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娄底体育馆的钢结构防腐和防火涂料施工技术

时间:2016-10-27来源: 作者: 点击: 170次

刘畅宜

湖南大学,湖南省 长沙市  410082

摘要:钢结构在建筑物中应用广泛,而受其材料特性以及外界条件的影响会出现钢结构防腐和防火能力较差,钢材的腐蚀会负面影响其耐久性,遇火灾其承载能力会有较显著的下降,严重影响其建筑结构功能的实现。通过娄底体育馆的工程实例,介绍钢结构防腐以及植物纤维吸声防火新型涂料,重点阐述了施工工艺和质量控制措施。

关键词:娄底体育馆;钢结构;防腐;植物纤维吸声防火涂料;施工技术

 

中图分类号:TS255文献标志码:A文章编号:

 

Construction Technology of Steel Structure Anti-Corrosion and Fire Protection of Loudi Stadium

Liu Changyi

Hunan University,Changsha410082,China.

 

 

Abstract:Steel Structure has been used in various buildings, but the anti-corrosion and fire protection ability is poor due to the influence of material properties and external factors. The corrosion of steel structure makes a bad influence on its durability which also leads to a significant decrease of the carrying capacity on fire, andseriously affects the realization of the structure function.This paper introduces construction technology of steel structure corrosion protection and plant-fiber sound absorption-fire protecting paint by the engineering example of Loudi stadium, and mainly focuses on the construction technology and quality control.

Key words:Steel Structure; CorrosionProtection; Plant-fiber sound absorption fire protecting paint; Construction Technology


1  引言

娄底体育馆是一座5086座的大型综合室内体育场馆,总建筑面积22170m2。主馆屋面及副馆的部份屋面均采用钢结构,钢结构总重973t。钢结构表面除锈处理须达Sa2.5级和30~50um粗糙度,钢结构防火涂料均采用超薄涂型,主馆顶棚采用植物纤维吸声防火涂料;钢管桁架和钢梁耐火极限1.5h,檩条和次结构耐火极限0.5h。除支座节点和现场补漆部位须定期检查维护外,其余部位防护年限为15年。本工程建筑规模大,广泛使用了钢结构,而钢材受到外界因素的影响会产生腐蚀,且本工程投入使用后会有较大的人流量,因而建筑物也需要有一定的抵御自然和人为灾害的能力。为确保建筑物的安全性,必须要采取一些措施以提高钢结构的防腐蚀和防火性能。

 

 

2  钢结构防腐防火的基本理论

2.1钢结构防腐以及防火的基本概念

钢结构经大量工程实践经验说明:钢结构的腐蚀是不可避免的,但是其腐蚀程度是可以控制在一个保证建筑物安全的范围之内的,其腐蚀程度的标准是根据使用条件决定的。一般情况下钢结构的除锈等级需要达到Sa2.5级,钢材表面的除锈质量对涂装质量影响很大,甚至直接决定着钢结构建筑维护的周期和使用年限。如对结构除锈程度要求过严,则会大大增加不必要的工程成本。

此外,钢结构的放火能力,火灾不但会威胁人身安全而且还会使钢材的持久强度显著下降,影响到钢材的力学性能,正常荷载情况下,500℃左右时,钢结构即会失去承载作用,而火场温度通常会在10min内上升至800℃以上,因此涂抹合适的防火保护层对钢结构在建筑结构的应用起到了至关重要的作用。

2.2钢结构腐蚀和建筑火灾的因素及其影响

钢材的腐蚀主要分为三种:化学腐蚀,电化学腐蚀和应力腐蚀。

化学腐蚀即为钢结构与周围介质直接发生腐蚀;而电化学腐蚀也是钢材腐蚀最主要的类型,即钢结构中金属在潮湿气体以及电解质中,在钢结构表面不同区域之间存在电位差 由于电子流动引起的腐蚀;最后,应力腐蚀是在应力状态下腐蚀加快的现象,这种腐蚀是难以避免的,腐蚀会使钢结构力学性能稳定性受到影响,从而影响其负载能力,进而影响建筑的安全性。

建筑火灾大多数是由于人为因素或某些意外而引起,而钢材的耐火极限仅为15min,因此在火灾的高温作用下,钢结构很快会因达到其耐火极限而丧失承载能力,导致建筑物一部分或全部垮塌毁坏。

 

