钢结构金属网防火涂层施工工法(修改).doc

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钢结构金属网防火涂层施工工法
1.前言
钢结构是主要建筑结构之一，其强度高、自重轻、制造简便、施工速度快，各种形状可随心所欲而且塑韧性好等特点，在我国工业与民用建筑中被广泛采用。但是，钢结构材料易导热，高温下会迅速受热失去强度并变形。当受热温度达到250℃以上时，强度下降很快，当受热达到600℃时，强度仅剩下1/3，而一般火场温度高达700℃以上。作为建筑材料，钢材的耐火极限仅为15min，在火灾高温作用下，钢结构很快会因达到其耐火极限而丧失承载能力，导致建筑物一部分甚至全部毁坏。因此，必须采取措施，对钢结构进行防火保护。工程中应用最广泛且最经济有效的方法是涂装钢结构防火涂料，防火涂层中增加一层金属网，能有效提高钢结构的耐火性、抗裂性、抗冲击性等性能。我公司在中国塑料城中央商务区办公楼工程、中国纺织采购博览城国际会展中心工程等多项钢结构工程中采用钢结构金属网防火涂层施工技术，提高了钢结构的强度，延长了钢结构耐火极限。
2.工法特点
2.0.1增加了金属网，改善一般涂料早期产生硬化的弊病，从而提高耐火性、抗冲击性、抗裂性等。
2.0.2钢结构金属网防火涂层的主要成分为粘结剂、膨胀剂、阻燃剂。具有不燃烧、不发烟、安全无毒、防火性能良好、重量轻、干燥快、耐潮湿、耐冻融、耐腐蚀、耐酸碱、抗老化等优良的理化性能。
2.0.3 在防火涂层中敷设金属网，并采用粘贴保温钉固定，施工方便。
2.0.4 在防火涂层中增加金属网，能增加涂层的附着力，延长钢结构耐火极限，提高防火性能。
3.适用范围
3.0.1适用于钢结构建筑，大跨度钢结构厂房等梁、柱的防火施工；
3.0.2 适用于厚型与薄型钢结构防火涂层的施工。
4.工艺原理
4.0.1 钢结构防火涂层主要原材料采用多孔型隔热材料与无机绝热材料组成，其防火保护作用是靠自身不燃的无机（釉膜）层隔绝空气，从而达到钢结构防火作用，延长钢结构构件的耐火极限时间。
4.0.2 按要求在前期防火涂层施工完成后，采用铝合金保温钉，挂设抗裂金属网，再进行后期防火涂层施工的方法，在实际工程应用中，可改善一般涂料早期产生硬化的弊病，提高涂层耐火性、抗冲击性、抗裂性等。

5.施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程图
钢结构表面清理
钢结构防腐处理
防火涂料结合层施工
结合层检查
金属网挂钉设置
金属网设置
防火涂层逐层施工
防火层厚度测定
保护面漆施工
检测、验收
干燥、养护
金属网检查
防火涂层首层施工

