超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的研究

随着我国经济的发展,钢结构这种建筑结构形式以其质量轻、承载力大、施工简便、布局灵活等特点广泛应用于超高层建筑、体育馆和大型厂房等建筑中。由于无保护层的钢结构存在耐火性差、易腐蚀的缺点,发生火灾时极易倒塌,而防腐处理不当也会大大折减钢结构建筑的使用寿命。因此,钢结构建筑防火、防腐问题备受人们的关注[1-3]。一般膨胀型防火涂料因涂膜粗糙、疏松而极易造成渗水、透气,而涂层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀的诱因。一旦钢结构锈蚀,防火涂层就会龟裂、脱落,从而失去防火保护作用。为此,我们研究了一种用于超薄型钢结构防火涂层表面的水性防腐罩面漆,其涂层具备致密、坚韧、疏水性强、硬度高、附着力和防腐性能好、电阻大等特性,能有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等,起到物理防锈及电化学防锈作用,延长防火涂料使用寿命,有效解决钢结构建筑的防火、防腐问题[4-5]。

1 试验
1.1 主要原材料与试验仪器
纯丙乳液(1100)、苯丙乳液(JK-1)、有机硅乳液(HG-54C),陶氏化学;钛白粉(R-706)、云母粉(1250 目)、沉淀硫酸钡,上海双达化工有限公司;消泡剂、防霉剂等助剂,市售。
水性超薄型防火涂料,自制。GFJ-0.4 型高速分散机、STM-III 型斯托默黏度检测仪:上海现代环境工程技术有限公司;防火时间测试装置:自制。
1.2 基础配方
超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的基础配方见表1。

1.3 防腐罩面漆及样板的制备
按配方依次称取去离子水、成膜助剂、防霉剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、云母粉和硫酸钡,高速分散45 min,加入玻璃珠再高速研磨15 min 后,在低速搅拌下加入乳液及助剂,分散均匀后,过滤、包装。将制得的防腐罩面漆涂于涂有防火涂料(自制)的钢板(200 mm×200 mm×2mm)上,室温下养护7 d,用m(松香)∶m(石蜡)=1∶1 的混合熔融物封边。
1.4 物理性能测试
1.4.1 耐曝热性
将制备的样板垂直放置在(50±2)℃的烘箱中,720 h 后取出,观察涂层,应均匀细密、无龟裂纹及起泡现象。
1.4.2 耐湿热性
将试板垂直放置在相对湿度为(90±5)%、温度为(45±5)℃的恒温恒湿箱中,504 h 后取出,垂直放置在无阳光直射的室内干燥,观察涂层,要求表面均匀致密、无龟裂纹和起泡现象。
1.4.3 耐酸耐碱性
将样板的2/3 分别垂直浸入5%盐酸和5%氢氧化钠水溶液中(标准要求酸、碱溶液浓度为3%),浸泡360 h 后取出,垂直放置在空气中让其自然干燥,观察样板表面。
1.4.4 耐盐雾腐蚀性
按GB 10125—1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》规定进行试验,经过50 次循环试验后,取出试板垂直放在不受阳光直射的环境中自然干燥,观察涂层。
1.4.5 耐火性能
按GB 14907—2002《钢结构防火涂料》进行试验,涂层厚度为(2.00±0.20)mm。

2 结果与讨论
2.1 罩面漆乳液种类对涂层防腐性能的影响
研究了分别以纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液为成膜物质时涂层的耐酸、耐盐水及耐盐雾性能,结果见表2。
表2 涂层的耐酸、耐盐水及耐盐雾性能

从表2 可以看出,当以硅丙乳液为成膜物质时,耐酸性和耐盐雾性试验时涂层都有起泡现象。当以苯丙乳液为成膜物质时,耐盐性和耐盐雾性能表现良好,但耐酸性试验时涂层有起泡现象。以纯丙乳液为成膜物质时,涂层在耐酸、耐盐和耐盐雾性能试验中均无异常,具有优异的防腐性能。因此,本文选择纯丙乳液作为超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的主要成膜物质。
2.2 罩面漆对涂层防火性能的影响
对未涂罩面漆(1#)和涂有罩面漆(2#)的钢结构防火涂层的防火性能进行比较,主要性能见表3。图1 为未涂罩面漆的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层的状态,图2 为涂有罩面漆的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层的状态。
表3 涂层的防火性能


图1 未涂罩面漆的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层状态


图2 涂有罩面漆的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层状态
从表3 可以看出,1# 和2# 两个样品的耐火时间、发泡倍率和发泡时间大致相当。从图1 和图2 可以看出,1# 和2# 的发泡层状态和结构也无明显差异。因此,配套专用防腐罩面漆对防火涂层本身的防火性能影响不大。
3 防火涂料的性能
在之前研究水性超薄型钢结构防火涂料的基础上,结合本文研究的专用防腐罩面漆形成的防火防腐复合涂层,按JG/T 224—2007《建筑用钢结构防腐涂料》和GB 14907—2002《钢结构防火涂料》进行性能测试,结果见表4。

注:①梁试件最大挠度≤L0/20=281.5 mm(L0 为试件计算跨度,L0=5630 mm)。
4 结论
(1)超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的成膜物质采用纯丙乳液时,涂层具有优异的防腐性能。
(2)涂有防腐罩面漆的防火涂层与未涂防腐罩面漆的防火涂层的防火性能相当,配套专用防腐罩面漆对防火涂层本身的防火性能影响不大。
(3)本文研究的配套专用防腐罩面漆与之前研究的水性超薄型钢结构防火涂料形成的防火防腐复合涂层的性能符合JG/T 224—2007 和GB 14907—2002 标准要求。

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