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關于鋼結構防火涂料應用問題及策略分析
瀏覽次數:246次發布時間:2017-05-09 11:47:56

隨著建筑事業的蓬勃發展,建筑結構形式日新月異,鋼結構由于具有強度高、自重輕、抗震性好、施工快、建筑基礎費用低、結構占用面積少和工業化程度高等特點得到了人們的廣泛重視。鋼結構雖然不燃,但是極易導熱,當自身溫度達到540℃以上,其力學性能迅速下降,而當溫度達到600℃時,鋼材的強度幾乎為零。裸鋼的耐火極限通常只有15-30min。根據我國有關建筑防火設計規范的要求,建筑的柱、梁及樓板與屋頂承重構件的耐火極限的要求為0.5-3.0h不等。1998年5月5日,北京玉泉營環島家具城大火,鋼結構防火未達標,1.3萬m2鋼結構輕體建筑全部倒塌,造成直接經濟損失2087萬元;震驚世界的“911事件”后專家分析認為,其實飛機并沒有將大樓撞倒,而是由于飛機在撞到大樓的同時破壞了大樓鋼結構上的防火涂層,并爆炸起火,使得鋼結構暴露在熊熊烈火中,一個多小時后,結構軟化,強度喪失,轟然倒下。因此必須對鋼結構進行防火保護,從而提高其耐火極限。

鋼結構的防火措施多種多樣,過去曾采用澆鑄混凝土外殼,用耐火磚等設置阻火屏障、用石膏板等不燃材料包覆或采用空心管材內部充水冷卻等方法。現在更多的是采用噴涂鋼結構防火涂料的方法保護鋼結構,由于這種措施防火隔熱性能好,施工不受結構幾何形體限制,一般不需要增加輔助設施,易于實施,還有一定的美觀裝飾作用等得到了廣泛的應用。但是,在鋼結構防火涂料的選型、耐久性、施工質量等方面存在著一些問題,也給防火監督工作帶來了一定困難。

一、鋼結構防火涂料的選型

(一)鋼結構防火涂料的分類

目前,按GB14907-2002《鋼結構防火涂料通用技術條件》的分類,鋼結構防火涂料根據其涂層的厚度和性能特點可分為:超薄型、薄涂型和厚型三類。超薄型鋼結構防火涂料(CB類)的涂層厚度不大于3mm,薄涂型鋼結構防火涂料(B類)的涂層厚度為3~7mm,這兩類涂料在火災時能吸熱膨脹發泡,形成泡沫狀炭化隔熱層,從而阻止熱量向鋼結構傳遞,延緩鋼結構溫升,起到防火保護作用。通常稱這兩種涂料為鋼結構膨脹型防火涂料。厚型鋼結構防火涂料(H類)的涂層厚度為7~45mm,它們呈現粒狀面,密度較小,涂層受熱不發泡,依靠其較低的導熱率來延緩鋼結構溫升,起到防火保護作用,耐火極限可達0.5~3.0h,通常稱這種涂料為鋼結構防火隔熱涂料。兩類涂料具有不同的性能特點,分別適用于不同場合。所有鋼結構防火涂料又分為室內和室外兩種使用類型。

(二)鋼結構防火涂料的選型存在問題

鋼結構防火涂料的選型主要存在的問題:一是超薄型鋼結構防火涂料已經成為我國鋼結構防火涂料的研究和生產單位競相研制的熱點,超薄型鋼結構防火涂料一般為溶劑型體系,由于與厚型和薄涂型鋼結構防火涂料相比,超薄型鋼結構防火涂料裝飾性更好,涂層更薄,工程中使用量大大減少,從而降低了工程總費用,是目前市場上大力推廣的品種。但是,在鋼結構防火保護工程中出現了片面的追求涂層越來越薄的現象,片面的宣傳推廣超薄型涂料的現象,這對為建筑物提供切實可靠的安全保障極為不利。由于超薄型鋼結構防火涂料主要還是依靠配方中有機成分的物理化學反應起作用,任何影響涂料炭化膨脹性質的因素都將影響其最終的防火性能,很難保證在涂裝較長時間后還能為構件提供2.0h以上的防火保護。

二是設計者往往是簡單的注明采用鋼結構防火涂料保護措施,不能詳細的說明選用哪一種類型的鋼結構防火涂料,在施工中單純考慮價格、美觀等問題,造成防火涂料選型不當的現象。三是選型時往往忽視建筑物的環境以及使用性質的要求。露天鋼結構受到日曬雨淋,或高層建筑的頂層鋼結構上部采用透光板時,陽光暴曬,環境條件較為苛刻,應選用室外型鋼結構防火涂料。四是把技術性能僅滿足室內要求的涂料用于室外。