图5.1 钢结构金属网防火涂层施工工艺流程

5.2操作要点
5.2.1施工准备
（1）做好安全技术交底和员工岗前培训工作；编制详细的作业指导书；落实施工时需使用的劳动保护用品。
（2）材料进场验收。钢结构防腐涂料、稀释剂、固化剂及防火涂料等原材料的品种、规格、性能和质量应符合设计和规范要求，做好验收记录。
（3）钢结构安装就位，与其相连的各种构件安装完毕，并验收合格。
5.2.2 钢结构表面清理
施工前，钢结构表面应清理干净，其连接处的缝隙应用防火涂料刮实填平。
5.2.3钢结构防腐处理
（1）涂装前钢结构表面应除锈。经处理后的表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。
（2）防腐涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。
（3）不漏涂、误涂，涂层不应有脱皮和反锈现象。涂层均匀，无明显皱皮、气泡等。
5.2.4防火涂料的调配（以中国塑料城中央商务区办公楼工程为例）
（1）结合层涂料调配
打底料配制比例为专用粘结剂：厚型涂料：水=0.1：1：0.6，采用低速搅拌机搅拌。首先将水和粘结剂进行搅拌，搅拌时间为2～3min左右；再放入厚型涂料，搅拌5～10min，时间不得过长，稠度控制在8～12cm范围内(用水量可适当调节，以适应喷涂)。
（2）手工涂抹料的配制比例为水：厚型涂料=0.5:1左右，采用低速搅拌机，搅拌时间为5～10min，不宜过长，拌匀即可(以适宜涂抹为准)。
5.2.5 防火涂料施工
（1）结合层（表面打底）施工
在涂抹防火层前必须用打底料打底，打底料采用手提式喷枪喷涂，喷涂或抹涂底层涂料，采用喷涂方式涂装时，用凹凸斗式喷枪，空气压力为0.6～0.8MPa，喷枪口直径宜为6～10mm，喷枪垂直于被涂装构件表面，距离以40～60cm为宜。喷涂厚度为2～3mm，底层基本均匀即可。
一次搅拌的混合料宜在2h内用完，待12～24h(其完全凝固硬化) 后方可进行下一道涂抹。第一遍结合层必须采用喷涂，以保证涂层与钢材的粘结力。结合层喷涂见图5.2.5。

图5.2.5 结合层喷涂

（2）防火涂层分层涂抹
根据设计厚度要求，防火涂层采用分层涂抹，要求涂层均匀、厚薄一致，涂层施工根据现场条件可采用抹、刮、喷等多种方法进行涂抹。
防火涂层涂料必须做到现配现拌，及时施工，每次搅拌的混合料宜在20min内用完。采用人工抹涂的浆料应在配料搅拌后20min内施工完毕，当外界气温低于20℃时，零星部位施工，采用人工抹涂的在配料搅拌后浆料可放宽到25min内施工完毕。
本工程中防火涂料涂层厚度总控制钢柱为26.0mm、梁为16.0mm，施工时分层涂刷成型，首层喷涂厚度为2-3mm，随后每次抹涂厚度以5-6mm为宜，施工时涂层厚薄均匀，不漏刷，并等到每道涂层干后方可进行下一道工序施工。终涂后，进行全面涂层检查，对涂层厚度不达到要求的，进行补涂，直到达到规定涂层厚度。
在气温较高、空气较干燥时，新涂层施工前，宜对先前的涂层进行喷水湿润，以防止因前涂层太干燥而影响新涂层的结合力，影响涂层质量。夏季高温或涂抹间隔时间过长，应进行喷水保养，以防涂层因失水引起涂层开裂、起层及粉化。
在低温潮湿季节进行涂层施工时，间隔时间要适当延长，在确认前道涂层坚硬后，方可施工下道涂层；当外界气温低于5℃时，不宜进行施工。如须安排在低温下施工时，必须做好采暖与保温养护工作。
5.2.6金属网设置
（1）金属网设置位置
金属网设置位置要考虑到二方面内容，一是要保证金属网与防火涂层能有效结合，二是要注意到火灾发生时，高温作用对金属网的破坏作用，基于这二方面原因，金属网设置易位于防火涂层厚度的三分之一处，即梁的防火层金属网位于离钢梁面6mm处，钢柱则位于离钢柱面10mm处。
（2）金属网的固定方法
防火层内的金属网固定和位置控制采用铝合金保温钉固定，钢梁面在防火涂层首层喷涂后，即涂层厚度为2-3mm时设置，涂层干燥后，粘贴保温钉，随后敷设金属网。保温钉采用结构胶粘贴，粘贴后养护2h左右（视工作气温确定），待结构胶凝固后方可挂设金属网，柱面保温钉的粘贴则在防火涂层厚度达到6-7mm时设置。保温钉设置见图5.2.6-1。

