厚型防火涂料空鼓脱落的解决措施.pdf

建筑施工第45 卷第8 期1621BUILDINGMATERIAL材料建筑厚型防火涂料空鼓脱落的解决措施曹南上海建工集团股份有限公司上海200080摘要：针对厚型防火涂料施工中存在的空鼓、开裂、分层甚至脱落等质量通病，结合某大型项目，对厚型防火涂料的质量通病及解决方案进行了介绍，总结出的防治措施可供类似项目参考。关键词：钢结构；厚型防火涂料；空鼓；脱落中图分类号：TU72文献标志码：A文章编号：10 0 4-10 0 1(2 0 2 3)0 8-16 2 1-0 2DOl:10.14144/kijzsg.2023.08.036Solutions to Thick Firepllowingand FallingOffatCAONanShanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:As to common quality problems such as hollowing,cracking,layering,and even detachment in the constructionof thick fireproof coatings,combined with a large-scale project,the common quality problems and solutions of thick fire-resistant coatings are introduced.The summarized prevention and control measures can be used as a reference forsimilarprojects.Keywords:steel structure;thick fireproof coating;hollowing;faling off钢结构防火涂料按防火机理主要分为厚型（非膨胀型）、薄型（膨胀型）两大类。其中：厚型防火涂料在遇火时不会产生膨胀发泡现象，其自身已经具备极好的不燃性及低导热性，可成为良好的耐火隔热保护层；薄型及超薄型防火涂料则会在高温时膨胀发泡并形成耐火隔热保护层。相较于薄型防火涂料，厚型防火涂料的优点和缺点主要有以下几方面。1）优点：防火时限要远高于薄型防火涂料且机械强度高，厚型防火涂料的最大耐火时限可达4h，而薄型防火涂料不超过2 h。寿命较薄型防火涂料要高，薄型防火涂料一般为有机组分，在长时间的空气作用下可能产生分解、降解或老化，使得涂层发生脱落、粉化等情况，失去防火性能。更加健康环保，其主要成分为蛭石、珍珠岩、矿物纤维等无机化合物，遇火时不会产生化学反应，不会释放有害气体等，主要依靠其物理性能达到耐火隔热的效果。2）缺点：厚型防火涂料的自重远大于薄型防火涂料，一般厚型防火涂料的施工厚度至少大于10 mm，而薄型防火涂料的施工厚度一般在3 7 mm，且厚型防火涂料的黏结强度作者简介：曹南（19 8 9 一），男，本科，工程师通信地址：上海市虹口区东大名路6 6 6 号（2 0 0 0 8 0）电子邮箱：5 0 3 16 447 5 收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 3较低。由于厚度较大，施工难度较大，需多道施涂，故其施工周期也相较薄型防火涂料会更长，又由于是湿作业，施工时对周边环境影响大，对其他成品应做好防护措施。移除难度大，施工完成后，若在对应构件上增加支吊架、其他次钢结构等，需要对防火涂料进行切割、凿除处理，过程污染较大。厚型防火涂料对施工要求较高，尤其是水泥基型的材料。在施工时，应当着重注意界面剂施工以及不同层之间的处理措施（加胶层或网格布、玻纤布、钢丝网等），近年来，国内项目厚型防火涂料脱落情况时有发生，造成了一定的经济损失甚至伤害事故。笔者认为在设计阶段的材料选型时应当慎重考虑采用厚型防火涂料，尤其是人员密集场所或坠落高度较高的场所，一旦发生防火涂料坠落情况，对人身财产造成伤害的风险极大。1项目概况及防火涂料系统简介某大型项目因为发生了防火涂料坠落事件导致全场防火涂料全部返修。该项目属于游乐设备设施单体，因此也属于人员密集场所。钢结构相对标高13.5 14.0 m，选用防火涂料为室内厚型水泥基型防火涂料。该工程钢结构防火时限要求如下：柱与柱间支撑耐火极限2.5 h（现场涂装厚度控制为3 0 mm），楼层承重钢结构的耐火极限1.5 h，屋顶承重钢结构的耐火极限为1.0 h（现场涂装厚度控制为2 0 mm）。16222023 8Building Construction曹南：厚型防火涂料空鼓脱落的解决措施根据选定的防火涂料材料型式检验报告，为满足设计要求的防火时限，防火涂料的厚度不小于2 0 mm，故根据相关施工规范要求及厂家的技术要求，制定施工方案为先施工1道2 mm左右的界面层，滚涂，再施工1道10 mm的第1道防火层。