ОГНЕЗАЩИТА ДЛЯ МЕТАЛЛА: от 15 минут до 3 часов

Эти краски не только несут декоративную функцию, но и самое главное защищают конструкцию от разрушения, покрытия имеют несколько степеней защиты и четко обозначенное время воздействия. Мы говорим об огнезащитных красках. Просим не путать эти материалы с термостойкими покрытиями. Последние выполняют совсем другую функцию: они обеспечивают декоративно-защитные (антикоррозийные) свойства при высоких, до 600 °с, температурах, не контактируя при этом с открытым пламенем. огнезащитные краски, напротив, призваны при воздействии открытого огня защитить поверхность от деформации или от горения.

Огнезащитные краски в первую очередь отличаются по своему назначению. Если мы покрываем древесину — это одни краски, если речь идет о металлических или бетонных поверхностях — другие. В соответствии с нормами пожарной безопасности для каждой поверхности существуют свои определенные противопожарные нормы и правила обработки. Железобетонные и бетонные конструкции необходимо обрабатывать огнезащитными красками, так как под действием пламени они могут разрушиться за период от 5 до 20 минут. Необходимо обрабатывать и стальные конструкции, и системы кондиционирования и отвода воздуха, и особенно деревянные конструкции.

Сегодня поговорим об огнезащите для металлических конструкций. Стальные конструкции широко используются в строительстве из-за благоприятного соотношения прочностных и весовых характеристик. Кроме того, применение металлоконструкций в строительстве сокращает время на возведение сооружений и повышает качество за счет изготовления элементов конструкции в заводских условиях.

Но при проектировании принимается во внимание не только эксплуатация в нормальных, но и в экстремальных условиях, например при возникновении пожара. Сталь является негорючим материалом, но, как и все материалы, используемые в строительстве, не может в течение длительного времени выдерживать воздействие высоких температур, возникающих внутри здания при пожаре.

При температуре до 250 °С прочность мягкой малоуглеродистой стали увеличивается, затем этот предел постепенно снижается, и при 400 °С прочность стали вновь принимает свое первоначальное значение. Критическая температура, при которой происходит потеря несущей способности стальных конструкций при нормативной нагрузке, принимается равной 500 °С. Если происходит деформация металла, появляется вероятность разрушения здания.

Юрий Федорищев, технический директор ЗАО «АМВИТ»: «При повышении температуры стали ее механические свойства ухудшаются и при некоторой температуре конструкции уже не смогут противостоять имеющимся механическим нагрузкам, их форма меняется и происходит обрушение. Это при том, что конструкции проектируются с некоторым запасом. Четкой границы температуры, после которой резко снижается прочность стали, нет (имея в виду график зависимости механических свойств стали от температуры). Но с учетом обычно используемых при проектировании коэффициентов запаса и марок стали, в качестве критической температуры принята температура 500 °С.

Определено и понятие — время от начала пожара до потери несущей способности конструкций вследствие обрушения или недопустимой деформации — это «предел огнестойкости». В лабораторных испытаниях по ГОСТ Р 53295 — 2009 проводится определение огнезащитной эффективности огнезащитных составов — промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до достижения критической температуры 500 °С. Время достижения критической температуры может характеризовать огнестойкость».

Огнезащита металлов заключается в создании на поверхности металлических элементов конструкций изолирующего покрытия, выдерживающего воздействие огня или высоких температур. Наличие огнезащиты позволяет при пожаре замедлить прогревание металла и сохранить функции металлических конструкций в течение определенного времени, т.е. до наступления критической температуры, при которой начинается потеря несущей способности.

Можно выделить следующие способы огнезащиты стальных конструкций:
облицовка конструкций огнезащитными плитами или установка огнезащитных экранов;
нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных покрытий (обмазка, окраска, напыление и т. д.);
нанесение на поверхность конструкций огнезащитных тонкослойных вспучивающихся красок;
комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Если брать во внимание все способы огнезащиты, краска в данном случае обладает рядом преимуществ: она образует специальное покрытие с малым весом и толщиной, покрытие легко восстанавливается после повреждения или окончания срока эксплуатации, она защищает поверхность от огня и, кроме того, придает поверхности декоративный внешний вид.

Краски делятся на невспучивающиеся, которые в процессе горения не увеличиваются в толщину и слой краски остается неизменным, и вспучивающиеся, которые увеличиваются в толщину при горении в 10-40 раз и поглощают тепло. Такие краски при горении разлагаются, выделяют инертные газы и пары, при этом образуется вспененный слой негорючих коксующихся веществ, не позволяющий огню распространяться по поверхности, также эти краски предохраняют поверхность от быстрого прогревания и позволяют сохранить свои свойства на протяжении определенного периода времени.