图5.2.6-1 保温钉设置图

保温钉设置要考虑到金属网的宽度，设置位置要使金属网内距边缘50mm处有一排保温钉，便于金属网搭接及预防网丝网边缘翘起，影响质量；保温钉间距为200-250mm，转角处适当加密。
（3）金属网敷设
金属网敷设宜2-3人操作，从上往下进行，金属网长度方向搭接宽度宜为150mm，且不少于100mm，宽度方向搭接宽度为100mm，最小搭接宽度不小于80mm，在搭接处至少要有一排保温钉固定，搭接位置应避开转角部位。
金属网应敷设平整，不能出现翘边、漏附等现象，确保搭接宽度。
金属网敷设后，应进行检查，并做好记录。并及时进行防火涂层施工，预防金属网在潮湿环境中被锈蚀，影响效果。金属网附设图见图5.2.6-2。 图5.2.6-2 金属网附设图
5.2.7防火层厚度控制
防火涂层应每层控制其厚度，在每层施工前检查上一层以及前面施工总厚度，采用测针法检查测量，以便在当前施工时进行调节；防火涂层施工时，要预防薄层贴补，即防火涂层除首层结合层外，每层施工厚度不得小于4mm。
在接近设计厚度时，要合理安排分层施工厚度，做到分层均匀、每层厚度合理，预防薄层贴补现象。
5.3劳动力组织
5.3.1 劳动力应根据工程量大小配备，一般单个工作小组人员要求参考下表。
表5.3.1 劳动力组织表
序号
工 种
人 数
负责工作内容
1
配料工
2
负责按配合比配料、搅拌制浆以及砂浆搅拌机操作，搅拌操作员需有机械操作证。
2
喷涂工
4
负责结合层喷涂工作，要求喷涂作业熟练工，并具有空压机操作证。
3
涂抹工
4-8
负责防火涂层施工、金属网设置。
4
普 工
3-6
材料配送、清理、养护。
5
电 工
1
负责施工配电。
6
专职安全员
1
负责施工过程安全监督与检查
7
质量员
1
专业质量监督、检查
其它人员如施工电梯操作工、机械维修、仓库保管、后勤服务等由总包单位统一配套，专业分包人员服从总包管理。

6. 材料与设备
6.1 材料
6.1.1防火涂料：主要成份为粘结剂、膨胀剂、阻燃剂：无机轻质粒状多孔隔热材料，硅酸盐纤维，普通建筑水泥及特殊添加剂，少量合成水性粘结胶料组成。防火涂料的性能指标见下表。
表 6.1.1 性能指标表
序号
项目名称
单位
参数
备注
1
干容重
kg／m3
≤500

2
粘结强度
MPa
≥0.05

3
抗压强度
MPa
≤0.5

4
干燥时间(表干)
h
≤24

5
耐水性
h
≥24

6
耐冷热循环性
h
≥15

7
耐火性能
h
2h
涂层厚度16.0mm时
h
3h
涂层厚度26.0mm时
6.1.2粘结剂：专用粘结剂。
6.1.3水：采用饮用自来水。
6.1.4金属网：优质低碳铁丝，丝径：0.5mm；常规宽度：0.914m、1.22m；长度：标准30m/卷。
6.2主要机具设备
强制式小型砂浆搅拌机、凹凸斗式喷枪、空气压缩机、铁抹子、木抹子、托灰板、直尺、卷尺、建筑弦线、测针测厚仪、电子测厚仪等。
7.质量控制
7.1质量标准
7.1.1防火涂料涂装前钢构件表面除锈等级及防锈漆涂装应符合设计要求和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001规定。表面除锈用铲刀检查和用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB 8923-1988规定的图片对照观察检查。
7.1.2钢结构防火涂料的粘结强度和抗拉强度应符合国家现行《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24-1990标准的规定。检查方法应符合国家现行《建筑构件防火喷涂材料性能试验方法》GA 110-1995标准的规定。
 7.1.3金属网防火涂料涂层的厚度，应符合国家现行标准《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24-1990和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定。

