钢结构防火涂料失效原因分析研究

摘要：介绍了影响防火 涂料防火效果的因素，包括底材表面处理、 施工工艺和 施工环境，探讨了 钢结构防火 涂料失效的原因。
　　
　　关键词：防火涂料；钢结构；涂膜；施工工艺；施工环境
　　
　　1引言
　　
　　防火涂料主要用作建筑物的防火保护，如涂刷在建筑物的木材、纤维板、纸板、塑料等易燃建筑基材表面，或电缆、金属构件等表面，既具有装饰作用，又有一定的耐火能力，同时还具有防腐、防锈、耐酸碱、耐候、耐水、耐盐雾等功能，因此防火涂料是一种集装饰和防火为一体的特种涂料。
　　
　　2涂膜质量是影响防火涂料效果的关键
　　
　　涂膜的质量直接影响装饰效果和使用价值，而涂膜的质量又决定于涂料和施工的质量。劣质的防火涂料自然不能得到优质的涂膜，而优质的防火涂料如果施工不当也不能得到性能优异的涂膜。因此要达到预期的装饰和防火保护效果，必须采用正确的施工方法，并在实践中改进和完善，形成规范并严格执行。
　　
　　2.1底材表面处理
　　
　　2.1.1表面处理方法的选择
　　
　　被涂物表面处理是涂料施工的第一道工序，包括表面净化和化学处理。表面处理的方法要根据所需要得到的涂层 标准类型进行选择，同时要依据被涂物表面加工后的清洁和光洁程度、污垢的种类和特性以及污染程度等来选择。⑴清除被涂物表面的各种污垢，使涂层与被涂物表面很好地附着，并保证涂层具有优良的性能。污垢的存在不仅影响涂膜外观，严重的还会使涂膜成片脱落。⑵修整被涂物表面，去除存在的缺陷，得到防火涂料施工时需要的表面粗糙度（或称光洁度），使涂刷时有良好的附着基础。实践证明，被涂物表面合适的光洁度为4~6级。在大批量流水作业的工业涂装中，表面修整工序一般是由前道工序的机械加工完成的。⑶针对不同的被保护物材质采用不同的处理方法。对被涂物表面进行各种化学处理，以提高涂层的附着力和防腐蚀能力。
　　
　　2.1.2钢结构的表面处理
　　
　　钢铁器件由于加工和贮运等而使表面存在铁锈、焊渣、油污、机械污物以及旧漆膜等残余物，为了提高涂层的防锈和防腐蚀能力，表面处理非常重要。属于表面净化处理方法的有除油、除锈、除旧漆；属于化学处理方法的有磷化、钝化等。
　　
　　⑴除油
　　
　　去除金属构件表面的油污，可增强涂料的附着力。根据油污情况，选用成本低、溶解力强、毒性小且不易燃的溶剂。常用的有200#石油溶剂油、松节油、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、二氯甲烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷等。
　　
　　⑵除锈
　　
　　彻底清除 钢材表面的锈垢，以延长涂膜的使用寿命。不同的钢铁器件表面有不同的除锈标准，它是按照除锈后 钢材表面清洁度分级的。除锈的方法见表1。
　　
　　2.2施工工艺的选择
　　
　　防火涂料的涂装，是用不同的施工方法、工具和设备将涂料均匀地涂覆在被保护物表面。涂装的质量直接影响涂膜的质量。针对不同的被保护物和不同的防火涂料应该采用适宜的涂装方法和设备，以获得最佳的涂膜质量。所以要根据基材的不同选用不同的涂料和施工工艺，方能获得最佳的效果。
　　
　　⑴刷涂法：刷涂法适用于涂刷任何形状的物件，绝大多数防火涂料可以用此种方法施工。刷涂法很容易渗透到金属表面的细孔中，因而可加强对金属表面的附着力。缺点是生产效率低、劳动强度大，有时涂层表面留有刷痕，影响涂层的装饰性。
　　
　　⑵辊涂法：辊子是一个直径不大的空心圆柱，表面粘有用合成纤维制成的长绒毛，圆柱两端装有2个垫圈，中心带孔，弯曲的手柄即由这个孔中通过，使用时先将辊子浸入涂料中浸润，然后用力辊涂到所需的表面上。现在发展有用空压机输送涂料的辊涂装置。
　　
　　⑶刮涂法：使用金属或非金属刮刀，如硬胶皮片、玻璃钢刮刀、牛角刮刀等用手工涂刮，用于涂刮各种厚浆型防火涂料和腻子。
