工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房防腐與防火

汪東海

摘? ? 要： 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)廠房具有強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。但鋼材耐腐蝕性差、不耐熱的缺陷，對鋼結(jié)構(gòu)廠房的耐久性和安全性有著不利影響。因此，鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)防腐蝕、防火設(shè)計中的一些體會。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu); 防腐 ;防火

1? 建筑鋼結(jié)構(gòu)廠房防腐、防火的重要性

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用到社會生活各個領(lǐng)域，工業(yè)廠房普遍采用鋼結(jié)構(gòu)制作安裝建設(shè)，尤其是輕型鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)，防腐、防火設(shè)計不合理、施工不到位造成安全事故時有發(fā)生。給國民經(jīng)濟(jì)和人民群眾生命財產(chǎn)造成重大損失。國家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也隨之不斷地更新完善。如《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中，舊版中鋼梁、鋼柱在設(shè)置自動滅火系統(tǒng)的單層丙類廠房和丁、戊類廠房（倉庫）不需要防火保護(hù)，到新版規(guī)范的需要防火保護(hù)，新版《工業(yè)建筑防腐設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》也相應(yīng)增加了構(gòu)件防護(hù)層的設(shè)計使用年限和單位質(zhì)量損失值和厚度損失值、對鋼材腐蝕等級的判定等規(guī)范條文的修改補(bǔ)充。以上無一不在說明在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中，防腐、防火工作的重要。

2? 鋼結(jié)構(gòu)廠房防腐蝕設(shè)計

（1）鋼結(jié)構(gòu)防腐應(yīng)遵循預(yù)防為主、防護(hù)結(jié)合的原則。設(shè)計時應(yīng)對廠房所處的環(huán)境、狀況、鋼材種類、基層處理、涂層結(jié)構(gòu)、厚度、施工方法、造價以及使用年限等因素綜合考慮。工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕，按其介質(zhì)的存在形態(tài)分為：氣態(tài)介質(zhì)、液態(tài)介質(zhì)和固態(tài)介質(zhì)。各種介質(zhì)按其性質(zhì)、含量和環(huán)境條件劃分類別。根據(jù)類別又分為強(qiáng)腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕和微腐蝕四個防護(hù)等級。一般工業(yè)建筑的鋼結(jié)構(gòu)廠房主要以氣態(tài)介質(zhì)的酸、堿、鹽類腐蝕為主，尤其是化工、有色冶金行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)廠房。依據(jù)車間生產(chǎn)環(huán)境狀況，腐蝕介質(zhì)和強(qiáng)度等級，合理劃分防腐分區(qū)。確定防腐蝕材料的合理選擇，主要承重構(gòu)件、次要構(gòu)件以及維護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)區(qū)別對待，防腐材料分別選擇。依據(jù)防腐蝕等級工作環(huán)境和維護(hù)條件綜合確定廠房建筑物防腐蝕的設(shè)計使用年限。

（2）結(jié)構(gòu)性防腐：主要是廠房構(gòu)件的型式、鋼材的銹蝕等級和構(gòu)件截面選擇和截面厚度要求，以及鋼構(gòu)件安裝時對螺栓（直徑大于12mm）、螺母、墊圈和焊縫的要求，均應(yīng)滿足《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的要求。重要構(gòu)件優(yōu)先選用耐候鋼材。裸露的鋼柱柱腳應(yīng)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(jié)構(gòu)以及厚度選擇。目前鋼結(jié)構(gòu)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(fù)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(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房尤其是化工、有色冶金行業(yè)，目前普遍采用第二類，在廠房鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆富鋅底漆的涂層做法，具體施工有三種結(jié)構(gòu)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。?；鶎犹幚恚阂话惴栏g廠房鋼構(gòu)件均采用拋丸除銹，除銹等級Sa2? ，即清除鋼構(gòu)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(gòu)件表面露出金屬光澤?；鶎犹幚碓綇氐祝讓油苛细街υ綇?qiáng)，效果越好，同時富鋅底層涂料在電化學(xué)腐蝕中，鋅粉對鋼構(gòu)件起陰極保護(hù)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(xiàn)互熔或咬底現(xiàn)象，結(jié)合良好配套使用。防腐蝕涂料品種繁多，性能、用途、適應(yīng)范圍各不相同，防腐設(shè)計時，一定要掌握各類涂料的性能和使用條件，了解它的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選用。

3? 鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計

3.1? 火災(zāi)

