超高层钢结构厚涂型防火涂料防开裂控制

温州***中心250米以上高空钢结构厚型涂防火涂料防开裂控制【摘要】介绍温州***中心250米以上高空钢结构厚型涂防火涂料针对不同的气候特点及特殊部位在施工过程中的采取一系列措施防止开裂控制，为今后类似工程提供了技术积累和经验，具有一定社会价值和经济价值。【关键词】250米钢结构厚型防火涂料实施开裂施工效果工程概况1.1工程简介本工程地下四层，地上74层，建筑高度333.33米，建筑面积25万平米，是浙江省第一高楼、是全国钢筋混凝土筒中筒结构第一高楼。顶部以含苞欲放的钢结构花蕾为造型，***中心主要分为裙房和主楼两部分。裙房部分的第1层至第8层为国内大型百货商场，主楼1层至5层是世界名牌精品商场，6、7层是娱乐休闲中心，8层至51层是办公写字楼，52层以上为超五星白金级酒店，顶部二层为休闲观光层，可以俯瞰市区全面貌。1.2顶部钢结构特点与难点标高248.650m～310.134m外围均为钢结构莲花瓣造型，高度61.484米，总重量约1600吨，结构造型复杂，采用箱型截面为主的桁架连接形式，桁架构件放射形交错相交形成莲花瓣的外形，构件数量多达2309个，规格不一，最大构件重5.4吨，规格为13748（长）×480×480，最小构件重32.6kg，规格700×200×200，在250米以上，顶部风荷载比较大，能达到9.0KN/m2。如图1图1顶部钢结构立面图1.3厚型防火涂料介绍本工程最终确定选用北京****三旗涂料有限责任公司生产26mm厚的厚型防火涂料（耐火极限3h）。该防火涂料主要特点如下：采用特制膨胀防火保温材料、无机粘接剂及阻燃防火添加剂复配而成，具有无毒、无污染、无刺激性气味、无腐蚀性成分、无石棉组份，属于环保型防火涂料。平时也具有吸音、减噪作用，冬季又具有防结露作用。抹完后外观平整，其装饰效果好、耐水性好。2钢结构厚型防火涂料施工整体部署结合近几年的实际应用情况，根据该防火涂料的性能特点及施工工艺，在一般环境下，施工过程中经常出现开裂严重，甚至脱落的质量问题，且得不到较好的控制。针对本工程顶部钢结构防火涂料在250米以上高空施工的特殊环境，表面开裂严重的质量问题，更是防火涂料质量控制的一个难题，须对此进行调研和攻关。由于本工程创国家优质工程，为了确保防火涂料不严重开裂，利用PDCA工具方法，计划在66层东西先进行样板施工，完成三周后调查出现严重裂缝的原因，分析确定具体要因，制定相关的对策措施，效果检查并采取巩固措施。3钢结构厚型防火涂料现状调查3.1顶部钢结构防火涂料在大面积施工前，选择66层东、西立面作为两块样板，样板施工完成三周后，组织各区域工程师、技术员、质量员、施工队主要管理骨干、厂家技术人员及监理工程师，进行了现场实地调查，结合本工程的实际情况、以往工程通病进行分析，召开研讨会，对大家所提出的问题进行总结、归纳、整理，调查结果如下：表1屋顶钢结构厚型防火涂料开裂问题调查表序号调查项目及部位频数频率（%）1轻微开裂：裂纹宽度小于0..5mm柱四个大面33.8柱梁转角11.2梁底面56.2梁两侧面33.8梁顶面11.2小计N1=13162一般开裂：裂纹宽度0.5mmm～1mm柱四个大面45.0柱梁转角33.8梁底面911.2梁两侧面1012.5梁顶面22.5小计N2=28353严重开裂：裂纹宽宽度大于1mm柱四个大面810.0柱梁转角78.8梁底面1012.5梁两侧面1215.0梁顶面22.5小计N3=3949合计N=803.2根据以上统计表，绘制如下饼分图:裂纹宽度小于裂纹宽度小于0.5mm裂纹宽度0.5mm～1mm裂纹宽度大于1mm图2屋顶钢结构厚型防火涂料开裂问题饼分图根据上述开裂问题饼分图，可以看出钢结构厚型防火涂料开裂主要表现为严重开裂，占整个不合格点数频率的49%。