Система пассивной огнезащиты — неотъемлемая часть безопасной эксплуатации гражданских и промышленных зданий и сооружений. Повышение оснащенности производств, офисов, жилых помещений сложными приборами, оборудованием, широкое использование синтетических отделочных материалов увеличивают риски возникновения пожаров и их опасные последствия.
Средства пассивной противопожарной профилактики способны предотвратить распространение пожара, повысить сопротивляемость конструкций разрушительному действию высоких температур и огня, обеспечить нормативные пределы их огнестойкости.
Наряду с такими способами защиты как обетонирование, штукатурка, облицовка кирпичом и несгораемыми материалами, обмазки, все более активно используются вспучивающиеся лаки, краски и эмали. Они расширяют возможности противопожарной защиты, особенно — воздуховодов, кабельных проходок и металлоконструкций.
Огнезащитные краски — практически безальтернативный вариант для металлоконструкций высотных, большепролётных (эллингов, ангаров, выставочных и спортивных павильонов, рынков), сборно-разборных строений. Устройство защитных экранов из конструкционных термостойких плит или листов требует огромных трудозатрат, даёт большую нагрузку на конструкции или оказывается технически невыполнимым. Штукатурки и обмазки частично спасают положение, но на объектах большой высоты используются редко.
Огнезащитные краски для металлических конструкций легко наносятся непосредственно на поверхность объектов любых параметров и форм, не требуют устройства защитных каркасов, коробов, систем армирования. Противопожарную обработку металлоконструкций огнестойкими красками можно производить в процессе строительства, на недостроенных и действующих объектах без остановки производства.
Типы металлоконструкций
Все больше современных зданий возводится на металлических каркасах. Они лёгкие, прочные, долговечные, позволяют в разы ускорить строительство, универсальны для возведения стандартных строений и объектов нестандартных форм и конструктивных решений.
Разновидностей и форм металлических конструкций — тысячи: балочные, ферменные, смешанные, стационарные, сборные, трансформируемые, стальные, алюминиевые, чугунные, из металлических сплавов.
Самые распространенные металлоконструкции:
- облегченного типа, для сооружения быстромонтируемых зданий;
- обычные (каркасные) для строений всех типов;
- нестандартные, повышенной сложности — для эксклюзивных проектов;
- дорожного типа: рельсовые полотна, мосты, эстакады, путепроводы;
- для монтажа опорных и нефтяных вышек, мачт, линий телекоммуникаций и электроснабжения;
- модульные (для ангаров, бытовок, гаражей);
- для покрытий и крыш зданий (арки, фермы, купола).
О снижении прочности металлоконструкций при высоких температурах
Основной недостаток металлоконструкций — невысокая огнестойкость. Металлы не горючи и не распространяют огонь, но, при повышенных температурах, быстро деформируются и разрушаются.
Эта точка считается пределом прочности конструкции, а температура, которая ей соответствует — критической, — в расчетах она принимается равной 500 °С.
За счет высокой теплопроводности незащищенные металлические профили прогреваются до критической температуры за 5—15 мин. Чем менее массивное изделие, тем меньше его теплоёмкость и выше скорость нагрева. Предел огнестойкости массивных колонн и балок сплошного сечения достигает 30—45 мин. Но такие конструкции используются редко.
Особенно важно защитить от огня несущие конструкции — они находятся под действием постоянных нагрузок, что ускоряет деформации при нагревании.
Расчеты огнестойкости металлоконструкций
Строительные конструкции могут состоять из металлических заготовок одного сортамента: стержней, уголков, листов, полос, труб, п-образных профилей, двутавров, швеллеров. Большинство модулей — сборные, — из элементов разных профилей и толщины. При пожаре они нагреваются до 500 °С с разной скоростью.
Чтобы учесть эту разницу, расчёты пределов огнестойкости и параметров требуемой огнезащиты ведут на «приведенную толщину металла» — соотношение площадей поперечных сечений и периметров обогреваемой поверхности всех составляющих элементов конструкции.
Геометрические параметры проката фасонных сталей определяется по сортаменту, а для составных деталей сложных форм — расчётным путем (по строительным чертежам и номограммам).
Принцип действия огнезащитных красок
Защитное действие лакокрасочных материалов вспучивающегося типа базируется на их способности при нагреве превращаться в объёмные коксоподобные пористые структуры с высокими теплоизолирующими свойствами.
