Огнезащита металла

Способы огнезащиты металлических конструкций

Основной методикой защиты металлических конструкций от воздействия пожара является устройство теплоизолирующих экранов, затрудняющих нагрев металлических конструкций.

По способу установки огнезащиту можно подразделить на листовую и рулонную, устанавливаемую с помощью дополнительных крепежных элементов и конструкций (с воздушной прослойкой между металлом и огнезащитным экраном) и материалы, изменяющие после нанесения агрегатное состояние (из жидкого - в твердое), наносимые непосредственно на металл и на теплозащиту.

Устройство теплозащитных экранов из листовых и рулонных материалов, выполняют с креплением как непосредственно на поверхность металлоконструкций, так и с помощью дополнительных каркасов (откосы, металлические профили). Для этого используют рулонные базальтовые материалы, полужесткие минераловатные плиты, гипсокартонные, стекломагниевые плиты и плиты из огнезащитных материалов, например перлита, вермикулита и других. Огнезащитные свойства этого способа заключаются в защите металла от прямого воздействия огня, экранировании (отражении) тепла, низкой теплопроводности.

Материалы, используемые в качестве экранов можно подразделить на пассивные и активные.
В качестве материала, испытывающего под действием огня структурные изменения, можно привести в пример перлитовые плиты.
Перлит – вулканическое стекло, содержащее в себе большое количество связанной воды.
При нагревании вода возгоняется до пара, под действием которого пластифицированная основа перлита увеличивается в 20 раз.
Минусами такой огнезащиты можно назвать высокую стоимость, большую трудоемкость установки и необходимость устройства декоративной отделки огнезащитных экранов.

По толщине покрытия огнезащиту подразделяют на:

• толстослойные (конструктивные) покрытия (с толщиной слоя от 3 мм);
• тонкослойные покрытия (с толщиной слоя менее 3 мм).

Толстослойными покрытиями можно назвать обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание цементно-песчаными, либо штукатурками, содержащими огнезащитные материалы.
Бетонную и кирпичную облицовки используют для повышения огнестойкости до 120 минут и более.

Бетонную облицовку при толщине более 50 мм для обеспечения прочности армируют стальным каркасом, состоящим из поперечных хомутов и продольных стержней. Иногда для крепления дополнительно используются анкерные болты.

Тонкие кирпичные обкладки (в четверть кирпича) для предотвращения разрушения под действием огня также армируют анкерными закладками. Штукатурку, в зависимости от толщины слоя, обычно армируют одинарной или двойной металлической сеткой.
Минусами толстослойных покрытий можно назвать высокую стоимость, трудоемкость устройства, существенное увеличение массы конструкций.
Решением проблемы увеличения массы конструкций стали современные штукатурки на основе перлита, вермикулита и других огнезащитных материалов. Такие штукатурки весят значительно меньше традиционных цементно-песчаных, более технологичны и обеспечивают лучшую огнезащиту при меньшей толщине.

Тонкослойные вспучивающиеся покрытия, получаемые с помощью специальных огнезащитных красок, характеризуются минимальной толщиной покрытия, высокой огнестойкостью (0,75 ч - 2 ч), эстетичным внешним видом, возможностью использования для защиты металлоконструкций практически на всех типах объектов, технологичностью нанесения, относительно низкой стоимостью. Вспучивающиеся краски отличаются более высокой эффективностью, поскольку образованное ими покрытие при нагревании начинают разлагаться с поглощением тепла, происходит выделение инертных газов и паров, не поддерживающих горение. В результате на поверхности металла образуется вспененный слой, представляющий собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ. Объем покрытия в процессе вспучивания увеличивается в 10–50 раз. Поверхность вспененного слоя под воздействием пламени обугливается, образуя еще один теплоизоляционный слой. Образовавшийся на поверхности материала коксовый слой блокирует конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя.

ОСОБЕННОСТИ НАНЕСЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Современная строительная отрасль немыслима без металла. И если в одноэтажном строительстве он часто играет вспомогательную роль, то многоэтажки преимущественно состоят из металла, бетона и стекла. С развитием цивилизации здания становятся больше и выше, и металла в них все больше и больше. Металл – это основа современных зданий. Поэтому, с каждым годом, растут требования по защите металлических конструкций от различных воздействий, в том числе от пожара. Да, металл не горит, но теряет прочность при нагреве до 500 ⁰С. 

А потеря прочности даже одного ключевого узла может привести к обрушению всего здания. По этой причине сегодня настолько высоки требования к огнезащите металлических конструкций. Один из прогрессивных способов противопожарной защиты металлоконструкций – покрытие поверхности металла огнезащитными красками. Работа с этими материалами имеет свои технологические особенности, о которых мы расскажем в этой статье.

Главные отличия огнезащитных красок от обычных заключаются в том, что их наносят в несколько слоев, получая в итоге покрытие толщиной до нескольких миллиметров. Помимо этого, огнезащитные материалы, в виду своего сложного состава, имеют худшую адгезию, чем привычные бытовые краски и эмали. Также очень важна правильная технология нанесения огнезащитных материалов с нормированным временем сушки слоев.