项目部团队运用头脑风暴法进行分析，对各种原因反复进行了讨论，经汇总归类，绘制了如下因果图：防火涂料裂缝防火涂料裂缝粘结强度不够施工配合比不合理分层施工间隔参考时间不适用材料粘结强度不够涂层失水过快工人操作不当干缩变形不均匀工人责任心不强检查不及时、无力度方法现有施工工艺问题现有施工工艺问题涂料搅拌后留置时间过长环境自然条件影响人员技术交底不到位养护不到位涂层厚度不均匀细部处理不密实质量管理不到位图3防火涂料开裂因果图4影响钢结构厚型防火涂料严重开裂要因确认根据上述因果图找出影响主要质量问题的末端因素，分析并进行要因确认。4.1自然条件的影响：因250m以上高空风力要比50m以下高空大2-4级，同时由于地区、季节差异，空气湿度相差甚多，直接影响了涂料层水分损失速度不一。确定要因。4.2细部处理不密实：构件转角处、异型构件及结合处细部处理不及时、不密实，会因干缩变形不均匀，而出现不同程度的开裂，但出现数量极少。确定非要因。4.3技术交底不到位：通过对管理人员和操作工人调查，都是第一次沿海地区施工250m以上高空钢结构防火涂料，具体需注意细节问题不是很清楚。确定要因。4.4涂层厚度不均匀：只要控制好每遍涂层的抹涂厚度、保证均匀和配合比计量准确并搅拌均匀就可控制，不是大面积裂缝的主要因素。确定非要因。4.5现有施工工艺问题：此品牌防火涂料在北方地区经常使用，在南方沿海地区，尤其250m以上高空未曾用过，相应的配合比、分层施工时间等均应有所不同。确定要因。4.6质量管理不到位：由于工期的紧迫需要，要求改进以往的质量检查方法，适应特殊部位、特殊工序的质量管理，实际未能同步。确定要因。4.7涂料搅拌后留置时间过长：涂料搅拌后长时间留置，会因所含水份的损失而降低其粘结强度。但一般工程，此种原因也存在，现场施工管理人员普遍关注，不是主要问题。确定非要因。4.8养护不到位：养护不到位只是加快施工缝涂层出现干缩变形程度不同，不是产生开裂的主要因素。确定非要因。5钢结构厚型涂料防开裂实施对策5.1针对自然环境条件的影响，采取以下措施1、综合分析温州气候特点（1）温州地区每年7月-9月为台风季节，台风形成前一般为强热带风暴，中心最大风力在12级以上，同时会带来强降雨，将严重影响现场施工。（2）夏季气候以干热为主，冬季气温较北方地区偏高，无冬季施工。（3）每年3月-4月为梅雨季节，气温较低，长期连续以雨天为主，空气湿度较大，一般均在70%以上。2、实测作业面主要指标：温度、湿度、风力经过统计、比较，得出结论：（1）250m以上高空作业面实际风力比50m高以下风力大2-4级，能达到6-9级；（2）冬季雨天较少，作业面空气湿度仅有30%-40%左右。3、主要应对措施（1）台风季节，专人关注天气变化，提前做好防范措施，尽量减少施工作业。（2）在风力较大，空气湿度40%以下时，采取控制每遍涂层施工时间最多不超过2小时，就紧接着按第一遍抹涂顺序依次进行下一遍抹涂，保证三遍涂层都能这样连续循环进行，直至抹完为止，这样有效控制并保证防火涂料各涂层内的水份，不会在涂料初凝前过早损失，使得各层涂料能完全结合并达到强度，避免开裂或者采用塑料薄膜覆盖等保湿措施。（3）在空气湿度﹥70%以上时，适当延长每遍涂层施工间隔时间，以涂层表面达到3-4成干为宜，采用彩条布针对性封闭。5.2针对现有工艺存在的问题，采取措施1、调整施工配合比与构件基层表面粘接用的第一遍底涂为喷涂2mm厚，厂家所推荐的底涂喷涂配合比与中间涂层的配合比均相同。实际构件整个涂层的重量均需要依靠所喷的第一遍底涂与构件基层表面的粘接力来承受，应该要比中间涂层的粘接力都要大。如稍有震动，有可能因粘接强度不够而导致底面涂层开裂、空鼓、脱落。实施：对底涂配合比进行适当调整，根据多次实验，适当增加底涂内的胶水用量，来增强涂层与钢构件的结合力，避免导致开裂、空鼓和脱落。（配合比由原先的胶水:涂料:水=2:3:1调整为3:3:1）2、分层施工间隔参考时间不适用按照厂家的工艺要求，每遍涂层间隔时间为8-24小时，方可进行下遍涂层施工，我们分别按间隔8h、12h、18h、24h进行下一遍涂层施工，最后均出现不同程度的开裂。而且间隔时间越长，开裂越严重。