考虑到层间脱落的可能性，第1道防火层施工完毕后即增设1道玻纤网。第1道防火层施工完成后静置2 4h，施工10mm的第2 道防火涂料。使用含水率测试仪测试后，含水率达到2 0%以下方可进行黑色油漆施工。在屋面钢结构层下方设供本单体使用的机电系统，所有支吊架均与钢结构梁直接连接，数量极多。为保证后期尽量减少对防火涂料层的切割工作，机电系统的支吊架先行施工，故为避免防火涂料施工时对支吊架等产生污染，选择滚涂施工。由于属于游客可见的前场区域，故按照设计要求，防火涂料施工完成后，还需增设1道黑色面漆。发生问题区域的防火涂料陆续从2 0 2 1年3 月开始至2 0 2 1年7 月施工完成。施工完成后的验收过程中，使用空鼓锤对完成面进行检查，均未发现空鼓问题。首次发现坠落问题是在一年后的2 0 2 2 年7 月6 日。在发现问题之后，立即对全场防火涂料进行了全数检查，发现大量空鼓情况，目前无法判定施工完成后多久才会发生空鼓的问题。2检查结果现场全数检查后发现，9 5%左右的梁、柱都发现空鼓的情况，空鼓的面积大小也不近相等，腹板的空鼓情况要比梁底严重，最大处达3 0 mm，局部梁底位置有较长的横向贯穿裂缝，有极大的坠落风险，但大部分区域的防火涂料整体性仍较好，未发现层间分离情况。后续凿除过程中发现，近8 0%的防火涂料都与钢结构之间失去黏结力。3防火涂料空鼓、坠落的因素分析造成防火涂料空鼓、坠落的因素主要有材料因素，施工工艺因素、施工人员、设备因素，施工环境因素，荷载变化及振动因素，其他工序的潜在因素。但经查，以上6 大因素皆非该项目防火涂料产生空鼓、掉落的主要原因，上述环节在施工过程均有业主、监理、总包方的严格管控。因此，在事件调查及分析过程中，我们花费了较长时间，并最终组织了专家论证会议。通过对坠落的防火涂料进行分析，防火涂料与钢结构接触的一面非常光滑，坠落位置的钢结构表面已经几乎没有防火涂料。通过对大量钢结构的空鼓锤敲击检查，发现大多数位置都存在空鼓情况，经多方综合研判，该项目的防火涂料空鼓、坠落的主要原因为如下2 条：1）干密度不达标：根据GB14907一2 0 18 钢结构防火涂料5.2.1中的室内钢结构防火涂料的理化性能表，非膨胀性防火涂料的干密度应满足5 0 0 kg/m的要求，缺陷类别为C：轻缺陷，现场实测干密度为8 5 0 kg/m左右，已经超过了室外防火涂料的干密度要求。干密度过大，严重影响材料的使用量，降低了其性价比，也增加了空鼓、开裂、脱落的风险，但干密度过大仍只是次要因素。2）底部界面剂黏结性能不足，防火涂料干密度过大导致脱落。根据GB149072018钢结构防火涂料5.2.1中的室内钢结构防火涂料的理化性能表，非膨胀性防火涂料的黏结强度应满足0.0 4MPa，缺陷类别为A：致命缺陷。根据脱落的防火涂料，靠近钢梁侧的一面非常光滑，且钢梁表面已几乎没有防火涂料与之黏结，可以确认基本是由于界面层与钢结构基层失去黏结强度的问题导致。4处理措施针对经专家论证后的原因，采取的处理措施为：主要原因为防火涂料打底基层与钢结构表面失去黏结力；次要原因为防火涂料干密度未达标。可以说主要原因发生在材料上。修复方法主要采取了2 种：根据全数检查的结果，对空鼓大于3 mm的区域采取凿除重做，空鼓小于3 mm的区域主要采取注乙酸乙烯酯一乙烯共聚乳液（7 0 7 胶）方式。其他对于裂缝等问题的处理方式再此不做赘述。以下为屋面梁修复工艺步骤及要点概述（施工厚度控制在2 0 mm):1）基层清理，钢结构表面应清理至不存在粉尘、油污、焊烟、水、探伤液及其他所有可能影响防火涂料黏结强度的物质。2）清洁完成后钢梁表面均匀涂刷厚度不小于7 0 m的707胶，待表干后（2 0 3 0 min）进行打底料施工。3）每2 0 kg打底料需加1117 kg水及8%10%（质量比）的7 0 7 胶充分混合3 min，施工厚度约2 mm，并用湿膜卡进行检验。4）打底层涂刷2 4h内，抹涂第1道防火涂料，施工厚度为9 10 mm，过程中应使用探针等工具对厚度进行测量。第1层防火涂料施工的同时嵌入玻纤网，玻纤网需覆盖全部修补位置。选用玻纤网应注意满足抗拉强度要求，更重要的是玻纤网不宜过厚、过硬，应具备一定可塑性，敷设应平整，保证没有翘曲，否则容易导致层间脱离，要避免本应起到抗裂黏结效果的玻纤网反而成了隔离层。5）第1层防火涂料完成12 3 6 h，进行第2 道防火涂料的抹涂，施工厚度为9 10 mm。6）防火涂料养护，面漆施工前进行拉拔试验，拉拔试验满足国标要求0.0 4MPa；完成后修补拉拔试验孔。（下转第16 2 7 页）第45 卷第8 期1627建筑施工上接第16 2 2 页XX赵颖：机制砂质量指标及其对混凝土性能的影响表5高强高性能混凝土的机制砂压碎指标要求指标1类类类总压碎指标/%152025单级最大压碎指标/%202530砂、石质量及检验方法标准可知：I类机制砂宜用于强度等级大于C60的混凝土；II类机制砂宜用于强度等级为C30C6 0 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；II类机制砂宜用于强度等级小于C30的混凝土。