防火涂装工艺质量控制过程优化

随着技术的发展，超薄型钢结构防火涂料由于其优秀的外观和较高的耐火等级在国内市场备受青睐，尤其是那些直接暴露在人们视野中的钢结构，大部分采用超薄型钢结构防火涂料。超薄型钢结构防火涂料的涂膜较薄，在火灾中的性能可靠程度与施工质量密切相关，如果不注意施工质量，可能使耐火等级达90min的防火涂膜在火场中只能表现出不到30min的耐火极限。

1.施工环境对涂装效果的影响

施工环境对防火涂装效果有相当大的影响。一般要求涂装场所环境条件要明亮、不受日光直晒，温度和湿度合适，空气清洁、风速适宜，防火条件好。施工场所应具备一定亮度或照明条件，还要避免日光直晒，在烈日下施工效果不好，容易造成涂膜缺陷。大气的温度、湿度与涂料的施工和干燥性能关系很大，涂料施工要求中应规定施工时大气温度、湿度的限制条件。一般当温度在5℃以下，相对湿度在85%以上时，施工效果都不太理想。各种涂料各有其最佳施工温度、湿度，在施工时应严格遵守，雨天施工效果往往很差。空气中尘埃对涂装效果有很大影响，必须采取防尘措施。通风效果既影响涂膜质量，也影响施工的安全卫生。室外钢结构防火涂料的涂装应避免在风力3级以上时施工。值得注意的是，溶剂型防火涂料的溶剂属易燃品且对身体有一定的危害，所以在生产及施工过程中应注意防火安全，施工过程应严禁明火。同时，要有人员的健康保护措施，施工应在通风良好的环境条件下进行。

2.施工前的涂料质量准备

高品质的超薄型钢结构防火涂料都是用专门的丙烯酸树脂作为黏结剂的，其料浆的固体含量一般不低于70%（质量分数），其树脂含量不会达到固体质量的20%。就目前国内的生产工艺而言，这类涂料的细度一般为60～90μm，这种涂料在生产过程中会有一定的沉淀，同时在存放过程中还存在沉降现象，尤其是当细度大于90μm时。因此，在施工前必须将涂料充分搅拌，才能将料浆成分均匀地分布涂装在钢构件上。只有这样，才能保证丙烯酸树脂充分地包覆其余各种功能填料，保证涂料形成高质量的涂层，在发生火灾前能牢固地与基材附着，在火灾中显示出足够的防火性能。一般涂料出厂时，固体含量为70%（质量分数）以上时，黏度比较高，在施工前还需要加入5%～10%（质量分数）的溶剂稀释，并搅拌均匀，此时黏度应在150s（涂-4杯）左右。

3.施工器材的质量控制

超薄型钢结构防火涂料大都采用刷涂施工，因此准备干净的小桶和尺寸合适的毛刷对施工质量是很重要的。根据实际经验，小桶以2～4L容积较为合适，毛刷以质量好的空心双排鬃毛刷，即毛刷的毛层较薄并有一定的硬度，毛刷的尺寸大小根据构件截面的大小而定。对较大截面尺寸的钢件，可以选用10～13.3cm（3～4寸）的毛刷，一般情况下，选用6.7cm（2寸）的毛刷即可。

目前，超薄型钢结构防火涂料多为溶剂型，因此在施工中必须严格地避免水分混入料浆中。一旦防火涂料料浆混入水分，溶剂型涂料树脂包容填料的效果将会被破坏，轻则涂料产生溶胀，出现假厚现象，并具有严重的触变性，在刷涂过程中随着刷子的移动不能在工件的表面形成连续、细腻、光滑的涂膜；严重的会变成无法涂刷的渣料或涂刷后形成不平整外观。其附着强度急剧下降，干密度明显上升，干燥后涂膜会开裂。应该提到的是，目前超薄型钢结构防火涂料的溶剂主要是芳香烃，但可以加入一定量的脂肪烃类稀释。脂肪烃类稀料加入过多，会使料浆的表面张力上升，对工件的润湿性能大大下降，从而影响涂层的附着力。施工时，必须遵照施工工艺技术文件要求。考虑到工地条件所限，在施工现场不可能严格地进行称量，因此配料应仔细地逐步调配，通过小样试验取得可靠的试验结果。只有这样，才能保证涂层既有优美的外观，又有优质的防火性能。