实施：根据现场实际施工试验可知，如果涂层表面达到7-8成干或达到基本干燥状态时，就很难避免出现开裂现象，通过多次试验和进一步实践摸索，当上一遍涂层达到4-5成干燥状态时（大约间隔4-8小时左右），只要下遍涂层能抹上去，表面不起泡和不脱落为宜时，即可对下遍涂层进行大面积施工，这样也确保了中间涂层内的水份不宜过早挥发，此时防开裂效果最好。5.3针对技术交底不到位，采取的措施1、制定方案前，请防火涂料厂家专业技术人员及专家到项目部进行讲座培训和现场指导，使各级管理人员掌握防火涂料施工的理论和现场施工技术。2、完善技术交底制度，明确技术交底责任人。项目工程师及技术人员对现场相关工长进行书面技术交底；工长对施工班组长进行书面技术交底；施工班组长对工人进行书面技术交底。做到交底内容详细全面，对现场施工有针对性、指导性，交底书各级签字齐全。3、根据其他不同情况，采取的针对性方法（1）施工缝留设位置不合理构件转角处涂层留置施工缝后，该施工缝位置的干缩变形起初并不明显，随着时间的延长、风力变化及气候干燥等因素影响，会逐渐出现施工缝处的干缩变形、开裂，同时伴随涂层内水份的快速挥发，裂缝逐步加大，最大开裂宽度能达5mm，并逐渐由涂层表面向涂层内部延伸，最多延伸深度达25mm，最终导致该部位严重开裂和大面空鼓。要求：尽量不要留设施工缝，在特殊情况下，不可避免时，可沿构件垂直方向留设，这样可避免大面积出现开裂和空鼓，严禁留在沿构件顺长方向的转角处。在处理施工缝时，先用切割机将开裂和空鼓处涂料全部切除，并提前浇水充分湿润，再进行修补，修补后还需要及时洒水、覆盖养护，使水分不过早流失，确保涂料进行正常初凝和完全硬化，达到强度要求。（2）构件转角处、异型构件及结合处细部处理不密实构件转角处、异型构件及结合处细部处理不及时、不密实，会因干缩变形不均匀，而出现不同程度的开裂。要求：对工人技术交底要到位，同时应加大检查和整改力度，严格控制并掌握好细部压实最佳时间、力度。（3）操作顺序不合理对于矩形构件，如果采取两面对称同时抹完三遍后，再抹剩余的两面，这样构件会沿顺长方向在转角处出现施工缝，随着时间的延长出现干缩变形不均匀而导致开裂。要求：为了减少或避免施工缝的产生，每遍涂层应从任意一面的三分之一处按顺时针或逆时针定向依次定向抹完，再按上一遍涂层抹涂顺序依次进行下一遍涂层的施工，直至达到设计厚度。（4）一次抹涂过厚一次抹涂厚度过厚，构件防火涂层表面易产生气泡，同时因自身收缩不均匀，产生收缩应力，出现裂缝。要求：每一位施工人员准备检查厚度用的钢针和卷尺进行自控，项目管理人员进行过程跟踪检查，严格控制每遍涂层厚度为7-9mm，到最后一遍再控制其总厚度达到26mm，确保其中间涂层厚度均匀，避免产生气泡和因收缩不均匀而导致的开裂（5）涂料搅拌后，留置时间过长涂料搅拌后，在初凝过程中会蒸发大量水份，使得稠度随时间的延长而逐渐由稀变稠。如果留置时间过长，会因内部所含的水份损失太多而损失粘接性，降低其粘接强度，从而导致局部开裂和空鼓。要求：根据施工人数，合理确定每机涂料搅拌量、搅拌间隔时间，严格控制每机涂料搅拌后的留置时间最多不能超过1.5h。严格控制并掌握好每机用水量。当气候干燥时，适当增加用水量。当空气湿度相对较大时，适当减少用水量。（需增减用水量时，技术人员现场指导）5.4质量管理不到位，采取的措施：1、根据考核，确定各名工人的工作部位，突出技工的工作能力要求，改变以往一味的低成本、廉价劳动力的用工观念。2、改进传统的三检制度，提高工作效率，将质量检查贯穿于施工始末，既保证质量，又确保进度。3、日常检查中，严格控制各道工序施工时间、间隔时间，确保各涂层施工质量。6钢结构厚型防火涂料完成效果通过项目部组织相关攻关活动，有效解决了本工程在250米以上高空钢结构防火涂料严重开裂的质量问题，对于一般裂缝也得到有效控制。施工完毕后，对防火涂料的裂缝进行了检查，严重裂缝出现率为0%，一般裂缝平均出现率为4%，取得了明显的效果。图4完成效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