门式钢架轻型钢结构仓库防腐防火涂料组合应用施工技术研究

门式钢架轻型钢结构仓库防腐防火涂料组合应用施工技术研究

熊亮亮，齐晓，伍军

中国建筑第五工程局有限公司，湖南省长沙市 410000

摘要：本文将以九江红光物流园17栋钢结构仓库的防腐防火涂料施工为例，通过对比不同防腐与防火工艺，研究不同工艺下钢结构防腐防火的性能，对防腐防火涂料施工过程中的相应问题给予建议。

引言

随着社会生产力的不断发展，建筑材料应用的长期探索，钢结构因其轻质高强的材料特性，很快便从一众建材中脱颖而出，如今已被广泛应用于大型厂房、桥梁、场馆、超高层等领域。然而它亦有其短板：耐火性能较差，长期与空气、雨水接触容易生锈腐蚀。于是，如何实现钢结构的防腐及耐火处理成为其实际应用中无可回避的问题，对于“建筑钢结构的防腐及耐火处理”的研究，具有极大的现实意义。

一、项目概况

本项目依托九江港彭泽港区红光作业区物流园一期工程，该工程位于九江市彭泽县定山镇红光作业区综合枢纽码头工程后方600m纵深陆域范围内，项目包括集装箱功能区、综合服务区、保税区仓储区、非外贸货物仓储及物流配送区四大功能区。共计包含17座双跨门式钢架轻型钢结构仓库及钢网架闸口，总用钢量8200T。项目属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，雨量充沛。据九江历年资料表明，全年平均降雨量1523.6mm，年最大降雨量2298.8mm（1999年），降雨量年分配不均，以春雨、梅雨及台风影响降雨为主。每年4～7月为雨季，降雨量占全年的54.99％。因此本工程钢结构防腐与防火至关重要，会对项目钢结构的耐久性、造价、使用功能、维护等产生较大影响。

二、钢结构腐蚀的机理及本项目钢结构腐蚀的主要因素

常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气环境中使用，受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。大气中的水分在钢结构表面形成水膜，充当“电解液”，焊渣和未处理干净的锈层（氧化铁皮）作为阴极，钢结构构件（母材）作为阳极在水膜中发生电化学腐蚀。研究表明，大气相对湿度在60%以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60%～70%.简而言之，大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。

本项目临近长江，所在地气候温暖湿润，给大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜提供了条件。气象数据显示本地年均空气相对湿度为77%，这一数值接近钢结构腐蚀的临界湿度；项目地处彭泽、湖口两大工业园交界处，大气中的污染物含量较高，导致钢结构腐蚀的速度理论上进一步加快。

三、钢结构的耐火分析

钢结构的耐火性是由其材质本身所决定的，虽然钢结构不可燃烧，但是其机械性能，如屈服点、抗拉强度及弹性模量等，随温度升高而降低，因而出现强度降低、变形加大等问题。实验研究表明，低碳钢在200℃以下，钢材弹性模量变化不大，在200℃以上时弹性模量开始明显减少，500℃时弹性模量已减至常温的50%，700℃时弹性模量只剩常温的20%.屈服强度的变化大体与弹性模量的变化相似，超过300℃，应力-应变曲线已经没有明显屈服台阶，在400℃-500℃时，钢材内部再结晶，使强度下降明显加快，到700℃时屈服强度已所剩无几。所以钢材在500℃时尚有一定承载力，而到700℃时则基本失去承载力。

四、钢结构防火工艺

钢结构防火保护措施按原理分为两类：一是阻热法，二是水冷却法。两者目的一致：使构件在规定时间温度升高不超过其界限温度；作用机理却各不相同：阻热法阻止热量向构件传输, 而水冷却法允许热量传到构件上, 再把热量导走。

阻热法常见措施即通过喷涂防火涂料，把钢结构保护起来，阻止热量向钢结构传输，升温速度减慢的同时，钢结构不至于迅速失去承载力，让人有足够应对时间。

水冷却法常见的措施是在钢结构上部布置喷淋系统。发生火灾时，启动喷淋系统，在钢结构表面形成一层连续水膜，火焰蔓延到钢结构表面时，水分蒸发带走热量，延缓钢结构达到其界限温度。