2.3钢结构防腐以及防火的方法

目前钢结构的防腐蚀以及防火首先优选质量合格、稳定、性能优良的钢材,对钢材表面进行除灰、除锈,除杂质处理,保证钢材达到Sa3的除锈等级。然后可在钢材上涂抹相应的防锈漆如各类环氧防锈漆、水溶防锈漆等,并涂抹防火涂料,以此来提高其防腐防火性能。最后需要保证施工质量以及现场的质量信息监测。

 

3钢结构的防腐防火措施

3.1工艺流程

钢结构构件在工厂制作、现场组装。钢结构的表面处理在工厂进行,构件涂装则分两次进行。环氧富锌底漆和环氧云铁中间漆在工厂涂装,防火涂料和面漆在现场吊装完成后进行施工。

工艺流程如下:

    下料→基面检查→涂装表面处理→环氧富锌底漆→环氧云铁中间漆→钢结构吊装→现场补漆→薄型防火涂料3遍→面漆涂装。

 

3.2  钢材的除锈及除杂质

3.2.1  构件表面清理

表面处理前,将构件表面铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等清除干净。

3.2.2构件表面处理

涂装前的表面处理是涂层质量的关键因素,会直接影响到钢结构的防腐效果及其使用寿命。本工程采用自动抛丸机除锈,是目前最先进的除锈方法。除锈后钢材露出金属色泽,经检测表面粗糙度达50~70um,除锈等级达Sa3级。保证了钢材表面的清洁

3.3防腐防火涂料及其防护机理

3.3.1  防锈漆

1) 富锌底漆涂料配方:E-20环氧树脂液 20%,锌集 76%,助剂 4%。该涂料漆膜坚硬、附着能力好、防锈能力强,具有优异的三防性能和抗氧化腐蚀性能,以及优良的阴极保护作用和导静电作用。

2) 底漆选用双组份、重防腐的环氧富锌底漆,该漆具有良好的附着力和耐水、防锈性能;

3) 中间漆选用双组份的环氧云铁中间漆,该漆具有良好的附着力和耐盐雾、耐湿热、耐水和防锈性能。

3.3.2  防火涂料

1) 主馆及副馆屋面钢结构防火涂料选用水性超薄型钢结构防火涂料,该涂料以丙烯酸类乳液为成膜物质,以季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸铵与无机增强填料作为阻燃体系制备而成,该涂料属于环保型涂料,无毒、无污染,对环境友好,涂层颜色为白色,无化学反应,无刺激性气味,稀释后无需使用特殊稀释剂,且价格较便宜,并且有很好的防火能力。主馆顶棚防火涂料选用吸音植物纤维防火涂料,该涂料吸声、隔音、保温、阻燃绝热,是一种新型高科技功能性涂料。这种涂料以植物纤维为基础,而植物纤维材料来源广,是可再利用,可降解的绿色环保材料,符合现在新型建筑材料绿色环保的理念。且植物纤维具有一定强度,涂抹于建筑上可以保证建筑的强度。

3.3.3  防护机理

防腐材料中的锌比钢材中的铁要活泼,易失电子,锌与钢铁基材组成原电池,电流由锌流向铁,钢铁基材得到了阴极保护。起到了电化学保护的作用。且防腐材料在腐蚀后期可沉积出碱式碳酸锌,该物质难溶,结构致密,不导电,可有效阻止腐蚀介质的侵蚀,从而达到防腐的效果。

    防火材料依靠材料本身的难燃性和较低的导热系数,延迟物体着火,起到防火的作用,并且可以减缓或阻止热量向被保护的基材传递。使钢材在火灾中能受到保护。同时,由于火焰作用使温度升高,该涂料受热会迅速膨胀,形成致密的碳化隔热层,从而减缓、阻止热量的传递,起到了隔热的作用,防止钢材因温度升高而导致强度的下降。

3.4防锈漆的涂装

涂装工艺:采用高压无气喷涂,该工艺效率比普通喷涂的效率高2倍,涂料损失极其微小;涂膜成膜厚、遮盖率高、质量好、光洁度高、附着力强。

涂装步骤及要点:

1) 表面处理经检查合格后,立即喷涂环氧富锌底漆(在湿度低于86%以下时,间隔时间不超过4h)。

2) 环氧富锌底漆分二次涂装,各层厚度50um;环氧云铁中间漆也分二次涂装,各层厚度30um;