4.底漆的选用

防火涂料在火场中保证防火性能的一个重要前提是，在火场中膨胀体不能脱落。这除了与防火涂料配方密切相关之外，与底漆的选择也密切相关。目前，国内在钢构件上使用的底漆大多是醇酸防锈漆。一般来说，单独使用醇酸调和漆防锈寿命不超过3年。防火涂料涂膜有一定的透湿性，所以醇酸调和漆作为底漆不能保证防火涂料牢固附着长达15年以上，而且可能一旦发生火灾，醇酸调和漆达到200℃左右时，即防火涂膜刚刚形成隔热海绵膨胀体时，就会因醇酸调和漆软化而脱落，从而丧失防火性能。甚至在国外检测可以达到90min耐火极限的涂料，因为这个原因在国内检测时还不到30min即发生脱落。根据国内外资料报道和实际工程证明，最好是选用环氧树脂类底漆。

1）选用具有化学保护作用的防锈底漆，如以环氧树脂为主要成膜物，添加氧化锌或磷酸锌为填料的底漆。这类底漆中不含铅、铬等重金属，安全无毒，不会造成环境污染，附着力好，具有良好的化学保护作用，价格也相对便宜。在受火试验中，磷酸盐可于300℃左右剧烈分解，并催化底层防火涂料膨胀发泡形成炭层而隔热，可有效增加涂膜的防火效果。

2）采用具有物理屏蔽作用的防锈底漆，如铁红环氧防锈漆、云母氧化铁环氧防锈底漆、铝粉漆等。这类漆通过良好的屏蔽作用保护基材不受水汽侵蚀，一般可有效使用2～3a。

3）采用具有电化学防锈作用的富锌底漆。当底漆涂层的电极电位比铁元素更负时，钢结构变成阴极，受到电化学保护不会锈蚀。这类底漆是利用锌的电极电位比铁更负的特点来保护基材，可分为环氧富锌底漆和无机富锌底漆。环氧富锌底漆兼顾了环氧树脂的封闭作用和锌粉的电化学保护作用，使得该底漆对钢结构的保护寿命一般可达5～10a。而无机富锌底漆又可分溶剂型无机富锌底漆和水性无机富锌底漆。溶剂型无机富锌底漆对钢结构的保护寿命可大于15a；水性无机富锌底漆保护寿命还更长。相对来说，环氧富锌底漆对预处理的要求要比无机富锌底漆低。从施工、成本等多方面考虑，普通环境下建议采用环氧富锌底漆，在腐蚀环境苛刻、使用寿命长的条件下，建议采用无机富锌底漆。无机富锌底漆本身也可耐500℃高温，在火灾中不会因底漆熔化而导致整个涂层过早破坏。

红丹、铬酸盐等防锈底漆具有良好的化学钝化作用，使用寿命较长，而且红丹漆能耐高温，在火灾中不至于先于防火涂料融化、脱落。但铅系防锈漆、铬酸盐防锈漆的毒性太大，对环境污染严重，近年来已逐渐被淘汰使用。

5.刷涂过程中的质量控制

一般钢结构用防锈漆的干膜厚度为0.1～0.25mm，而超薄型钢结构防火涂料即使是世界上最好的Herbers38091也必须形成2.0～3.0mm的干膜厚度，才能实现30～120min的耐火极限。因此，一般情况下施工人员希望一遍涂刷越厚越能降低施工成本。实际上这样容易造成流挂，影响涂膜的外观；而且在大多数情况下，会由于深层干燥固化过程中的体积收缩，造成涂膜内应力过大，产生开裂。根据经验，在第一遍涂刷时，实际的干膜厚度不应超过0.15mm；在第一遍涂刷12h后，再涂刷第二遍，第二遍厚度一般不应超过0.20mm；再间隔6h后才可以涂刷第三遍，这时才可以达到干膜厚度为0.20～0.30mm。这既可以保证涂膜的外观没有流挂，又可以防止干燥过程中因应力过大造成开裂。

