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超薄型钢结构防火涂料施工技术研究

 摘要:超薄型钢结构防火涂料的防火涂层厚度不大于3mm,主要以溶剂型为主,具有很好的装饰和理化性能。重点研究钢结构表面处理方法、防火涂料施工环境以及防火涂料的施工工艺对防火涂料涂装效果的影响,以期对超薄型防火涂料最佳施工工艺的选择提供参考。

   关键词:超薄型;防火涂料;施工技术;钢结构

   0 引言

   现代建筑物的主要承重构件大多采用坚固又轻便的钢材,在火的作用下,钢材不会燃烧,但是在高温火焰的直接灼烧下,强度会随着温度的上升而降低,当达到一个极限临界点时,强度就会显著地降低而失去承载力。一般钢材失去强度的临界温度为500℃,而纤维质火焰下灼烧5min温度就可达到556℃,因此钢结构的防火措施对于火灾发生时挽救生命和减少财产损失起着至关重要的作用[1]。

   采用防火涂料进行钢结构防火保护是有效的防火措施之一,而超薄型防火涂料由于涂层超薄,工程使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少,从而降低了工程费用,在满足钢结构防火要求的同时,也能满足人们高装饰性要求,是目前消防部门大力推广的产品。基于某项目施工现场超薄型钢结构防火涂料(以下简称防火涂料)现场涂装经验,对防火涂料施工工艺进行了表面处理方法、施工环境及施工方法对防火涂料涂装效果影响的研究。

   1·钢结构表面处理方法的研究

   为了充分发挥防火涂料对基材的保护特性,除材料本身的质量外,基材的表面处理质量直接影响涂装工程的质量。钢结构表面处理的目的主要有三个:

   1)结构处理:首先进行一定的结构处理,如锐边的打磨、倒角的磨圆、飞溅的去除、焊孔的补焊及磨平等;

   2)表面清洁:除去表面上对涂料有损害的物质,特别是氧化皮、铁锈、可溶性盐、油脂、水分等;

   3)表面粗糙度:表面粗糙度增大了涂层的接触表面,并有机械吻合作用,提高了涂层对底材的附着力。

   表面处理的方法多种多样,应根据被涂基材的表面状态、污染程度以及涂料的施工性能来选择。表面处理按处理方式可分为:溶剂清理、化学清理和机械清理。

 1.1溶剂清理

   溶剂清理主要目的是对附着在基材表面的油脂进行清除,油脂的存在会严重影响涂装工程质量,造成涂层脱落。溶剂清洗常用的材料有碱液、有机溶剂、乳化剂等。清除基材表面油脂时应根据油脂情况,选用适合的溶剂。有机溶剂是最常选用的清洗溶剂,例如汽油、石油、松节油、石脑油、松香水、甲苯、二甲苯、含氯溶剂等。常用的油脂清洗方法主要有:擦拭、浸泡、喷射、火焰、蒸汽和超声波等。在一般钢结构的制作过程中,擦拭除油是最为便捷有效的方法之一。

   1.2化学处理

   化学处理常见的为酸洗。酸洗是利用无机酸或有机酸与钢铁表面的氧化皮、铁锈进行反应,生成可溶性铁盐,然后将其从钢铁表面清除。常采用浸渍、喷淋和刷涂3种处理方式。酸洗可以处理小型构件、6mm以下的薄板和管材等。酸洗的缺点是会造成一定的铁损、无法提供令人满意的表面粗糙度,对于防火涂装工程而言,满足设计要求的表面粗糙度对于最终的防火工程质量至关重要。

   1.3机械处理

   目前机械处理的方法主要有:动力工具清理、抛丸清理及喷砂清理。

   1)动力工具清理可以清除钢铁表面松散的氧化皮、铁锈、旧漆膜和其他有害物质,但是不能除去附着牢固的氧化皮、铁锈和旧漆膜。动力工具清理的常用工具有砂轮、砂纸盘、旋转钢丝盘、锥形小砂轮等。

   2)抛丸清理是利用抛丸机抛头上的叶轮在高速旋转时所产生的离心力,把磨料以很高的线速度射向被处理的钢材表面,从而达到清理表面的目的。抛丸清理的效率很高,可以在密闭的环境下进行,有吸尘装置,可以减小对环境的污染,是目前钢结构表面处理过程中应用最为广泛的方式。

   3)喷砂清理是以压缩空气为动力,将磨料以一定速度喷向被处理表面,以除去氧化皮、铁锈等污物的一种表面处理方式。喷砂清理以钢丸、钢砂、石英砂、铜矿砂等作为磨料,多用于大型结构件的表面处理。

