方法，具有不同的優(yōu)缺點。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?？諝鈬娡縿恿^小，不能適用高粘度材料，無氣噴涂動力較大，但是涂料浪費情況明顯，所以可以采用組合噴涂方法，達到經濟化、高效化、美觀化的施工需求［3］。例如濟南市某建筑項目，需要進行鋼結構防火涂料施工，設計防火涂層厚度為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+無氣噴涂”，鋼結構表面處理完畢之后，首先進行防銹漆施工，待防銹漆層固化之后，進行輥涂防火涂料施工，以300 μm每道進行防火層疊加，在涂層厚度為1 700 μm時，停止施工。應用砂輪進行表面修復整平，接著應用無氣噴涂方法進行施工，防火層厚度達到2 300 μm時，停止加工。最后進行面漆施工，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 結語

超薄型鋼結構防火涂料厚度不會超過7 mm，并且會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、機械多個角度對鋼結構表面處理進行了研究，并結合現階段施工情況，分析了刷涂、噴涂等幾種常見的防火涂料施工技術應用，希望為今后鋼結構防火處理提供一定參考。