火災(zāi)是失去控制的燃燒，鋼材是不然材料，但耐火性差，未加保護(hù)的建筑鋼構(gòu)件，在火災(zāi)高溫條件下存在強(qiáng)度降低和蠕變現(xiàn)象建筑鋼材在260℃以下強(qiáng)度不變，260℃～280℃強(qiáng)度開始下降，達(dá)到400℃鋼材屈服現(xiàn)象消失，強(qiáng)度明顯下降，達(dá)到450℃～500℃時鋼材內(nèi)部再結(jié)晶使強(qiáng)度迅速下降，構(gòu)件失去承載力，致使房屋坍塌，建筑物破壞。因此防火設(shè)計工作一定要貫徹預(yù)防為主，防消結(jié)合的方針，以現(xiàn)行的GB 50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 51249—2017《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》、GB 14907—2008《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，建筑物在防火措施保護(hù)條件下，保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在所規(guī)定的耐火極限時間內(nèi)，其承載力仍不小于火災(zāi)時各種作用及組合產(chǎn)生的效應(yīng)，延長鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到臨界溫度時間，避免鋼結(jié)構(gòu)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(zāi)損失，保護(hù)生命財產(chǎn)安全。

3.2? 防火設(shè)計內(nèi)容及措施

（1）鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計，首先依據(jù)工廠的生產(chǎn)性質(zhì)、工藝、原料和產(chǎn)品類型確定車間的火災(zāi)危險性類別，合理的確定廠房平面布局、防火分區(qū)、防煙分區(qū)、耐火等級和構(gòu)件的耐火極限，進(jìn)行必要的防火分隔，設(shè)置合理的安全疏散和防排煙等設(shè)施，設(shè)計內(nèi)容有建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備設(shè)計。

（2）鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)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(wǎng)抹砂漿或砌筑砌體。其中防火涂料是目前工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房普遍采用的方法。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類按使用對象分普通鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（用于一般工業(yè)與民用建筑）和特種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料（用于特殊工程）;按場所分為室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和室內(nèi)防火涂料;按分散介質(zhì)分為水基性和溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料;按火災(zāi)機(jī)理分為膨脹型和非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)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(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，環(huán)境溫度升高，鋼構(gòu)件表面涂層膨脹發(fā)泡（膨脹系數(shù)≥5），從而形成一層較厚實(shí)的防火隔熱層，延緩鋼材溫升，使鋼結(jié)構(gòu)受到隔熱保護(hù)，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(jié)強(qiáng)度，耐候、耐水性能好、有裝飾性效果。受熱膨脹發(fā)泡形成致密的防火隔熱層（膨脹系數(shù)≥10），延緩鋼材升溫，保護(hù)鋼構(gòu)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(dǎo)熱性，阻止火災(zāi)熱量向鋼材傳遞，并在高溫下形成一種結(jié)構(gòu)致密的“釉膜層”，有效隔絕氧氣，延緩鋼結(jié)構(gòu)升溫，起到保護(hù)作用。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料種類的選擇，要依據(jù)廠房所處的環(huán)境狀況、火災(zāi)類別、耐火等級和構(gòu)件的耐火極限。對防火涂料的理化性能指標(biāo)：耐酸堿性、耐鹽霧腐蝕性、耐冷熱循環(huán)、耐干燥抗裂性等指標(biāo)做出適用性判斷，選擇合理的防火涂料。在有強(qiáng)腐蝕的生產(chǎn)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(chǔ)上再覆涂一層防腐蝕面層加以保護(hù)。防火涂料與防腐蝕涂料之間要有相容性，不應(yīng)互溶，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或咬底現(xiàn)象。裸露的鋼結(jié)構(gòu)廠房梁柱件耐火極限為15分鐘，對室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)以及有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)一般采用薄型鋼結(jié)構(gòu)涂料。耐火極限宜小于1.5h，且不大于2h。對室內(nèi)隱蔽鋼結(jié)構(gòu)以及多層鋼結(jié)構(gòu)廠房，應(yīng)選用厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，耐火極限小于3h。露天鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選用合適的室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。無論那種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處的防腐、防火做法都要加強(qiáng)。

4? 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)在我國工業(yè)建設(shè)中已被廣泛應(yīng)用，尤其薄壁類輕型鋼結(jié)構(gòu)，占據(jù)工業(yè)建設(shè)產(chǎn)業(yè)中非常重要的一部分，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)：

[1] GB 50016—2014（2018版）.建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

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[3] GB 14907—2008.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料[S].