3) 两次涂装的间隔时间:环境气温5~20℃时8h,20~30℃时4h,30~40℃时2h。

4) 在焊缝处各50mm范围内,涂装一遍20—30um漆,以免坡口生锈。

5) 焊接后,对焊缝区进行2次除锈,用人工涂刷或小型高压喷涂机涂装涂料,从而达到规定膜厚度。

6) 构件出厂前底漆、中间漆涂装完毕,只留面漆在现场涂装。

7) 安装焊缝两侧50—100mm范围内涂装在安装后进行,运输和安装过程中碰损位也在安装后进行修补。

     现场补漆:钢件在包装、储存、运输、安装焊接时,会造成部分漆膜接触和损伤,有一部分需要在现场安装后再进行涂装。现场漆料的补涂须按原涂层涂刷工艺要求和程序进行。为保证修补漆膜的平整度,应在缺陷四周的漆膜10-20cm距离内进行修补,且需要使漆膜有一定斜度。

3.5防火涂料的涂装

3.5.1  施工准备工作

1) 开桶:对涂料的名称、型号和颜色进行检查,保证其与选用要求相符,检查涂料是否过期,凡不符合的应另行处理。若有结皮现象,应当将所有的漆皮取出,漆中不能混有漆皮,防止漆皮影响漆的质量。

2) 搅拌:涂料中各成分比重的差异,可能会出现沉淀现象,在使用前用搅拌机搅拌桶内的涂料和沉淀物,使它们均匀混合,之后方可使用。

3) 稀释:涂料在出厂时,需要调整其粘度以符合施工要求的粘度范围,打开桶搅拌即可使用,但由于贮存条件、施工方法、作业环境、气温高低等不同条件的影响,在使用时有时需用稀释剂来调整粘度,此时可用配套的专用稀释剂进行稀释,加入量不宜超过30%。

3.5.2防火涂料的涂装施工

超薄涂型防火涂料的涂装可采用刷涂,吸音植物纤维防火涂料采用喷涂。涂装的顺序应从上到下、自左至右、先里后外、先难后易、纵横相交的进行。

确定涂层厚度和涂装道数,即2h≥2.1mm,6-7道;1.5h≥1.5mm,4-5道。防火涂料的厚度要控制在0.3毫米左右为最合适,不能超过0.5毫米。前后道涂装间隔时间控制在12-24h,即前道涂装的涂层实干后,方可进行后道涂装。


1 防腐和防火涂料的涂抹方式

Table 1  The way of paint the Coating of Anti-Corrosion and Fire Protection

项次

做法1

做法2

1

清除灰尘及铁锈

清除灰尘及铁锈

2

刷防锈漆2遍

刷防锈漆2遍

3

喷刷4厚薄型防火涂料(分3次喷刷、耐火极限1.5h)

喷刷氟碳涂料

4

喷刷丙烯酸改性聚硅氧烷面漆1遍

50厚植物纤维吸声防火涂料(耐火极限1.5h)

 

施工面积

施工面积

 


4  防火涂料的质量控制

为保证防火涂料的性能,并使其得到充分的利用,保证建筑物的防火能力,我们通过以下几点对防火涂料进行质量控制:

1) 防火涂料应有质量合格证明文件和质量检测报告,每一验收批抽取3个防火材料试样送检,导热系数平均值≯产品合格证书上标注值的5%,密度和比热容不超过标注值的±10%。

2) 涂装施工的环境条件:环境温度一般控制在5-38℃之间,相对湿度在90%以下,钢构件表面温度高于露点温度。保持涂装施工环境的清洁和干燥,防止表面涂层附着上任何灰尘、水滴、焊渣或其他污垢粘而影响其质量。涂装后4h内要防止与水接触。当使用无气喷涂时,风力大于5级时不能喷涂。此外,对在需要安装现场进行焊接的部位,应当按照标准留出一定长度不涂刷防火涂料。

3) 涂层厚度与膨胀率检验:防火涂料涂层各测点平均厚度≮设计要求,单测点最小值不小于设计要求的85%;涂层膨胀性能检验,最小膨胀率≮5%。

4) 涂层表面裂纹宽度≯0.5mm,且1m内均不得多于1条。防火涂料不得有误涂、漏涂,涂层应闭合无脱层、空鼓、显著凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷,还要去除乳突。

5结语

娄底体育馆工程中采用了一系列的防腐蚀以及防火措施,经过科学的方案设计,精心的施工组织,大大减少了钢结构产生腐蚀的情况,且提高了防火性能。娄底体育馆在较潮湿的环境中,举办了大大小小的活动,建筑物的依旧有着很高的强度,至今未发现严重的腐蚀产生,也没有发生火灾。支座节点和现场补漆部位经定期的检查维护后也没有明显腐蚀,取得很好的效果,保证了工程的质量,降低了维护的成本,延长了建筑物的使用寿命。

 

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