   实践表明,在钢结构表面处理过程中,采用溶剂清洗与喷砂/抛丸处理相结合的工艺方法,可以最大程度地提高表面处理质量并保证后续的涂装质量。喷砂/抛丸所用磨料较为理想的是由钢丸和钢砂组成的混合磨料,直径在0.8~1.5mm为宜。

2·施工环境

   施工环境对防火涂料的涂装效果有着相当大的影响,一般要求施工场所为室内环境,温度和湿度适宜,具备良好的照明及通风条件。实践表明:防火涂料施工时,环境温度以5~40℃为宜,相对湿度要求低于80%,温度过高或过低,都不利于防火涂料的施工。若温度过高,将会造成涂层开裂脱落;若温度过低,防火涂料固化速度缓慢,将会延长施工周期。同时也不能在户外环境进行防火涂料的施工,防火涂料的特性决定其涂层内部会存在一定的空隙,如遇雨雾天气,水气会进入涂层内部,将造成涂层起泡脱落。因此,良好的施工环境对于防火涂料的施工至关重要。

   3·施工方式

   目前防火涂料的施工方式主要有刷涂、辊涂和喷涂。

   3.1刷涂

   刷涂是最简单的手工涂装方式,渗透性强,可以深入到细孔、孔隙中,可以大大增强涂层的附着力,主要用于小面积的涂装施工。实践表明:由于防火涂料自身的黏稠度较高,流平性能较差,采用刷涂施工效率低下,难以形成较厚的涂层厚度,且易产生明显刷痕,一般不建议使用刷涂的方式进行防火涂料施工。

   3.2辊涂

   辊涂是以辊筒作涂料的载体,涂料在辊筒表面形成一定厚度的湿膜,然后借助辊筒在转动过程中与被涂表面接触,将涂料涂敷在被涂表面。辊涂适用于较大面积的涂装,效率高于刷涂。防火涂料施工时,采用辊涂的方式,易于获得较厚的涂层厚度,节省施工时间。但是,由于防火涂料的黏度较高,辊涂后的涂层表面不平整,外观较差。

   3.3喷涂

   常见的喷涂方式分为空气喷涂和无气喷涂

   1)空气喷涂是利用压缩空气,将涂料从容器的枪口中喷出,并使涂料急速扩散形成雾状,喷涂到表面得到均匀涂涂层。空气喷涂受喷涂压力的限制,一般适用于低黏度的涂料,对于防火涂料这种黏度较高的涂料并不适用。

   2)无气喷涂也称高压无气喷涂,它是利用压缩空气作为动力,驱动液压泵,将涂料直接增压,通过高压软管、喷枪、喷嘴瞬时喷出,形成扇形雾状,迅速喷向被喷涂表面形成漆膜。防火涂料采用无气喷涂进行施工,有以下优点:a.施工效率较高;b.涂层的质量好,外观平整;c.一般不用额外添加稀释剂。缺点是容易造成较大的涂料损耗,增加施工成本。

 3.4合理选择施工方式

   在防火涂料施工过程发现,如采用单一的辊涂或无气喷涂,都无法取得令人满意的施工效果。采用单一辊涂会造成最后的涂层表面不平整,影响最终的涂层外观,如图1所示;而采用单一的无气喷涂,涂料的成本将会增加3倍~5倍,经济效益大大降低。

   实践表明,采用辊涂加无气喷涂相结合的方式,可以取得令人满意的施工效果,如图2所示。在某钢结构防火工程项目中,设计要求的防火涂层厚度为2100μm,涂料厂家要求防火涂料的单道涂层干膜不能超过300μm。采用辊涂加无气喷涂相结合的施工方法,在钢结构完成表面处理后,先进行防锈底漆的喷涂施工,待底漆完全固化后,采用辊涂的方式进行防火涂料的涂覆,以每道300μm的涂层厚度进行叠加施工。待涂层厚度达到1500μm后,采用砂轮或砂纸盘将表面不平整的地方进行磨平处理,磨平后采用无气喷涂的方式继续进行防火涂料的施工,直至防火涂层厚度满足设计要求,最后再按设计要求进行面漆的喷涂施工。如此操作,不但可以得到令人满意的涂层外观,还可以降低涂料损耗、节约成本。

4·结语

   随着钢结构在建筑业中的广泛应用,钢结构防火涂料也得到越来越多的应用。超薄型防火涂料自1995年问世以来,以其不可代替的优势成为目前钢结构防火保护的首选产品[2]。在实际应用中,如何进一步完善施工工艺,降低防火涂料成本,解决环境条件对防火涂料施工的诸多限制,将是今后钢结构防火涂料施工技术的研究方向之一。

   参考文献

   [1]刘新.防腐蚀涂料与涂装应用[M].北京:化学工业出版社,2008.

   [2]胡旭东,罗永国,邵德金.钢结构用超薄型防火涂料的施工方法和质量控制[J].中国资源综合利用,2009(4):31-32.