摘要：防腐与防火是工业建筑设计重要的一环，本文对工业建筑的防腐涂装与防火涂装进行了分析，并提出了设计中的相关注意事项。
关键词：防腐涂料；防火涂料；耐火极限；涂装；
一、前言
钢结构具有强度高、质量轻、抗震性能好、施工速度快、可回收的特点，在工业与民用建筑中得到了广泛应用，特别适用于大跨度公共建筑、超高层建筑、重型工业类建筑。
钢材也存在耐腐蚀性差的缺点，容易因锈蚀而降低结构的承载力和使用寿命，据不完全统计，每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的４％。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，也给结构的安全带来隐患，由于钢锈蚀而导致的工程事故也屡见不鲜。钢结构也存在耐火性差的缺点，裸露钢构件的耐火时限仅为15min~20min，当温度超过400℃后，其屈服强度及弹性模量开始急剧下降；当温度超过650℃时，钢材已基本丧失大部分强度。
二、钢结构防腐设计
1.腐蚀原理
钢铁的腐蚀是自发的、不可避免的过程，但也可控的。常温下钢铁的腐蚀绝大多数是电化学腐蚀的过程。钢结构在常温大气环境中使用，钢材受大气中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。大气的相对湿度在60％以下时，钢材的腐蚀是很轻微的；但当相对湿度增加到某一数值时，钢材的腐蚀速度突然升高，这一数值称为临界湿度。常温下，一般钢材的临界湿度为60％～70％。
钢结构的腐蚀环境主要为大气腐蚀，大气腐蚀是金属处于表面水膜下的电化学腐蚀过程。当空气被污染或在沿海地区空气中含盐时，临界湿度都很低，钢材表面容易形成水膜。大气中的水分吸附在钢材表面形成的水膜是造成钢材腐蚀的决定因素；大气的相对湿度和污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素。
2.防护方法
根据钢材腐蚀的电化学原理，只要防止或破坏腐蚀电池的形成或强烈阻滞阴、阳极过程的进行，就可防止钢材的腐蚀。常用的保护层有以下几种：
（1）、金属保护层：金属保护层是用具有阴极或阳极保护作用的金属或合金，通过电镀、喷镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面形成金属保护层（膜）来隔离金属与腐蚀介质的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止腐蚀。
（2）、化学保护层：通过化学或电化学方法使钢材表面生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属的接触，来防止对金属的腐蚀。
（3）、非金属保护层：用涂料、塑料、搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，使金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属的腐蚀。
3.影响防护效果的因素
（1）、钢材构件表面污染物的含量是影响大气腐蚀程度的重要因素，表面污物的存在会严重影响涂料在钢材表面的附着力，并使漆膜下的锈蚀继续扩展，导致涂层失效或破坏，无法达到预期的防护效果。除锈效果不同的基层，其涂层使用寿命的差别可达2~3倍。
（2）、防腐涂料
工业建筑目前通常的钢结构防腐做法就是在钢结构表面涂刷防腐涂料。防腐涂料一般由底漆、中间漆和面漆组成。底漆中粉料多，基料少，成膜粗糙，要有好的附着力；底漆有阻蚀性颜料，可以阻止锈蚀的发生，有的还能对金属起钝化和电化学保护作用，防止生锈。防腐中间漆应有优异的屏蔽功能，同时与底漆和面漆具有良好的相容性。防腐蚀面漆则粉料少，基料多，成膜后有光泽，主要功能是保护下层防锈漆，防腐面漆的漆膜应致密，对环境介质应具有耐腐蚀性，用于室外时应具有有量的耐候性。
钢结构的防腐涂装设计，不能仅考虑初期投资成本，而忽视了后期的使用、维修费用，直接导致钢结构的耐久性的境地和最终成本的增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆防腐涂装考虑建筑全生命周期内的成本，有针对性的选用防腐涂料和防腐涂层厚度，使防腐设计更科学合理，对永久型承重构件采用严格的除锈标准和长效防护方案。
三、钢结构防火设计
钢结构防火涂料是施涂于建（构）筑物的表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。钢结构防火设计的实质是：选定保护材料及所需厚度，从而使结构在火灾中的升温不超过其临界温度而确保耐火稳定性。防火设计的目标就是使结构构件的实际耐火时间大于或等于规定的耐火极限。
１、钢结构防火涂料的分类