水冷却法由于对结构设计有专门要求，同时成本较高，目前在工程领域还未得到很好的推广。阻热法由于其施工方便、占用空间小、普遍适用以及较为经济，在工程领域大范围应用。本项目使用的便是通过喷涂防火涂料进行防火。

五、钢结构防腐工艺

钢结构防腐主要有四条思路。

1. 通过选材改变材料性质，高耐候结构钢即是这条思路下的产物，通过在钢中加入少量的合金元素,如Cu,P,Cr,Ni等,使其在金属基体表面上形成保护层,以提高钢板的耐侯性能。由于其掺入了合金元素，固然其性能得到了提高，但造价也提高了，因此并不常用（除在一些有特殊要求的地方才会考虑：如广东港珠澳大桥，厂房选用此法性价比不高）。

2. 加表面覆盖层，改变界面性质。喷涂防火涂料即是此类，通过喷涂防火涂料在钢结构表面形成覆盖层，减少钢结构与大气的直接接触，由此实现防腐。

3. 外接电流的阴极保护法，把要保护的钢结构作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极（如石墨及废钢铁等），两者都放在电解质溶液里，通电后大量电子被强制流向被保护的钢结构，使钢结构表面产生负电荷的积累，只要外加电压够强，金属腐蚀产生的原电池电流就不能输送，从而避免钢结构被腐蚀。

4. 牺牲阳极的阴极保护法。将还原性较强（比钢铁强，如锌）的金属作为保护极，然后与被保护的金属（钢结构）连接，构成原电池。还原性较强的金属作为负极发生氧化反应被消耗，被保护的钢结构作为正极就可以避免腐蚀。与方法一类似，方法三和四常用于船舶、桥梁等处，于工业厂房上应用由于其性价比及必要性不高，并不常见。本项目采用的是方法二：通过喷涂防腐涂料进行防腐。

六、防火涂料及防腐涂料实际施工中的方法

　防火涂料及防腐涂料实际施工中的方法主要有两种。第一种常用的方法是将防火涂料涂刷于底漆或中间漆与面漆之间。涂装顺序为1底漆2中间漆3防火涂料4面漆，可以根据结构所处的环境和施工组织设计的要求及防火等级来调整涂刷的工序，例如可省略中间漆或省略面漆，但是顺序是不可变的，而且还要注意面漆和防火涂料相容性的问题。

第二种方法主要用于钢结构基材上。具体方法为：先对钢结构进行除锈，然后涂刷防腐漆，接着在防腐漆上涂刷防火涂料。但是，同样需要注意防腐漆与防火涂料的相容性，防止发生火灾时由于二者不兼容，造成防火涂料脱落，使钢结构不能做到防火安全。本项目采用的是方法二。

7. 分析与总结

实际施工中，钢结构防火防腐效果的体现最终还是落在了施工流程上。

施工过程中质量可控性比较差，很难控制涂料厚度及施工环境湿度等相关因素，因而其防火性能也就很难得以保证。

如何优化防火防腐涂料喷涂的施工流程？大致有以下几点：首先，在进行喷刷前，应去除钢结构表面附着物、杂质以及尘污等；当表面存在锈蚀，应先进行除锈处理并喷刷防锈漆。其次，防火涂料喷涂时先喷涂底层料，提高涂料与钢梁基层的粘结强度，应在底层的浆料中添加少量的水性胶粘剂；涂层表面有明显的乳突、凹坑，应用抹刀修平。同时喷涂前应进行试喷并制作样板，通过试喷确定喷涂气压、喷距、喷枪移动速度等工艺的最优参数后方可进行大面积喷涂；喷涂时喷枪要垂直于被喷钢构件表面，喷枪运行速度要保持稳定，不能在同一位置久留，避免造成涂料堆积和流淌；喷涂过程中，配料及往喷涂机内加料均要连续进行，不得停留。

最后，底层涂料表面干燥后，方可进行面层涂料的喷涂，对于明显凹凸不平处，应用抹刀进行抹平处理，以确保涂层表面均匀光洁。

如此，能够极大的避免钢结构涂料的起鼓、剥落，减少钢结构涂料的返工。

邮寄地址：江西省九江市彭泽县定山镇中建五局项目部，齐晓，18279131659