　　
　　⑷喷涂法：使用压缩空气及喷枪使涂料雾化的施工方法，它的特点是喷涂后的涂层质量均匀，生产效率高。缺点是有一部分涂料被损耗，同时由于溶剂的大量蒸发，影响操作者的身体健康。空气喷涂的关键设备是喷枪。喷枪依据涂料供给方式通常分为重力式、吸引式和压送式3种，又按喷涂能力分为小型和大型两类。涂料黏度高，需要空气压力大，喷嘴应选大口径的；涂料黏度低，需要压力小，喷嘴可以选小口径的。空气喷涂的空气压力一般为0.3~0.6MPa。为了获得光滑平整的理想涂层，喷涂时应注意以下几个问题：
　　
　　①施工前，首先应将涂料调至适当的黏度，要根据涂料的种类、空气压力、喷嘴的大小以及物面的需要量来决定。②供给喷枪的空气压力一般为0.3~0.6MPa。③喷嘴与物面的距离一般为200~300mm。④喷出涂料流的方向应尽量垂直于物体表面。⑤为了获得均匀的涂层，操作时每一喷涂条带的边缘应当重叠在前一已喷好的条带边缘上（以重叠1/3为宜）。喷枪的运动速度应保持均匀一致，不可时快时慢。
　　
　　防火涂料涂装施工方法一般依据被保护基材的条件、对涂层质量的要求和防火涂料的特性来选择。
　　
　　⑴饰面性防火涂料、超薄膨胀型 钢结构防火涂料、电缆防火涂料的施工一般采用刷涂，也可采用喷涂和辊涂工艺。
　　
　　⑵厚涂型钢结构防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料、隧道防火涂料的施工，可采用喷涂、抹涂和刮涂工艺或其三者相结合的施工工艺等。
　　
　　⑶防火涂料应分次涂刷，根据要求结合防火涂料品种的特性而确定涂刷次数和相隔时间。
　　
　　⑷防火涂料的固含量较高，有的容易沉淀，因此使用前应充分搅匀。
　　
　　⑸双组分包装的防火涂料，要根据产品说明书上规定的比例进行调配，充分搅拌，经规定时间的停放使之充分反应，然后使用。
　　
　　2.3施工环境对涂装效果的影响
　　
　　防火涂料施工环境对涂装效果有相当大的影响。一般要求涂装场所环境条件要明亮、不受日光直晒，温度和湿度合适，空气清洁、风速适宜，防火条件好。
　　
　　⑴施工场所应具备一定的亮度或照明条件，还要避免日光直晒，在烈日下施工易造成涂膜缺陷。
　　
　　⑵大气的温湿度与涂料的施工和干燥性能关系很大，一般当温度在5℃以下，相对湿度在85%以上时施工效果都不太理想。
　　
　　⑶每种涂料都有其最佳的施工温湿度，在施工时应严格遵守。如氨基、环氧树脂类超薄膨胀型钢结构防火涂料就规定：①空气湿度超过90%时不宜施工；②不能在室外露天施工；③钢构件表面有结露时不能施工；④施工好的涂料在未完全固化前不能受到雨淋、雾水的影响；⑤施工好的涂料涂层不能有空鼓等。
　　
　　空气中尘埃对涂装效果有很大影响，必须采取防尘措施。通风效果既影响涂层质量也影响安全卫生。
　　
　　⑴室外钢结构防火涂料的涂装应避免在风力3级以上时施工。
　　


　　
　　⑵值得注意的是，溶剂型防火涂料的溶剂属易燃品且对身体有一定的危害，所以在生产及施工过程中应注意防火安全，严禁明火。
　　
　　⑶要有对人员健康的保护措施，施工应在通风良好的环境条件下进行。
　　
　　3钢结构防火涂料失效的原因
　　
　　施工工艺条件对涂料的综合性能有着重要的影响。防火涂料的施工应由经过培训并取得 资质的专业施工队进行。施工中的安全和劳动保护应符合国家现行的有关规定。施工现场质量 管理应有相应的施工技术标准、质量 管理体系、质量控制及检验制度、施工方案等文件予以支持。钢结构防火涂料达不到应有的效果，主要是由以下原因造成的。
　　
　　3.1选择涂料类型不对
　　
　　⑴不同类型的防火涂料，在钢结构上喷涂的厚度不同，其耐火极限也是不同的。不同部位的钢结构，喷涂不同类型的防火涂料，才能保证钢结构的耐火极限达到防火要求。如选错了涂料类型，即便涂层达到了厚度要求，也不会达到防火要求。
　　
