新工艺预制膨胀型防火涂料贴片法在高难工程中的应用与分析

当前，钢结构框架体系普遍应用在各类建筑中，但通常在遭受450~650℃的高温时，钢结构的各种承重构件都会发生弯曲、变形，导致钢结构建筑受损、破坏。因此，引进防火涂料施涂于建筑钢结构表面形成耐火隔热保护层以提高钢结构建筑的耐火极限也是非常重要的课题。钢结构建筑的工程防火涂料通常使用喷涂法进行施工，而综合考虑安全、质量、进度及后续维修等因素，本文以上海浦东国际机场（三期）扩建工程旅客过夜用房工程的南、北钢连廊反底区域采用的预制膨胀型防火涂料贴片法为例进行分析与研究。

本工程为上海浦东国际机场（三期）扩建工程旅客过夜用房及其配套工程、交通配套前期工程，本文作为实例的旅客过夜用房南、北钢连廊位于东、西塔楼之间，横跨磁悬浮与地铁2号线，如图1~2所示。

图1  北连廊布置图

图2  南连廊布置图

由于后续钢连廊反底防火涂料维护难度较大且施工部位场地有限、施工时间段有限，为满足计划进度要求、保障安全与质量管控，特选用PPG环氧类膨胀型防火涂料，在楼前高架PM10-PM11区域进行钢连廊拼装并采用预制膨胀型防火涂料贴片法进行施工。

本工程所采用的新工艺主要施工部位在南、北连廊钢结构的反底、磁悬浮与地铁2号线正上方外露部位，如图3所示。

图3  贴片法施工区域

▲ 施工工艺流程

施工工艺流程如图4所示。

图4  施工工艺流程图

▲ 准备工作

（1）施工前将膨胀型防火涂料送至检测机构进行黏结强度检测。

（2）施工设备、机具、材料准备：双组份喷涂泵（图5）、施工用电、预制贴片模具、措施木料、干燥库房、切割机具、临时固定夹具（图6）、铲刀、橡胶锤、测厚仪等。

（3）在工地现场设置防火涂料贴片加工预制场并将相关设施准备就绪。

（4）按照实际钢结构的尺寸进行测量放样，制作预制贴片的模具。

图5  双组份喷涂泵

图6  临时固定夹具

▲ 预制膨胀型防火涂料贴片加工

（1）采用喷射法在底模上制作防火涂料贴片，随后连同模具运至库房内进行干燥，达到干硬时间后拆除木模板的底模与边模，透明塑料保护膜暂时不用拆除。

（2）针对“工”字形钢梁翼缘板内侧位置等宽度较小的部位，待防火涂料贴片干燥后采用圆锯机切割贴片（图7），以保证各部位尺寸正确。

图7  切割贴片

▲ 现场防火涂料贴片贴涂

（1）贴涂前钢结构表面的水分、油脂、灰尘、杂质等污染物进行有效的清理，经验收合格后方可进行贴涂作业。

（2）贴涂时按照施工顺序进行作业：腹板→上翼缘板下表面→下翼缘板上表面与底板→节点位置→板缝填充。

（3）贴涂时，在预制防火涂料贴片表面与钢结构表面采用人工涂刷双组份防火涂料PITT-CHAR XP 作为贴片的黏结层（图8~9），随后组织人员进行贴涂作业（图10）。

（4）粘贴后即刻使用铁质夹具或简易夹具配合木板等固定方式对防火涂料贴片进行临时固定（图11）。

（5）待PITT-CHAR XP达到干硬时间后拆除夹具和木板等固定装置（图12），再拆除透明塑料保护膜，进行板缝的涂料填充和局部批刮平滑处理（图13）。

图8  黏结层搅拌

图9  贴片表面涂刷黏结层

图10  现场贴涂

图11  临时夹具、木板固定

图12  临时夹具、木板拆除

图13  局部修补

（1）为保障预制防火涂料贴片外表面光滑平整利用木模板上铺设透明塑料保护膜作为底模，且在干燥拆模时暂不拆除，保留到拆除临时固定夹具时再一并拆除。木条作为边模以保证防火涂料的厚度与均匀度。

（2）黏结层在钢结构表面与贴片表面涂刷完成后应当注意其表干时间，每次涂刷后即刻进行贴片作业，约5min内完成贴涂，以确保贴涂后的性能最佳。

（3）螺栓连接的节点位置在预制防火涂料贴片上钻孔后进行粘贴，螺栓处采用人工涂抹施工（图14）。

图14  螺栓节点处理

（4）为保证贴涂后各个面粘贴的均匀度，采用橡胶锤等工具在贴片表面轻轻地均匀锤击，以确保贴片和钢结构表面紧密粘贴并结合牢固。由于粘贴固定时贴片四周被挤压出来的黏结层防火涂料应当迅速使用铲刀均匀摊刮（图15）。