实践证明，按以上要求施工的近百个工程到目前无一因为开裂等问题而被投诉。对德国的Herberes38091涂料而言，每一遍也不宜过厚。北京某工程使用Herberes38091施工时，第一遍涂覆过厚，在到0.8mm以上时还有底漆的红色渗透出来，结合力也不好，改进施工工艺后，第二遍就不再有渗液流出。涂膜达到2.0mm时，外观优秀，附着力强。超薄型钢结构防火涂料的施工过程中，工艺参数还应该根据当时的天气环境，如湿度、温度、空气流动速度等情况加以调整。当温度较高，相对湿度较低或气流速度较大时，可能由于不能形成致密的涂膜而附着力较差；当空气流动速度太大时，表面结膜太快而内部溶剂、稀料蒸发时会产生小气泡。在这种情况下，要适当调整溶剂、增加少量高沸点溶剂或每遍涂膜更薄，间隔加长以保证干膜的质量。事实证明，成膜好的涂膜干膜密度比成膜不好的要高15%～20%。

6.养护过程的质量控制

对超薄型钢结构防火涂料而言，养护过程非常重要，在涂装施工完毕以后，涂膜还不具备足够的耐水性和耐潮性。应该在20℃左右，相对湿度80%以下，养护时间20d以上才能形成具有足够的耐水、耐潮性的干膜。当温度降低或相对湿度高于90%时，这个过程要大大加长，否则涂膜的耐水性将达不到要求。在研制和试验过程中发现，养护不足时，在火场中膨胀体很容易从钢件上脱落下来，使耐火极限大大降低，因此养护过程非常重要。

严格控制超薄型钢结构防火涂料的施工中工艺质量，才能保证超薄型钢结构防火涂料的耐火性能和理化性能。

超薄型钢结构防火涂料施工质量的控制，应该贯穿于涂料准备、器材准备、底漆施工和涂刷工艺、施工后的养护全过程。任何一个环节失去质量控制，都可能导致涂膜理化性能和耐火性能的严重丧失。(www.xing528.com)

7.施工过程中应注意的几个问题

一般施工工序为：先除锈、脱脂，再刷配套防锈漆，最后刷上钢结构防火涂料，直至涂膜厚度符合要求为止。施工中容易出现的漆病有流挂、开裂（龟裂）、针孔、雨斑等。

（1）流挂 涂料涂覆于垂直物体表面，湿膜在涂膜形成过程中受到重力的作用朝下流动，形成不均匀的涂膜，称为流挂。

涂膜流挂主要取决于涂料的内在品质和涂料的流变性能。涂料厂家在涂料生产过程中，往往加入防流挂树脂或者添加适量的流变助剂如有机膨润土等。其防流挂机理为：加入防流挂树脂后，体系形成一种疏松的网络结构。这种网络结构是可逆的，在强剪切力的作用下，结构破坏甚至消失，从而导致涂料黏度下降。当涂料刷上工件后，在充分流平的同时，网络结构又迅速形成，引起黏度的增加，从而防止了湿涂膜的流挂。

对于已确定的涂料而言，涂刷厚度的影响最大，其次是黏度。因此，在具体的涂料施工过程中，稀释剂不宜添加过多，使涂料保持较高的施工黏度，控制好每道涂膜的厚度。

（2）开裂（龟裂） 涂料经过施工后干燥成膜，在短期内或在户外实际使用后，涂膜上出现了裂纹，这一现象称为开裂。根据裂纹的开裂程度和裂纹的形状，一般分为细裂、隙裂、微裂、龟裂、鳄鱼皮裂纹、发状裂纹等。钢结构防火涂料开裂大多发生在涂膜的表面，而以龟裂为最常见。发生开裂的原因主要有以下几点：