　　⑵《钢结构防火涂料应用技术规范》明确规定：“室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定其耐火极限在1.5h以下时，应选用薄涂型钢结构防火涂料”；“室外隐蔽钢结构，高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定耐火极限在1.5h以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料”。
　　
　　⑶某高大厂房，规定耐火等级为一级，厂房钢梁耐火极限为2h，钢柱耐火极限为3h，本应该选择厚涂型钢结构防火涂料。而使用单位却选择了一般的钢结构膨胀型防火涂料，结果根本无法使钢梁、钢柱达到 设计的耐火极限要求。
　　
　　3.2施工的喷涂层太薄
　　
　　⑴钢结构喷涂防火涂料是为了提高钢结构的耐火极限。钢结构耐火极限的性能指标与喷涂厚度密切相关。同种类的防火涂料，喷涂的厚度不同，其耐火极限也不一样。如钢结构防火涂料的厚度不按设计要求喷涂，钢材的耐火极限就不可能达到消防的要求。
　　
　　⑵某附属车间厂房，耐火等级为二级，要求其钢屋架的耐火时间为0.5h，在施工时选择了超薄型钢结构防火涂料，经检测涂层厚度达不到设计要求，从而使钢屋架的耐火极限达不到消防要求。
　　
　　3.3喷涂层表面有乳突
　　
　　为了确保涂层表面均匀平整，喷涂厚度又要符合要求，《钢结构防火涂料应用技术规范》对厚涂型钢结构防火涂料施工有明确要求：喷涂后的涂层，应剔除乳突，确保均匀平整。但是，有的施工单位不顾规范的这一要求，有的强调喷涂后的钢柱被装饰起来，有乳突也不怕等，自己迁就自己，从而使钢结构防火涂料不符合标准验收要求。
　　
　　3.4不是专业队伍施工
　　
　　⑴钢结构防火涂料施工质量的好坏直接影响到使用效果和消防安全性能。据国内外的经验，为确保喷涂质量，《钢结构防火涂料应用技术规范》规定：“钢结构防火喷涂保护应由经过培训合格的专业施工队施工”。
　　
　　⑵有些单位图省钱或自身也想从中获得利益，便雇用刷工或组织有关人员涂刷。由于不懂这方面的喷涂技术，结果涂刷得厚的厚，薄的薄，这里一道，那里一道的，既不符合规范要求，也不雅观。
　　
　　3.5装修和烧焊时损坏了涂层
　　
　　⑴钢结构防火涂料的喷涂厚度是按设计要求和防火涂料的技术指标进行喷涂的，一旦涂层脱落或遭到损坏就会影响钢结构的耐火极限。
　　
　　⑵有一些厂房车间，由于功能需要，在已喷涂了防火涂料的钢构件上进行连接、加固、安装等，因烧焊致使诸多焊点处的防火涂料膨胀或碳化，失去了防火性能。这时应将膨胀、碳化和脱落了防火涂料的地方清除干净，然后重新喷涂防火涂料，以确保钢梁、钢柱这些部位达到设计的耐火极限要求。
　　
　　3.6产品以假乱真，张冠李戴
　　
　　⑴为了保证防火涂料的耐火性能，国家对钢结构防火涂料的质量有严格的要求。《钢结构防火涂料应用技术规范》规定：“用于保护钢结构的防火涂料必须有国家检验机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证”。
　　
　　⑵国家标准规定的硬性条文，也是最基本的条文，必须坚决服从，而有些单位，出于某种原因和目的，将饰面漆当作防火涂料，根本没有防火功能，从而为钢结构火灾埋下了隐患，此类情况必须坚决杜绝。
　　
　　4结语
　　
　　钢结构具有整体性能好、自重轻、工厂化程度高、建造速度快、劳动强度小等优点。在传统建筑工程中，由于生产效率低、对环境和耕地破坏严重，给经济发展带来了极大的负担。在这种形势下，节能省地的绿色环保型钢结构将面临新的发展机遇。而钢结构最致命的弱点是它的防火性能差，在钢结构表面喷涂各种防火涂料来提高钢结构的防火性能是其最基本、最有效的措施。所以防火涂料防火效果的好坏是钢结构应用发展的前提条件，也是消除钢结构隐患的重要保证。