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水泥基厚型鋼結構防火涂料的開裂問題,水泥基厚型鋼結構防火涂料在實際應用過程中存在涂層開裂問題,開裂的涂層將加速涂層老化,降低涂層耐火性能
2019年12月11日    閱讀量:11373    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

0 引言

水泥基厚型鋼結構防火涂料是以水泥作為粘結劑,與珍珠巖、蛭石等礦物材料拌和而成的耐火隔熱材料,國內厚型鋼結構防火涂料耐火極限可達3 h,優于薄型和超薄型鋼結構防火涂料產品,因此該產品廣泛應用于耐火等級設計較高的鋼構件及具有烴類火災危險的石化行業。


水泥基厚型防火涂料施工過程中的開裂現象由來已久,但關于其成因及解決方法的研究并不多,在參閱相關文獻[1-2]的基礎上,在此根據實踐經驗分析開裂問題的起因、危害及解決方法。


1 開裂的起因和危害

水泥基厚型防火涂料在施工現場按比例加水拌和后,細小的水泥粒子即被水包圍,其表面的礦物質很快就會與水發生水化和水解作用涂料在線coatingol.com。當施工人員將涂料噴涂到已做防銹處理的鋼構件表面之后,由于水泥與水之間的作用,涂料逐漸轉化成一種凝膠體,隨著水化水解作用進一步向水泥顆粒內部深化,凝膠體也逐漸硬化,裹挾住其他隔熱骨料形成具有良好粘結能力的涂層。


如果水泥的水化和水解作用不完全或者受到了抑制,就會影響后續的凝膠化和硬化過程,使得隔熱骨料得不到有效包裹,產生開裂。開裂的涂層將給防火安全帶來隱患。一方面,開裂的涂層在未發生火災時容易從開裂處吸潮,與空氣中的二氧化碳、二氧化硫等腐蝕性物質產生作用從而加速涂層的老化;另一方面,開裂涂層受火時,細微裂紋在火焰作用下形成裂縫,火焰有可能從裂縫處直接作用于基材,使得鋼材局部快速升溫并到達其耐火極限,從而導致整個鋼結構塑化,失去承載能力。


2 開裂的解決辦法

厚型涂層開裂是有害的,因此必須解決,出發點大致分為以下兩個方面。

2.1 從配方出發考慮

(1) 水泥的比例、規格及輔助粘結劑

水泥基厚型防火涂料以水泥為粘結劑,雖然提高隔熱材料加入量可減少涂層總體密度,減輕鋼結構載荷,同時增加涂層耐火性能,但隔熱材料在配方中所占比例過多時,會使得水泥無法對其形成有效包裹而導致開裂。另一方面,如果配方設計時僅使用少量蛭石、珍珠巖等絕熱性能極佳的顆粒狀材料,可保障涂層的附著力,但隔熱材料用量過少將導致涂層脆裂性傾向的增加。


因此合理的配方設計是解決涂層開裂首先必須要考慮的問題,典型的水泥基厚型鋼結構防火涂料的配方中,水泥用量為40%~45%(質量分數),此時涂層開裂與脆裂的關系能得到有效平衡。作為水泥特殊制品的水泥基厚型鋼結構防火涂料,涂料固化過程是水泥水化和水解過程與水的揮發作用的動態平衡過程,如果外力破壞了這一平衡過程,如水分揮發過快而導致水化和水解不完全,就會造成涂層的開裂。


選用水化熱較低的水泥、減少水泥促固劑的用量以及采用輔助粘結劑,如滑石、硫酸鈣、碳酸鈣、膠粉等替代部分水泥,這些措施將不同程度地減緩水泥固化收縮作用,有利于水泥水化和水解作用的進行,從而減少涂層開裂的趨勢。

(2) 加入纖維

通過加入纖維來抑制涂層開裂是非常有效的辦法,通過加入纖維,一方面能夠釋放涂層由于固化收縮產生的內應力,使得體系的應力狀況得到改善,從而降低開裂產生的可能性;另一方面可以增加涂層的韌性,并阻止細小裂紋進一步發展成為裂縫的趨勢。


纖維的加入方式可分為生產時加入和涂裝時加入兩種,生產時加入可有效控制纖維的加入量,但是為了使纖維分散均勻需要分批加料和延長混合時間;如果在涂裝時加入,那么纖維首先應當加入水中分散幾分鐘,然后再加入防火涂料中混合,這種加入方式操作簡便,但現場加料時纖維的加入比例往往得不到有效保證,如果纖維量加入過多就會增加噴涂堵槍的可能性,這一點在實際應用時要注意。通常加入聚丙烯纖維(PP纖維)來抑制涂層的開裂問題。

2.2 從施工出發考慮

業內常言道:三分涂料,七分施工,足見施工對于涂料產品的重要性。這句話也同樣適用于水泥基厚型鋼結構防火涂料。在涂料涂裝過程中,根據施工現場天氣條件選擇適當的施工方法有助于消除涂層缺陷,對于開裂現象而言,溫度、濕度和風力的影響比較明顯。

(1) 涂層保濕

在風力較大、空氣濕度低(相對濕度40%以下)的施工條件下,涂層內水分揮發較快,這就打破了水泥水化和水解與水分揮發的動態平衡過程,若水泥的水化和水解作用不完全,涂層整體結合力將下降,從而產生開裂。為了避免這一問題的出現,在實際操作過程中可以采取涂層灑水或表面用塑料膜等遮蔽的措施來防止由水分散失過快導致的開裂,下道涂層施工前也可于上道涂層先灑水增濕后施工。對于夏季高溫氣候的施工,應盡量避開中午前后時間段。

(2) 涂裝間隔把控

在高溫低濕的涂裝環境下,應該根據實際情況縮短涂裝間隔,以有效控制并保證涂層粘結力及各涂層的水分。涂裝間隔包含兩個方面的內容,一方面是涂料加水混合后到施工的時間,另方面是每道涂裝的間隔。對于涂料加水混合后的擱置時間,施工時應該根據施工量和工人數,合理確定每一釜粉料的加入量,涂料加水攪拌均勻后不宜擱置時間太長,防止水泥初凝吸水后的放熱作用導致

的稠化和粘結性下降問題,以及因此而導致的涂層開裂。對于每道涂裝的間隔,前后兩道間涂裝間隔過短不利于上一道涂層的有效附著,影響涂層整體附著力和強度;涂裝間隔過長則涂層內水分含量少,此時下道涂料噴涂或抹涂上去后,底涂會吸附上層的水分,導致上層涂料水分過早損失,容易產生開裂,施工間隔的把控以涂層表面達到3~4 成干為宜。

(3) 涂裝厚度控制

施工時,建議施工人員按照涂料供應商提供的施工指導書嚴格控制每道涂裝厚度。一次施工時過厚涂層表面易產生氣泡,同時因自身收縮不均勻使得收縮應力積累將會產生裂紋。


3 結語

水泥基厚型鋼結構防火涂料的開裂問題涉及到涂料配方設計、涂料生產及施工等各個環節的因素,因此在施工過程遇到涂層開裂問題時,除了統籌考慮以上提到的涂料配方和施工控制外,對于涂料生產質量控制、施工人員的現場技術指導和實時涂裝質量監管也是必要的。


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