钢结构防火涂料的类型可根据不同的方法来定义：从分散介质来分，可分为溶剂型和水基型钢结构防火涂料；从使用场所来分，可分为室内和室外钢结构防火涂料；根据防火机理分，可分为非膨胀型和膨胀型钢结构防火涂料；根据涂层厚度来分，可分为厚型、薄型、超薄型钢结构防火涂料。
２、几种常用的钢结构防火涂料
（1）厚型钢结构防火涂料也称为非膨胀型防火涂料，主要是由无机隔热骨料和胶结剂加化学助剂等配制而成，涂层厚度在8mm～50mm，这类钢结构防火涂料的耐火极限可达0.5～3小时，耐老化性能好。在火灾中涂层不膨胀，依靠材料的不燃性、低导热性或涂层中材料的吸热性，延缓钢材的温升，保护钢件。该类钢结构防火涂料施工采用喷涂，一般多应用在耐火极限要求2小时以上的室内钢结构上。
（2）薄型钢结构防火涂料也称为膨胀型防火涂料，是由粘接剂、催化剂、发泡剂、碳化剂及填料等配制而成，涂层使用厚度在3mm～7mm，耐火极限一般在2小时以内。该类涂料受火时能膨胀发泡，以膨胀发泡所形成的耐火隔热层延缓钢材的温升，保护钢构件。
（3）超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的钢结构防火涂料，这类钢结构防火涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热层。与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比，超薄型膨胀钢结构防火涂料粘度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出优点。
四、工业建筑防腐与防火需要注意的问题
1 工业建筑防腐设计注意的问题
（1）、考虑结构所处的使用条件及选用涂料的范围的一致性，根据腐蚀介的情况（种类、温度和浓度）气相或液相，湿热地区或干燥地区等条件进行选用。
（2）、考虑施工条件的可能性。有的宜刷涂，有的宜喷涂，有的自然干燥成膜等等。对于一般情况，宜用干燥、便于喷刷的冷固型涂料。
（3）、考虑涂料的正确配套。由于大部分涂料是有机胶状物质为基料，涂料每涂一层结成薄膜后，难免有许多异常细小的微孔，腐蚀介质仍有可能渗入侵蚀钢铁。因此，目前涂料的施工都不是涂单层，而是涂多层，目的在于将微孔减少到最低限度。
2、工业建筑防火涂料设计注意的问题
（1）、工业建筑领域较多，不同行业对建筑物的防火的要求有所不同，如冶金、化工、有色、煤炭、电力等行业根据行业特点，编制有行业的防火规范，设计中也需要严格遵守。
（2）、钢结构构件的耐火极限是关系到结构安全的重要指标。对钢结构工业厂房，柱间支撑的耐火极限要求与柱相同，屋面支撑的耐火极限与屋面梁相同。当吊车梁兼做厂房柱的侧向支撑构件时，吊车梁的耐火极限应与柱相同。屋面檩条分为两种情况，第一种当屋面檩条仅作为压型钢板的支承作用，而对主结构影响很小，可不刷防火涂料；第二种屋面檩条除了作为无面压型钢板的支承构件外，还兼做屋面承重构件的侧向支撑系杆，作为主厂房重要的支撑杆件，其耐火极限与屋面承重构件相同。
（3）、需要特别注意防腐漆与防火涂料的相溶问题，同时要控制底漆和中间漆的厚度，避免由于防腐底漆。中间漆的高温变性导致防火涂料脱落；避免面漆过厚、过硬而影响膨胀性防火涂料的发泡膨胀。
（4）、目前工程常用的膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料的材料组分、防腐蚀性能和密实防渗性均无法代替防腐涂料。在需要刷防火涂料的钢结构表面均应按要求进行除锈和防腐，在底漆和中间漆施工完成后再涂刷防火涂料，并应根据建筑所在的环境选用合适的面漆。
工业建筑防腐与防火关系到建筑的安全，设计中应得到充分的重视。合理的设计不仅能保证保证结构的安全，还能节省建筑物的总投资。同时，防腐涂料和防火涂料具有一定的寿命，在建筑物的全生命周期内应得到不断维护。随着新材料的发展，期待具有优异防腐性能的防火涂料出现。
参考文献
[1]《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046-2018，中国计划出版社
[2]《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017，中国计划出版社
[3]《钢结构设计手册》，但泽义主编，中国建筑工业出版社，2018
[4]《钢结构防腐蚀和防火涂装》，刘新、时虎编著，化学工业出版社，2005
论文作者:英强1,王涛2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/30
标签：钢结构论文; 耐火论文; 钢材论文; 防火涂料论文; 涂层论文; 工业建筑论文; 保护层论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;