针对C60高强机制砂混凝土，其总压碎指标宜控制在15%以内，单级最大压碎指标控制在2 0%以内，对于C60混凝土的强度保证率有利。4结语目前各标准中对于机制砂的定义不统一，尚缺乏系统的机制砂粒形评价方法，关于机制砂粒形、颗粒级配、石粉含量和压碎指标对混凝土性能的影响研究尚不完善。1）综合考虑机制砂的原材料、生产工艺及产品特点等因素，应建立机制砂生产使用全过程质量追溯监管体系，运用“互联网十”技术实现机制砂的品质可控。2）建议进一步加强机制砂粒形和石粉的高品质利用等方面的研究，保证高强高性能机制砂混凝土的制备及施工应用。7）防火完成测试涂层含水率2 0%后，可刷涂面漆。修复方案与原方案唯一不同的是，在做第1道界面层前多加了1道7 0 7 胶层，在打底料中额外添加了一定配比的7 0 7胶，两处修改旨在增强防火涂料的黏结性能，避免由于黏结性能降低，防火涂料自重将其拉脱产生空鼓、裂缝等。修复完成后，对所有钢梁按5 0%比例抽检黏结强度（远超国标要求），其中约7 0%的测试点黏结强度0.10 MPa，约15%的测试点黏结强度为0.2 0 0.3 0 MPa，但仍有15%的测试点的黏结强度在0.0 5 0.10 MPa之间，修复至今尚未发现新的空鼓、脱落等严重的质量问题。5结语在人员密集场所，对于坠落隐患大于防火隐患的，设计时要慎重选用厚型水泥基防火涂料，在满足设计要求的情况下，尽可能使用自重较轻的石膏基型防火涂料施工。如为符合设计防火时限要求，必须使用水泥基型的，应根据GB512492017建筑钢结构防火技术规范，在防火涂料层内设置与钢结构相连的镀锌钢丝网，增强防火涂料与钢结构的黏结性能。另外，也可选择以下替代方案：1）其他形式的有刚性连接的防火措施。如包覆型的防参考文献1董瑞,陈晓芳,钟建锋,等.石灰岩性机制砂特性研究 1.混凝土,2 0 13(3):84-89.2 GONCALVES J P,TAVARES L M,TOLEDO R D,et al.Comparisonof natural and manufactured fine aggregates in cement mortarsJ.Cement And Concrete Research,2007,37(6):924-932.3周新文,刘建忠,刘光严,等.机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响研究 .混凝土与水泥制品,2 0 2 0(5):1-5.4胡蝶.机制砂混凝土的工作性能、力学性能及抗氯离子侵蚀性能研究 D.广州：广州大学,2 0 18.5菜蒋飞，余川，杨帆.机制砂级配曲线特征对混凝土和易性影响的试验研究 .四川建材,2 0 16,42(2):10-11.6王军伟，安明喆，刘亚洲，等.机制砂物理特性对水泥胶砂流变性能的影响及机理 J.中国铁道科学,2 0 2 1,42(2):19-2 7.7邢福燕，刘洋，杨文杰，等.砂子细度及级配对新拌混凝土性能的影响研究 .混凝,2 0 15(1);118-12 1.8 菜蒋正武，陶志龙,任强.机制砂自密实混凝土泵送压力规律研究 .建筑材料学报,2 0 17,2 0(1):18-2 3.9蒋正武,梅世龙,任强.机制砂高性能混凝土 M第二版.北京：化学工业出版社,2 0 2 0.10姚武,张鑫,罗宇.一种含废弃石粉的早强、低收缩混凝土及其制备方法：2 0 2 0 1116 10 3 0 2 P.2020-10-27.火板或包覆柔性毡状隔热材料或复合使用。2）石膏基型的防火涂料。该种材料密度比水泥基型材料小很多，石膏基钢结构防火涂料作为一种新兴钢结构防火涂料，以石膏为主要基材，采用无机轻质隔热和纤维材料组成的粉料，能涂覆于钢结构表面起到防火保护作用。相比传统水泥基钢结构防火涂料，石膏基钢结构防火涂料有原材料低碳节能、密度小等优点，同时黏结强度高，变形能力好!。但需考虑石膏基型材料对施工环境的要求更高，至少要达到闭水条件方可施工或采取相关措施。建议建设单位、施工单位及监理单位严格控制室内型厚型防火涂料的干密度，材料进场后应做干密度复试及黏结强度复试，有条件的应验证理化性能。干密度指标在国标内虽属C类缺陷，但直接影响经济及安全两项关键指标，干密度过大的材料不仅加大了每平方米材料用量，而且加剧了空鼓、开裂、脱落风险，建议国标对防火涂料黏结强度和材料干密度进行挂钩，从施工情况看，即便增加了1道胶水层增加了黏结强度，其测试值仍不是特别理想。参考文献1晏建波,戴培刚,张阳,等,石膏基钢结构防火涂料耐火性能研究 .中国建筑金属结构,2 0 2 2(7):3 6-3 8.