Говоря об огнезащитных покрытиях, следует учитывать такой фактор, как огнезащитная эффективность. Это время, в течение которого краска предохраняет металлическую конструкцию от перегревания. Огнезащитная эффективность составов подразделяется на 7 групп:
1-я — действие краски длится не менее 150 мин;
2-я — не менее 120 мин;
3-я — не менее 90 мин;
4-я — не менее 60 мин;
5-я — не менее 45 мин;
6-я — не менее 30 мин;
7-я — не менее 15 мин.

При определении группы огнезащитной эффективности средств огнезащиты результаты испытаний с показателями менее 15 мин не рассматриваются. Предельное состояние по огнестойкости строительных конструкций характеризуется потерей несущей способности в результате обрушения или достижения предельных деформаций; потерей целостности в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя; потерей теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции более чем на 140 °С. Скорость нагрева металлоконструкции зависит от отношения площади поперечного сечения используемого металлопроката (площадь сечения определяет теплоемкость профиля на единицу длины) к длине периметра сечения, обогреваемого пожаром (периметр определяет площадь на единицу длины, через которую поступает тепловая энергия).

Данное отношение называется приведенной толщиной профиля. Чем больше приведенная толщина, тем медленнее нагревается конструкция и, соответственно, чем она меньше, тем быстрее нагревается конструкция. Используемые на практике профили металлопроката без огнезащиты в случае пожара могу обеспечить огнестойкость от нескольких минут до десятка минут. По этой причине требуется повышать огнестойкость металлоконструкций до требуемых значений за счет использования огнезащиты.

Задача обеспечения необходимого времени с момента возникновения пожара до достижения температуры стали 500 °С сводится к необходимости уменьшения теплового потока от пожара к металлоконструкции, т.е. к созданию теплоизоляционного слоя на поверхности стальных конструкций. Теплоизоляционный слой может иметь постоянную толщину и примерно одинаковый коэффициент теплопроводности от начала пожара до его прекращения (штукатурки, напыляемые минеральные теплоизоляционные материалы, минеральные плиты и т.д.).

Юрий Федорищев, технический директор ЗАО «АМВИТ»: «К материалам такого типа относится поставляемый нашей компанией огнезащитный состав Dossolan Hoeco F II/1 французской фирмы DAUSSAN SAS. Он выпускается в мешках и представляет собой смесь минерального микроволокна с цементоподобными добавками. Состав наносится специализированным оборудованием методом полусухого торкретирования. Огнезащитная эффективность этого покрытия может достигать 150 минут. Толщина покрытия может быть в диапазоне от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров. Естественно, могут быть получены и меньшие значения огнезащитной эффективности при меньшей толщине покрытия. Покрытие может использоваться внутри помещений и под навесом, в отсутствие воздействия осадков. Срок службы практически не ограничен. Имеются также материалы терморасширяющегося типа. Такие материалы в нормальном режиме эксплуатации по виду представляют лакокрасочные покрытия. При возникновении пожара и связанного с этим повышением температуры покрытия вспениваются, образуя толстый слой негорючей пены с низкой теплопроводностью, резко снижающей скорость передачи тепловой энергии к основанию, на котором находится.

Выделяющиеся при пенообразовании газы безопасны для людей. Для таких материалов теплопроводность в течение пожара вначале нарастает (увеличивается объем пены), а затем снижается. Наша компания поставляет огнезащитные составы такого типа — Sika Unitherm ASR (c органическим растворителем) и Sika Unitherm ADR (вододисперсионный)».

Материалы Sika Unitherm немецкой фирмы Sika Deutschland GmbH Business Unit Protective Coatings присутствуют на рынке уже более 50 лет, и их характеристики достигли совершенства. В России Sika Unitherm ASR получены сертификаты с огнезащитной эффективностью до 90 минут (для различных значений приведенной толщины стали), а Sika Unitherm ADR — 45 минут. Оба состава наносятся по технологии для лакокрасочных материалов, преимущественно безвоздушным распылением с толщиной сухого слоя до 2,5-3 мм, в зависимости от требуемой огнестойкости и приведенной толщины металлоконструкций с небольшим расходом (в отдельных случаях — до 3 кг/м²). Составы создают низкую дополнительную нагрузку на защищаемые конструкции, что в ряде случаев делает выбор данного материала безальтернативным. К таким случаям можно отнести ситуации, когда несущие конструкции нагружены практически до предельных возможностей, например на фермах залов, которые несут потолочные перекрытия, находящиеся в длительной эксплуатации. Огнезащитные составы Sika Unitherm наносятся на грунтовку ГФ-021 и другие проверенные для этой цели грунтовки, в том числе на Sika Permacor 2706 EG, применяемую для огнезащиты оцинкованных конструкций.

Сертификация огнезащитных составов является обязательной, в следствие этого все поставляемые огнезащитные составы имеют российские сертификаты пожарной безопасности и сертификаты соответствия.

Сертификаты выдаются для различных значений приведенной толщины металла, что позволяет получать экономичные покрытия для различной номенклатуры профилей металлопроката.

Оксана Мельникова.

"O-JOURNAL" ("Очистка. Окраска."), №5 (48) 2011 г.
_{(сокращенный вариант статьи)}