(三)正確選擇鋼結構防火涂料

1、室外不宜使用膨脹型防火涂料。

膨脹型防火涂料起先用于木結構,由于用于室外耐候性差,易老化、起皮,在潮濕、腐蝕環境中膨脹的可靠性問題,以及在高溫火焰燒烤發泡過程中,樹脂分解產生濃煙和有毒氣體等,因此若無特殊措施,在隧道、室外以及經常有人停留的建筑內,不宜使用膨脹型防火涂料。核能、電力、石化及化工等行業的工程應當主要以厚型防火涂料為主。

2、慎重選用薄涂型鋼結構防火涂料,嚴格控制超薄型鋼結構防火涂料的選用。

要從嚴控制全鋼結構建筑,特別是鋼柱、鋼梁、鋼質樓板和鋼質疏散樓梯在大型公共民用建筑中的運用。鋼柱、鋼樓板、鋼質疏散樓梯等主要建筑構件應優先選用鋼絲網片混凝土等防火保護材料,確實有困難的,可選用厚型鋼結構防火涂料保護,慎重選用薄型鋼結構防火涂料,嚴格控制超薄型鋼結構防火涂料的選用。高層建筑鋼結構及多層鋼結構廠房,不宜使用薄涂型和超薄型鋼結構防火涂料。

3、根據建筑部位和耐火極限要求選用防火涂料

建筑物中的隱藏鋼結構,對涂層的外觀質量要求不高,應盡量采用厚型鋼結構防火涂料。裸露的鋼網架,鋼屋架及屋頂承重結構,當規范規定的耐火極限要求在1.5h以下時,可選用薄涂型或超薄型鋼結構防火涂料,耐火極限要求超過2.0h時,應選用厚型鋼結構防火涂料。

二、鋼結構防火涂料的耐久性及使用管理

(一)鋼結構防火涂料的耐久性

無論哪一種防火涂料,其檢測報告中給出的耐火極限都是其使用前的檢驗結果,而在防火涂料涂覆若干年后,防火涂料的防火性能是否依舊?目前,對各種類型的防火涂料在工程環境中的使用壽命缺乏科學的評價,防火涂料廠商在產品的說明中不能夠提供在不同的使用環境下可使用的年限和更換周期。鋼結構防火涂料的使用都是抱著“一勞永逸”的態度。鋼結構防火涂料的耐久性研究已經是一項迫在眉睫的工作,應當制定有關防火涂料耐久性的評價標準和評價方法,從而科學的判定更換或維修防火涂料的周期或年限。此外,防火涂料的維修也不是簡單的重新涂刷,在舊防火涂料基層上重新涂刷,是否能夠達到技術性能要求?重新刷新防火涂料尤其對是隱蔽工程其施工難度如何克服?這些都是需要進一步研究的課題。

(二)鋼結構防火涂料的使用管理

國內生產鋼結構防火涂料的廠家很多,品種也雜,尚無統一的技術標準,性能優異的超薄型鋼結構防火涂料和室外型鋼結構防火涂料的品種較少,使用時應十分慎重。

涂料型號必須經過設計單位、施工單位、建設單位和消防部門審定。防火涂料應隨著建筑物的長期使用而同樣具有長期的功能性,因此在防火涂料施工驗收后,還應注意維護管理。一是避免遭受其他操作或意外的沖擊、磨損、雨淋及污染等的損害。

定期觀察涂層的完整性,涂層不得出現脫落的現象。二是對膨脹型防火涂料還要在施工中預制試件定期測定防火涂料發泡性能,當防火涂料發泡性能喪失后,應采取相應措施。

三、鋼結構防火涂料的施工質量

(一)鋼結構防火涂料施工質量主要存在的問題

防火涂料是通過工程人員涂裝施工成型于鋼構件表面,才算完成鋼結構防火涂料的全過程。防火涂料的施工也是防火涂料二次生產的過程,如果施工不當也會影響鋼結構防火涂料工程的質量。施工中主要存在的問題,一是施工隊伍不具備相應的施工資質,技術力量不弱。二是忽視基材的表面清理,影響防火涂料的性能。三是施工前沒有科學的施工方案,施工過程中不能嚴格按技術標準對施工質量進行檢驗。四是追求外觀效果和光潔度,對涂層進行打磨或者在防火涂料涂層外部涂刷普通裝飾性涂料等,致使涂料的技術性能難以保證。五是防火涂料的竣工驗收僅僅是依靠肉眼觀察和涂層厚度的檢測,缺乏嚴格的驗收標準和檢測手段。