（5）类似钢结构翼缘板的板厚部位无需制作贴片，直接用新鲜防火涂料抹涂至设计厚度。

图15  涂料均匀摊刮

▲ 外露钢结构的涂装作业关键工序较少

（1）喷涂法的关键工序：防火涂料施工→批腻子→打磨→喷涂面漆。

（2）贴片法的关键工序：防火涂料施工→喷涂面漆。

由此可知，贴片法不需要进行批腻子和打磨等手工技术含量较高的工序，只需在施工部位上学会贴涂即可，对施工人员的技术要求不高，容易上手。

▲ 安全可靠

（1）职业健康危害较小

（a）防火涂料作业时现场气体浓度较小

喷涂法对工人的技术要求较高，对施工人员穿着衣物的全身上下均造成污染，且雾状气体容易被吸入身体，可能造成潜在危害，超过一定浓度后可能带来消防安全隐患，与其他施工单位在同一个施工区域内作业时，现场可能伴有刺鼻的味道，会给其他所有在区域内的人员带来职业健康的危害。

贴片法相对卫生、环保，绝大多数的涂料桶都集中在预制场和搅拌场使用，项目部可对气体浓度带来的职业健康危害进行集中管理，不会造成现场各个区域都有刺鼻的味道。

（b）打磨作业时现场无粉尘危害

外露钢结构涂装作业采用喷涂法比贴片法多了批腻子和打磨的工序，尤其是打磨工序中会造成施工人员和现场的粉尘污染。施工人员身体容易被吸入粉尘，带来职业健康隐患。若现场产生粉尘，清理工作也并非易事，清理时可能会污染甚至于破坏幕墙结构或室内装修等，但不及时清理会导致文明施工工作不到位，遍地扬尘也可能造成消防安全隐患等。

贴片法没有打磨工序，不存在粉尘的危害，健康环保。

（2）减少使用登高车、移动脚手架等高空操作平台时的安全隐患

（a）减少高空作业的次数

喷涂法使用高空作业平台时，由于各类工序全部在现场具体的施工部位进行作业，且为了达到设计厚度，各个区域内的防火涂料喷涂、批腻子、打磨等工序必须每日进行多次或连续数日内进行多次在同一个工序上的高空作业，总共约10多次进行高空作业。

贴片法施工过程中只需2次进行高空作业。第一次是贴片贴涂施工。第二次是拆除夹具、板缝填充、局部批刮施工。减少了高空作业的次数。

（b）避免防护栏杆上捆绑喷枪导致失稳

采用喷涂法时，若施工人员安全意识薄弱，把喷枪捆绑在防护栏杆上，在误操作的情况下喷枪一旦在防护栏杆上启动，可能导致剪刀车、移动脚手架等高空操作平台会因发生失稳而倾翻。而贴片法无需在高空作业过程中使用喷枪，不会因喷枪违章使用问题导致高空操作平台失稳。

（3）涂料桶可集中管理

    采用喷涂法施工时每个施工点位的每个施工人员都备有数个涂料桶放在身边随开随用，若施工人员对涂料桶的清理工作意识较差，会导致各个区域都有未清理的涂料桶。若夏季施工时钢结构已喷涂的涂料干硬速度较快，施工人员会把涂料桶留置在施工点位附近而离开去其他施工点位喷涂涂料，将造成施工现场各个区域的涂料桶无人管理。

    而贴片法的涂料桶大多集中在预制场或搅拌区，专人管理专地堆放，空桶与满桶一目了然，便于清理，只有在贴涂、板缝填充、局部修补时会在施工现场使用少量的涂料桶，易于管理。