1）底面涂层配套不当。在钢结构防火涂料施工中，可选择的防锈底漆有：单组分环氧酯防锈漆、双组分的环氧树脂防锈漆、醇酸树脂类防锈漆。如果选择配套的底漆和面漆涂膜的伸缩性和软硬程度差距大，涂膜内部的收缩力大大超过了涂膜本身的内聚力，就直接导致了开裂的发生。例如，在某一涂装工程的试验中发现，钢结构防火涂料如选择单组分环氧酯防锈底漆来配套，施工时就有开裂现象发生，而选择双组分环氧酯防锈底漆配套，则不会出现开裂现象。

2）面漆中颜料体积分数（PVC）偏高。如果配方设计不合理，PVC值偏高，则配方中颜填料含量偏高，相应地基料物质含量就偏少，从而导致了这一现象的发生。

3）底漆涂层未干透就进行施工。如果底漆涂层未干透就进行面漆施工，由于底面复合涂层的应力不一致，造成了面漆涂层的开裂。钢结构防火涂料某次在四川地区施工时，施工人员未考虑到当时空气湿度大这一气候条件，底漆施工后24h就开始面漆的施工，底漆涂层没有充分干透，结果面漆涂层就出现开裂现象，所幸当时刷涂的面积小，立即停下来，等底漆涂层充分干透后再进行面漆施工，有效地避免了这一现象的发生。

4）面漆涂得过厚。面漆涂得过厚或面漆涂层的户外耐候性差等，都可能导致开裂的发生。

要有效地预防开裂这一现象的发生，需要合理选择配套的底面漆；面漆的PVC值要适中、合理，要等底漆涂层充分干透后进行面漆施工，而面漆尽可能不要刷得太厚。

（3）针孔 涂膜干燥后，在涂膜表面形成针状小孔，严重时针孔大小似皮革的毛孔，这一现象称为针孔。主要原因是涂料刷得太厚，其次是溶剂挥发得太快。在闪干过程中10～15min，涂料表面黏度已相当大，相对较多的溶剂被封在涂膜里，由于其快速挥发而形成逃逸通道，溶剂顶破涂膜就形成了针孔。

防治对策是根据溶解度参数理论严格选用涂料中的混合溶剂，使其挥发速度得到平衡。在涂料中添加适量的流平剂，有利于消除针孔。其次，要严格控制施工黏度，并适当选用挥发速度较慢的稀释剂，使得涂膜表面有充足的时间来流平。另外，已产生絮凝的涂料更易出现针孔现象，应禁止使用。

（4）雨斑 涂膜在户外老化阶段，受到雨淋或雨露的浸渍使涂膜产生斑点的现象称为雨斑，主要原因是涂膜的耐水性差，防治对策是在涂料中添加硅氧烷类防水助剂，从而提高涂膜的憎水性。

（5）涂膜太薄 钢结构喷涂防火涂料的目的是为了提高钢结构的耐火极限。钢结构耐火极限的性能指标与涂膜厚度密切相关。同种类的防火涂料，喷涂的涂膜厚度不同，其耐火极限也不一样。如钢结构的涂膜厚度不按设计要求喷涂，钢材的耐火极限就不可能达到消防的要求。

（6）喷涂表面有乳突 为了确保涂膜表面均匀平整，喷涂厚度又要符合要求，喷涂后的涂膜，应剔除乳突，确保均匀平整。

（7）室内涂料不能于室外使用 室内涂料在耐候性、耐曝晒性、耐洗刷性等各方面都不能满足室外使用的要求。室内型涂料于室外使用，会导致涂膜渗水、溶胀、鼓泡乃至于脱落等质量问题。

（8）防火涂料与底漆、面漆相容配合性能 配套涂装体系的稳定性直接关系着涂装质量，许多资料也介绍了一些配套选择经验，推出了一些具体配套组合方案。但是针对防火保护而言，防火涂料实际应用的时间还不长，应用中应尽量选择理论上配套性较好的品种。

（9）防火涂料施工队伍专业化 防火涂膜质量好坏由涂料质量与施工质量决定，施工质量也是很重要的一方面。防火涂刷技术要求较高，不能按照普通油漆施工方法进行施工，施工人员必须掌握相应的专业知识。

（10）施工安全性 防火施工一般均是高空作业。一些施工队伍安全意识差，常出现一些高空作业事故。油性防火涂料施工，还必须保证在通风、无明火的环境中进行。