(二)鋼結構防火涂料的施工注意事項

1、鋼結構防火噴涂保護應由經過培訓合格并具備相應施工資質的專業施工隊施工。根據工程特點和產品選型等制定嚴格的施工方案。涂料的理化性能可按照工程需要在工程進行前按規定比例進行抽檢。對膨脹型防火涂料在施工中應當選擇不同部位測試發泡性能,

2、防火涂料的基材表面清理應作為一道工序嚴格檢查。清除塵土、鐵屑、鐵銹、油脂以及其他妨礙黏附的物質,并做好基材的防銹處理。防火涂料中的底層和面層涂料應相應配套,底層涂料不得銹蝕鋼材。

3、涂層厚度應達到設計值,其節點部位宜作加厚處理。噴涂場地要求、構件表面處理、接縫填補、涂料配制、噴涂遍數、質量控制與驗收等,均應符合現行國家標準《鋼結構防火涂料應用技術規范》(CECS24)的規定。涂層厚度應邊施工邊檢查(用測厚儀測定)。涂層若裂縫普遍且寬度較大,應研究和分析工藝是否正確,涂料的配合比是否合理。

4、防火涂料的噴涂要掌握好涂料的稠度,空壓機的壓力和噴射時噴搶口與構件的距離。施工中主要觀察,濺落物多說明施工參數不合理,應當予以調整。涂料中稀釋劑摻量不可過多,否則會降低了涂料正常施工粘度,涂料不能附著在鋼結構表面。

5、在涂料施工過程中,必須在前一遍涂層基本干燥固化后,再施工后一遍。涂料的保護方式、施工遍數與保護層厚度應根據施工設計要求確定,每一遍的涂覆厚度應適中,不宜過厚或未滾涂均勻,以免影響涂層質量。嚴格按照涂裝工藝進行,切忌為了搶工期而給建筑留下安全隱患。

6、工程竣工后不能只進行涂層厚度的測量,還應當用目視法檢測涂層顏色及漏涂和裂縫情況,用0.75~1kg榔頭輕擊涂層檢測其強度等,用1m直尺檢測涂層平整度。涂層應當平整,無明顯凹陷,粘結牢固,無粉化、松散和浮漿,乳突已剔除,無漏涂、脫粉、明顯裂縫等。

(三)鋼結構防火涂料的驗收

1、鋼結構防火涂料驗收時應提供以下報告:

(1)防火涂料國家檢測機構的耐火極限檢測報告和理化性能檢測報告,防火監督部門核發的生產許可證和生產廠方的產品合格證;

(2)施工現場質量管理檢查記錄和施工過程中重大問題處理意見書;

(3)隱蔽工程檢驗項目檢查驗收記錄;

(4)竣工后的完工報告單及自檢報告;

(5)防火涂料的用量采購單;

(6)防火涂料涂層邊施工邊檢查記錄。

2、鋼結構防火涂料工程驗收前必須經過中介專業機構的檢測

鋼結構防火涂料也應當納入《建筑消防設施檢測規程》、《建筑工程消防驗收標準》等技術標準中,所有涂刷室內、外鋼結構防火涂料的建筑竣工驗收前,必須具備中介檢測機構對鋼結構防火涂料檢測合格報告。鋼結構防火涂料檢測和驗收的依據主要有:GB14907-2002《鋼結構防火涂料通用技術條件》,GB50205-2002《鋼結構工程施工質量及驗收規范》,CECS24《鋼結構防火涂料應用技術規范》。鋼結構防火涂料耐火極限測定方法,應當根據環境及受火類型確定,如:石油化工企業使用的鋼結構防火涂料,其耐火極限的試驗應當以烴類火的升溫曲線來測定,才更接近實際。

四、結論

鋼結構上涂刷防火涂料后,大大提高了鋼結構的耐火極限,但是在鋼結構防火涂料的應用中,也存在著涂料選型不當,施工管理不善,竣工驗收、檢測不規范等諸多的問題,嚴重影響鋼結構防火涂料的質量。因此,必須重視施工前產品的合理選型,確定正確的施工方案;施工中加強監控,注重外觀質量觀察以及涂層厚度抽查等施工質量的檢驗,發現問題立即整改;竣工后必須通過嚴格的檢測把關。此外,鋼結構防火涂料的研究和技術開發也可望在改善防火性能和各種理化性能方面尋求突破,同時,研究鋼結構防火涂料配套性施工設備以及涂料耐久性,提高施工工藝水平,明確涂料更新維護的方法和周期。這樣才能更好的提高鋼結構防火涂料的綜合耐火性能。

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