▲ 质量有保障

    （1）表面光滑平整。

外露结构的防火涂料采用喷涂法达到设计厚度后，必须经过批腻子与打磨工序才能够做到表面平整。

而贴片法由于底模设置透明塑料保护膜，待拆除后表面天然形成光滑平整，无需批腻子与打磨。

（2）防火涂料厚度有保证。

（3）黏结力强。

（4）耐水性能强。

（5）不易被破坏，维修方便。

涂装作业施工结束后，难免会有外露的涂装被其他施工单位碰坏导致返修。喷涂法返修非常繁琐且破坏较大，要重新进行防火涂料喷涂、批腻子、打磨等工序。

而贴片法相对破坏较小，正常的磕磕碰碰只会导致小范围的凹槽和划痕等，局部破坏区域只需填充抹涂即可，无需很多繁琐的手工技术工序。

▲ 施工进度快

（1）受自然环境影响较小

喷涂法为达到设计厚度需进行一遍又一遍的喷射或刷涂，上一遍的防火涂料需等到干燥后才能进行下一遍的喷射或刷涂，约8~10遍方可达到设计厚度。每一遍的干燥间隔时间需要严格参考天气情况、清晨露水情况以及质量检查情况而定，否则影响防火涂料的黏结强度，且施工持续时间较长。

    而贴片法在预制和干燥阶段是在不受雨雪的预制场地上进行施工的，贴片时只需在天气较好且无结露的时间段贴涂即可达到设计厚度，施工持续时间较短。

（2）预制防火涂料贴片与其他工序可同时施工

若采用喷涂法需要待楼承板混凝土浇筑完成且养护后，防火涂料的施工人员方可进场作业。

而贴片法只需钢结构尺寸确认后和预制场地协调移交后就可进场制作贴片，可与其他施工工序同时进行，待工作面交接完成后即可进行贴涂作业，且贴涂作业比喷涂作业本身的施工持续时间简短很多。

▲ 场地需求较大

刷涂法只需协调防火涂料材料库房的场地，现场施工时可随拿随用，而预制防火涂料工艺还需要协调现场的预制场地且不能受雨雪干扰。具体情况如下：

（1）预制贴片模具制作需要制作场地。

（2）喷射涂料作业需要堆放喷涂设备和操作人员喷射涂料的场地。

（3）干燥工艺若为室内干燥需要协调场地堆放贴片库房，冬期施工时还需要空调等取暖设施配合干燥；若为室外干燥则需要协调贴片材料堆放场地。

（4）切割作业需要协调场地堆放圆锯机与贴片材料等。

▲ 人工费成本较高

喷涂法在实际施工时，每个施工点位的每一道工序按实际情况只需2~5名施工人员进行作业。

而贴片法工序较多且每一道工序需要多名施工人员配合作业。具体情况如表1所示。

▲ 实际施工人员投入较多，管理难度大

人员管理是贴片法的一大难点，投入的工人相对喷涂法较多，而且每位工人的工作经验、技术水平参差不齐，造成管理难度增加。

从经济利益考虑，采用贴片法会造成一个区域内有数十个工人同时在作业（图16），可能出现低效率的工人增多，工序之间等待交接的工人会增多，从而导致工效降低，班组长难以管理，每天施工结束后很难预估每位工人的工作效率。若采用喷涂法，班组长只需各个施工点位每日巡视一番，就可以一目了然地判别每位工人的工作效率，并可以在班前交底上举一反三地提出和纠正，以达到工效最大化。      

图16  贴片法施工人员

从安全管理考虑，人的不安全行为会增加，容易出现违章无过的侥幸心理，如许多工人存在着“别人这么做没出事，我也不会出事”等类似想法，随大流，违章作业，埋下隐患，容易导致安全事故，严重情况下，若日常安全管理松懈会超出安全管理可接受的后果。

▲ 垃圾较多

传统的喷涂法产生的垃圾多为涂料桶和废滚筒等，清理工作简单明了。 而贴片法除上述垃圾外，还要清理模具制作时产生的废木料、贴片切割时产生的粉尘和废料、拆模作业时产生的透明塑料薄膜、局部批刮时产生的废料等（图17）。若在机场区域内施工，不及时清理现场导致轻质漂浮物飞入机坪或异物掉入轨行区的轨道，将会增加空防、运营等安全隐患。  

图17  透明塑料保护膜垃圾

综上所述，采用贴片法施工还是存在一些弊端的，需要加强协调和管理，才能使得该方法得到妥善实施。

本工程采用了防火涂料新工艺、新技术进行施工，过程中包含的内容虽然错综复杂，但每一道工序都组织得井井有条，依靠项目部严格的管理和科学的施工，化解了一系列的难题，最终达到了良好的施工效果。

通过预制膨胀型防火涂料贴片法在现场实际应用的分析和研究，有效地保证了钢结构防火隔离层的质量，简化了现场施工步骤，提高了工作效率，缩短了施工周期，减少了涂料的浪费，对今后施工现场的此类施工具有很大的参考价值。但同时要协调好场地、人员、垃圾处理和安全管理等问题。