Основа огнезащитных красок — композиция специальных компонентов нескольких типов: вспенивающих агентов, соединений фосфора (чаще всего — пентаэтриты), солей аммония, диоксида титана. Их доля в составе красок — 70—76%.
Из огнезащитного комплекса вспучивающихся красок во время пожаров формируются материалы с низкой теплопроводностью и высокой термоокислительной стойкостью. Они препятствуют распространению огня и снижают скорость нагревания защищаемых поверхностей до опасных температур.
Плёнкообразователями для интумесцентных красок служат полимерные материалы, растворимые в воде или в органических растворителях. Основная роль связующих — обеспечить стабильность состава краски, хорошую адгезию и сохранить ингредиенты вспучивающихся композиций в «состоянии готовности» в течение нескольких лет эксплуатации покрытий в обычных условиях.
О превращении краски в коксовую пену
Превращение покрытий из вспучивающихся красок в теплоизоляцию происходит в диапазонах температур 100—160 и 600—650°С. Одновременно протекают два процесса — деструкция с выделением газообразных продуктов и образование пористого барьерного слоя.
Компоненты системы подбираются так, чтобы обеспечить заданную последовательность превращений и выделение газообразных продуктов на всех этапах формирование защитной коксовой пены. Летучие продукты способствуют отводу тепла и создают неокислительную атмосферу — это важно для повышения массы коксового остатка и формирования его максимальной пористости.
Наиболее высокую огнезащитную эффективность имеют составы с кратностью вспучивания выше 50 и мелкопористой структурой (с размером пор менее 1 мм).
Формирование огнезащитного слоя в основном завершается при температурах около 600°С. С дальнейшим ростом температуры происходит обуглероживание и перестройка кокса в конденсированные и термостойкие структуры.
В условиях пожара, когда максимальные температуры достигают 800—1300°С, коксовый пенистый слой способен «держать оборону» от 30 до 150 мин.
О выборе огнестойких красок
Филатов:
«Вспучивающие краски — это супер! Ремонт после пожара делать пришлось основательный. Но, это — намного дешевле, чем лишиться всего имущества и самого здания».
В зависимости от состава, огнезащитные краски для металлоконструкций могут работать при пожарах целлюлозного и углеводородного типов, эксплуатироваться на открытом, в закрытом контурах, в промышленной атмосфере.
На фактический предел огнезащитной эффективности пожаростойких красок влияет скорость нагревания. Рецептуры покрытий составляются так, чтобы при разных сценариях горения они выполнили свои функции и не разрушились раньше времени.
Главные критерии при выборе вспучивающихся красок — обеспечение требуемой группы огнезащиты строительных конструкций различных типов и габаритов, режимов штатного функционирования.
Цены на пожаростойкие краски по металлу зависят от их состава, эффективности, технологических и эксплуатационных возможностей (необходимость применения грунтовок и финишных покрытий, расход на 1 м², атмосферо-, влагостойкость). Стоимость водных составов отечественного производства в среднем — 180—270 руб./кг. Органические краски дороже — 250—415 руб.
Нормативные пределы огнестойкости конкретных марок огнестойких красок для металлоконструкций указываются в сертификатах для металлоконструкций определенной приведённой толщины. Эти данные производители определяют расчётными способами — по результатам огневых испытаний в стандартных условиях и с учётом приведенной толщины и собственного предела огнестойкости металла.
Заключение
Огнестойкие краски становятся всё более востребованными. Нарастает тенденция расширения на российском рынке продукции отечественных производителей. Этому способствуют введение сертификации, высокие оценки качества экспертными органами, статистика по долгосрочному применению составов, доступная стоимость и положительные отзывы потребителей.
Отзывы
Иван Ильин:
«Для несущих металлоконструкций остановили выбор на Дефендере — хорошо ложится на метал и, почти единственная, держит 120 минут. На Севере ее применяют на многих компрессорных станциях. За мой семилетний опыт — это оптимальный вариант и относительно доступный по цене».
Саня:
«С 2008 года используем огнезащитные краски марки «КРАУЗ» (производитель ООО НПО «Стройзащита»). Купили уже больше 20 тонн. Краски качественные и технологичные — сложных проблем с ними не было. Каждая партия проходит с сертификатом пожарной безопасности. Постоянно консультируемся с разработчиком по технологическим вопросам».