7.2施工质量控制
7.2.1用于保护钢结构的防火涂料必须有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。进场的钢结构防火涂料产品必须符合相关标准的规定，并应附有涂料品种、技术性能、制造批号、贮存期限和使用说明等资料。
7.2.2 钢结构防腐涂料、涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求和国家有关规范规定，钢结构防火涂料、涂层厚度应符合耐火极限的设计要求。
7.2.3当防火涂层出现干燥固化不好、粘结不牢、空鼓、脱落、接头或转角处的明显凹陷时、涂层表面有浮浆或裂缝宽度大于1mm时应清除不合格涂层，进行重新喷涂或涂抹。
7.2.4涂层厚度小于设计规定厚度的85%时，或涂层厚度虽大于设计厚度规定的85%，但未达到设计规定厚度的涂层连续面积长度超过1.0m时，应再喷涂直至达到设计涂层厚度。
7.2.5防火层内的金属网固定和位置控制采用铝合金保温钉固定。当涂层干燥后，粘贴保温钉。保温钉采用结构胶粘贴，粘贴后养护2h左右（视工作气温确定），待结构胶凝固后方可挂设金属网。
保温钉设置要考虑到金属网的宽度，设置位置要使金属网内距边缘50mm处有一排保温钉，便于金属网搭接及预防网丝网边缘翘起，影响质量；保温钉间距为200-250mm，转角处适当加密。
7.2.6 金属网敷设时，金属网长度方向搭接宽度宜为150mm，且不少于100mm，宽度方向搭接宽度为100mm，最小搭接宽度不小于80mm，在搭接处至少要有一排保温钉固定，搭接位置应避开转角部位。金属网应敷设平整，不能出现翘边、漏附等现象，确保搭接宽度。
7.2.7检验方法
（1）用目测法检验涂层的品种与颜色，与先用样品进行对比；
（2）用目测法检测涂层的空鼓和裂缝情况，用小榔头轻击涂层检测其强度、空豉等情况；
（3）用靠尺检验涂层的平整度，平整度要求，用2米长的靠尺贴实涂层面，平整度偏差小于5mm；
图7.2.7-1：测针测试法示意图
（4）防火涂层厚度采用测针（或电子测厚仪）测定，施工中层厚检测和厚度控制一般采用测针测设；测针由针杆和可滑动的圆盘组成，圆盘始终保持与测针垂直，并在其上装有固定装置，圆盘直径不大于30mm，以保证完全接触被测部位的表面。
测试时，将测厚探针垂直插入防火涂层直至钢基表面，记录读数。如图7.2.7-1：
测点选定：全钢梁柱的防火层厚度测定，在构件长度内每隔3m取一截面，按图7.2.7-2所示位置测试：
图7.2.7-2：测点布点示意图

8.安全措施
8.0.1配备经培训、考核合格持证的管理、执行和检查人员。
8.0.2高空作业时，脚手架搭设应符合国家有关标准的规定，施工人员必须系安全带，防止高空坠落等事故发生。
8.0.3涂料存放远离火源，与其他可燃物应分开存放，操作现场用火实行严格管制，严禁与火电焊同时施工，严禁吸烟。
8.0.4施工人员进入施工现场应戴安全帽、口罩、手套和防尘眼镜等个人防护用品。
8.0.5防火涂料应储存在阴凉的仓库内，仓库内温度不宜高于35℃，不应低于5℃，严禁露天存放或日晒雨淋。
8.0.6施工现场必须做好防污染、防雨、防锈、通风等工作，防止中毒事件发生。
8.0.7严禁从高处往下乱扔建筑垃圾，非承重架上严禁堆放各种承重材料。
8.0.8多层同时施工时，应避免在同一垂直线上作业，如在同一垂直线上作业，应有保护措施。

