薄型鋼結構防火涂料施工工藝的研究
2011-07-20 11:09:19
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摘要：施工工藝條件對薄型鋼結構防火涂料的使用性能和裝飾性有重要影響。研究了被保護基材鋼結構表面處理方法和防火涂料施工環境對涂裝效果的影響，以及防火涂料的施工工藝，以期對薄型鋼結構防火涂料最佳施工工藝的選擇提供有價值的參考。
關鍵詞：薄型鋼結構；防火涂料；施工工藝
0.引言
1.鋼結構表面處理方法研究
被保護鋼基材的表面處理，是薄型鋼結構水性防火涂料施工的基礎工序。其目的是為涂膜與被保護鋼基材表面的附著創造一個良好的條件，同時還能提高和改善涂膜性能。鋼結構表面處理是整個涂裝工藝取得良好效果的一個關鍵環節。表面處理的目的：第一，清除被涂物件表面的各種污垢，使涂層與被涂鋼基材表面很好地附著，以保證涂層具有優良的性能。污垢分為無機和有機污垢兩類，它們的存在不僅影響涂層外觀，嚴重的會使涂膜成片脫落；第二，修整被保護物件表面，除去存在的缺陷，提供防火涂料施工時需要的表面粗糙度，使涂刷時有良好的附著基礎。實踐表明：被涂物件表面合適的粗糙度為4~6級；第三，針對被保護鋼基材的不同材質采用不同的處理方法，以提高涂層的附著力和防腐蝕能力。表面處理的方法多種多樣，應依據被涂鋼基材表面加工后的清潔和光潔程度，污垢的種類和特性以及污染程度等來選擇。屬于表面凈化處理的有除油、除銹、除舊漆；屬于化學處理的有磷化、鈍化處理。
1.1除油
去除金屬工件表面的油污，可增強各種涂料的附著力。根據油污情況，選用成本低、溶解力強、毒性小和不易燃的溶劑。常用的溶劑有200#石油溶劑油、松節油、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、二氯甲烷、三氯乙烷、三氟三氯乙烷等。
1.2除銹
徹底清除鋼材表面的銹垢，以延長涂膜的使用壽命，不同的鋼鐵器件表面有不同的除銹標準。除銹方法主要有：
（1）手工打磨除銹，是最簡單、古老的除銹方法。它能除去松動、翹起的氧化皮，疏松銹蝕及其他污物。
（2）機械除銹，借助于機械力的沖擊與摩擦作用，清除鋼材表面的氧化皮、銹層、舊漆層及焊渣等。其特點是操作簡便，效率比手工除銹有所提高。常用的除銹設備有：鋼板除銹機，鋼材在一對快速轉動的金屬絲滾筒間通過，靠絲刷與鋼材表面的快速摩擦，除去鋼材表面的銹蝕層；手提式鋼板除銹機，由電動機通過軟軸帶動鋼絲輪與鋼材表面摩擦而除銹；滾筒除銹機，靠滾筒轉動使磨料同鋼材表面相互沖擊、摩擦而除銹。此外，噴砂除銹也是一種重要的除銹方式。
（3）化學除銹，通常稱為酸洗，是以酸溶液促使鋼材表面銹層發生化學變化并溶解在酸液中，而達到除銹目的。常用浸漬、噴射、涂覆3種處理方式。
（4）除銹劑除銹（常用絡合除銹劑），既可在酸性條件下進行，也可在堿性條件下進行，前者還適合于除油、磷化等綜合表面處理。
1.3表面處理對涂層性能的影響
鋼基材的表面處理對涂層附著力有很大影響。涂覆水性防火涂料前，鋼基材表面應達到無銹、無油、干燥和有合適的粗糙度，以便提高涂層的附著力。先用噴射除銹劑對鋼基材表面除油、除銹后，再采用機械打磨和化學洗液處理兩種不同的方法對鋼基材表面進行處理，所得涂層性能如表1所示。
檢測項目 鋼刷砂紙機械打磨 化學洗液處理
粘結強度/MPa 0.45 0.25
初期干燥抗裂性 無裂紋 1條裂紋，寬度0.15mm
柔韌性/mm 1 2
硬度 2H 2H
表1表面處理對薄型鋼結構防火涂料涂層性能的影響
注：硬度按GB6739—86用QHQ—A型硬度儀測定。
由表1可見：鋼基材經機械打磨后，所得涂層的附著力、初期干燥抗裂性等性能比化學洗液處理方法要好。這是由于鋼基材經機械打磨后增大了基材的粗糙度，使防火涂層牢牢地鑲嵌在鋼基材表面。
2.施工環境對涂裝效果的影響
施工環境對防火涂料涂裝效果有相當大的影響。一般要求施工場所環境明亮、不受日光直曬、溫度和濕度合適、空氣清潔、風速適宜、防火條件好。施工場所除應具備一定亮度或照明條件外，還要求避免日光直曬，在烈日下施工很易造成涂膜缺陷。大氣的溫濕度與涂料施工和干燥性能關系很大。實驗表明：在高溫、高濕情況下，防火涂料中的一些組分會慢慢發生化學反應而造成涂膜變脆而開裂脫落。一般溫度在5℃以下或高于50℃，相對濕度在85%以上時，施工效果都不太理想。適宜的施工氣候條件為：在施工過程和施工之后，涂膜干燥固化之前，環境溫度宜在5~50℃，相對濕度不大于90%，空氣應流通。若溫度過低或過高，風速在5m/s（4級）以上時，都不利于防火涂料施工。不能在戶外露天施工，鋼構件表面或防火涂料表面有結露時不能施工；施工好的涂膜未完全固化前不能受到雨淋、霧水的影響和表面結露；每次涂刷厚度不能太厚，上道涂膜未干就進行下一次施工等都可造成涂層空鼓、開裂。空氣中的塵埃對涂裝效果影響特別大，必須采取防塵措施，不同涂層要求不同的防塵標準。通風效果既影響涂層質量，又影響施工場所的安全衛生。