9. 环保措施
9.0.1 做好金属网的防护工作，避免金属网受潮锈蚀。
9.0.2做好成品和半成品保护工作，以防止在施工中影响其它构件造成污染。
9.0.3涂装施工前，做好对周围环境和其他半成品的遮蔽保护工作，防止污染环境。
9.0.4施工过程防止粉尘污染，应采取相应的防护措施。
9.0.5 施工过程中防止油漆、涂料的污染，废弃涂料不得随意倾倒。
9.0.6防腐涂料施工后4h内应保护免受雨淋，如遇阴天或下雨天，应有防雨覆盖措施，涂料涂装后48h内应保持环境温度在5℃以上，否则，应做好保温措施。
9.0.7涂装后的构建勿接触酸类液体，防止咬伤涂层。
9.0.8做好施工落手清工作，保证作业现场清洁卫生。

10.效益分析
10.1社会效益分析
10.1.1钢结构金属网防火涂料具有无毒、不燃、无烟、不含有石棉、甲醛、苯类等有害成分，对施工操作人员的职业健康有很大的改善，具有较高的社会效益。
10.1.2采用钢结构金属网防火涂层，使用期限长，不会随着时间的发展而老化，使用维护成本低，防火效果好，能有效长期对钢结构起到保护作用，使钢结构建筑能满足设计寿命要求。
10.1.3通过对性能与施工技术的研究，根据耐火极限采用金属网防火涂层时所需的厚度，使保护层不易开裂和剥落，从而提高耐火性、抗冲击性、抗裂性等，对推广应用钢结构，保证钢结构建筑的安全具有重要意义。
10.1.4在火灾发生时，建筑物内部的物品以及建筑物中的构件都会倾倒，对楼面和梁柱都会产生撞击作用，在撞击冲力的作用下，钢结构的防火涂层若抗冲击力不足，就会产生剥落，失去保护作用，钢结构金属网防火涂层调整了防火层的构造层次，提高了防火涂层的粘结力和抗冲击力，能抵抗较大的冲击荷载作用，大大提高了建筑物发生火灾时，对钢结构的保护功能，延长钢结构构件的耐火时间。
10.2经济效益分析
以中国塑料城中央商务区办公楼工程为例，钢结构防火涂料展开面积有40000多m2，采用钢结构金属网防火涂料，防火涂层无裂、松脱、剥落等现象，与常规钢结构厚型防火涂料施工相比较，在同等防火涂料极限要求下，可减少防火涂层施工费用约20%，即可节约费用约35万元之多，经济效益分析见下表。
表10.2 经济效益分析表
序号
项 目
材料费
人工费
1
优化防火涂料配合比
节约材费6%
/
2
优化施工工艺
减少损耗6%
减少人工15%
3
提高了涂层附着力、抗裂性
减少修补80%
减少修补工80%
4
综合平衡效益
总体工本费可节约20%左右

11.应用实例
11.0.1中国塑料城中央商务区办公楼工程为核心筒钢框架结构，地下一层，地上二十八层，建筑总高度为99.9m，总建筑面积为65790.45m2。钢结构框加柱为矩形钢管柱，用钢量约2500吨，框架梁为实腹H形钢梁，用钢量约3400吨，钢结构防火涂料展开面积有40000多m2，采用钢结构金属网防火涂料，防火涂层无开裂、无松脱、无剥落等现象，取得了较好的社会效益与经济效益，在满足相同结构防火极限要求下，节约了较多的施工成本投入。
11.0.2 中国纺织采购博览城国际会展中心工程为钢结构/钢筋混凝土结构，总建筑面积48578m2,其中地上建筑面积35300m2，地下建筑面积13278m2，建筑高度21m，建筑层数4层，钢结构防火涂料展开面积58491m2。采用钢结构金属网防火涂料，防火涂层无开裂、无松脱、无剥落等现象，施工效果良好，取得了较好的社会效益与经济效益。

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