3.施工工藝研究
施工工藝包括工藝流程、工藝條件和參數、施工方法和使用設備等。不同的被涂鋼件和涂料品種，對應不同的施工工藝。
3.1刷涂法
它是使用最早、最簡單的一種涂裝方法，適用于涂刷任何形狀的物件，絕大多數防火涂料可以用此種方法施工。刷涂法涂刷很容易滲透金屬表面的細孔，可增強涂料對金屬表面的附著力。缺點是生產效率低、勞動強度大，有時涂層表面留有刷痕，影響裝飾性。
3.2滾筒刷涂法
滾筒是一個直徑不大的空心圓柱，表面粘有合成纖維制成的長絨毛，圓柱兩端裝有兩個墊圈，中心帶孔，彎曲的手柄即由這個孔中通過。施工時先將輥子浸入漆中浸潤，然后用力輥涂到所需的表面上。現在采用空壓機壓送涂料的輥涂裝置。
3.3刮涂抹涂法
使用金屬或非金屬刮刀，如硬膠皮片、玻璃鋼刮刀、牛角刮刀等手工抹涂各種厚漿型防火涂料和膩子。
3.4噴涂法
采用壓縮空氣及噴槍，使涂料霧化的施工方法。其特點是噴涂后涂膜均勻，生產效率高。缺點是有一部分涂料被揮發損耗，同時由于溶劑大量揮發，影響操作者身體健康。噴涂法包括空氣噴涂法、無空氣噴涂法、熱噴涂法、雙口噴槍噴涂法、靜電噴涂法、自動噴涂法等。防火涂料一般采用空氣噴涂法。空氣噴涂的關鍵設備是噴槍。依據涂料供給方式，噴槍通常分為重力式、吸引式和壓送式3種，又按噴涂能力分為小型和大型兩類。小型噴槍多為重力式或吸引式，其噴嘴口徑約0.5~1.8mm；大型噴槍則為壓送式，也有吸引式，噴嘴口徑多為1~10mm。噴嘴口徑的大小決定涂料的噴出量和噴射涂料束的幅面寬度。涂料黏度高，需要工作壓力大，應選大口徑噴嘴；涂料黏度低，需要工作壓力小，可選小口徑噴嘴。空氣噴涂的工作壓力一般為0.3~0.6MPa。為獲得光滑平整的涂層，噴涂時應注意以下幾個問題。第一，施工前，首先應將涂料調至適當的黏度，根據涂料的種類、空氣壓力、噴嘴的大小以及物面的需要量來確定。第二，供給噴槍的空氣壓力一般為0.3~0.6MPa。第三，噴嘴與物面的距離，以200~300mm為宜。第四，噴出涂料流的方向應盡量垂直于物體表面。第五，為了獲得均勻的涂層，操作時每一噴涂條帶的邊緣應當重疊在前一已噴好的條帶邊緣上（以重疊1/3為宜）。噴槍的移動速度應保持均勻一致，不可時快時慢。
3.5水性薄型鋼結構防火涂料的施工工藝
由于水性薄型鋼結構防火涂料的粒度較大、黏度較稠，因而不太適宜采用刷涂法和滾筒刷涂法，而選用噴涂、抹涂和刮涂相結合的施工工藝。薄涂型鋼結構防火涂料為水性涂料，直接涂刷在鋼基材表面易生銹。因此施工前首先應將鋼基材表面的油污、雜質、銹跡、銹斑徹底除掉，然后先刷一道防銹底漆，目的是防止鋼結構生銹，以延長使用壽命，另外可使鋼結構表面與涂層之間具有良好的結合力，提高整個涂層的保護性能。涂防銹底漆緊接著施工前表面處理進行，兩工序之間的間隔應盡可能縮短。正確地選擇防銹底漆品種及其涂裝工藝，就能起到提高涂層性能、延長涂層壽命的作用。對防銹底漆的性能要求：應與鋼結構底材具有很好的附著力；本身有較好的機械強度；對底材具有良好的防腐蝕保護性能和不產生其他副作用；能為防火涂層提供良好的基礎，不含能滲入上層涂膜引起弊病的組分；具有良好的涂裝性、干燥性和打磨性，這點在大批量流水線生產中至關重要。薄涂型鋼結構防火涂料固體含量較大，較易沉淀，使用前應充分攪勻。雙組分防火涂料，要根據產品說明書上規定的比例在現場進行調配，并充分攪勻；單組分涂料也應充分攪拌。攪拌好的涂料如太稠，可加適量自來水稀釋到便于施工的黏度，噴涂時以不發生流淌和下墜現象為宜。不需噴涂的設備、管道、墻面和門窗，應遮蔽保護。防火涂料一般較粗糙，宜采用重力式或噴斗式噴槍，噴嘴口徑φ4~6mm，空氣壓力0.4~0.6MPa。一般每次噴涂厚度為3mm左右，每隔24h噴涂1次，達到所需厚度為止。必須在上一道涂料干燥后，再噴涂下一道涂料，噴涂時應確保涂層均勻平整。操作者要攜帶涂層測厚儀隨時檢測涂層厚度，并確保噴涂達到設計規定的厚度。要求涂層表面平整光滑時，應對最后一道涂層作抹平處理，以保證外表面平整。局部修補和小面積施工，可用刷涂、噴涂或輥涂法。涂層若無裝飾要求，可不涂面層；若有裝飾要求，可噴涂裝飾面層涂料1~2道，約2mm厚。
覃文清（公安部四川消防研究所)