• Подготовка поверхности;
• Нанесение грунта;
• Нанесение краски;
• Нанесение защитного покрытия;

Подготовка поверхности

Подготовка металлических поверхностей под огнезащитную обработку имеет наиважнейшее значение. При неправильной подготовке покрытие под внешним, либо внутренним воздействием может разрушиться и вся работа пойдет насмарку. На практике встречается большое разнообразие состояний поверхности металла перед окраской. Даже для не побывавших в эксплуатации металлических конструкций государственные стандарты определяют четыре состояния поверхности.

ГОСТ 9.402 и ИСО 8501 классифицируют поверхности металла, подлежащие очистке по степеням окисления следующим образом:

• А – Поверхность металла почти полностью покрыта сцепленной с металлом прокатной окалиной. На поверхности почти нет ржавчины.
• В – Поверхность металла начала ржаветь, от нее начинает отслаиваться прокатная окалина.
• С – Поверхность металла, с которой в результате коррозии почти полностью исчезла прокатная окалина, или с которой прокатная окалина может быть легко удалена. На поверхности металла наблюдаются небольшие изъязвления коррозии.
• D – Поверхность металла, с которой в результате коррозии прокатная окалина исчезла и на которой наблюдается язвенная коррозия на всей поверхности.

Нанесение грунта

Первым слоем при нанесении любых огнезащитных покрытий всегда служит грунт. Чаще всего используется акриловый грунт ГФ-021, как наиболее универсальный. Задачами грунтовки являются антикоррозионная защита металла и хорошая адгезия к металлу и последующим слоям покрытия. Необходимо очень тщательно подходить к выбору грунта, применяемого при огнезащитной обработке. На рынке встречается огромное количество грунтов, изготовленных не по ГОСТу, а по ТУ (техническим условиям). Грунты на нефтеполимерных олифах, произведенные по ТУ, имеют температуру размягчения 90-100С, в то время как температура, при которой огнезащитное покрытие начинает работать – 220-250С. В результате при огневом воздействии грунт теряет свои свойства, что может вызвать его деформацию и отслаивание вместе с огнезащитным покрытием. 

Нанесение краски

Во время проведения работ температура воздуха должна быть не ниже -20ºС, относительная влажность воздуха не более 80%.

Межслойная сушка

Межслойная сушка при различных методах нанесения должна составлять не менее 1 часа (для ламинированных поверхностей – не менее 2 часов) при температуре +20ºС и относительной влажность воздуха не более 80%. Перед нанесением последующего слоя необходимо убедиться, что лак на поверхности высох до отлипа. Нанесение лака кистью или валиком увеличивает время высыхания на 20-25%. При более низких температурах и повышенной влажности время высыхания так же увеличивается.

Огнезащитные краски подразделяют на краски летнего и зимнего применения. Летние имеют водно-дисперсную основу и, при необходимости, могут разводиться водой. Зимние краски имеют органическую основу и разводятся сольвентом либо уайт-спиритом.

- При нанесении первого слоя краски толщина мокрой плёнки не должна превышать 0,3 мм.

- При нанесении последующих слоёв толщина мокрой плёнки не должна превышать 0,8 мм в один слой.

При необходимости получения большей толщины сухого покрытия, краска наносится в несколько слоёв.

Нанесение краски кистью или валиком увеличивает время высыхания на 20-25%. При температуре воздуха ниже +20ºС и относительной влажности выше 80% время высыхания краски увеличивается.

Нанесение зимней огнезащитной краски производится при температуре не ниже -25ºС, относительной влажности воздуха не более 80%. Температура стальной поверхности должна быть выше точки росы на 2ºС.

Для нанесения краски методом безвоздушного распыления рекомендуется использовать оборудование со следующими параметрами:

При нанесении первого и последующих слоёв толщина мокрой плёнки не должна превышать 1,0 мм в один слой.

Для получения большей толщины сухого покрытия, краска наносится в несколько слоёв.

При окрашивании конструкций сложной конфигурации целесообразно уменьшать толщину наносимого «мокрого» слоя (менее 1,0 мм). В противном случае возможно избыточное скопление краски во внутренних углах, с последующим растрескиванием покрытия при высыхании.

Межслойная сушка при различных методах нанесения должна составлять не менее 4х часов при температуре +20ºС и относительной влажности воздуха не более 80%. Перед нанесением последующего слоя необходимо убедиться, что краска на поверхности высохла до отлипа.

Нанесение краски кистью или валиком увеличивает время высыхания на 20-30%. При температуре воздуха ниже +20ºС высыхание краски  увеличивается вдвое на каждые 100С.

Защитные покрытия

Огнезащитные краски, в большинстве своем, не являются атмосферостойкими, поскольку предназначены для использования в помещениях. Поэтому при эксплуатации в условиях присутствия агрессивных сред, повышенной влажности, возможности попадания брызг, перепадах температур нуждаются в защите. В качестве защиты на огнезащитные покрытия наносят лаки или краски стойкие к атмосферным воздействиям. Например

При эксплуатации огнезащитного покрытия в условиях повышенной влажности (выше 80%), перепада температур, а так же при наличии воздействия агрессивных сред необходимо наносить на поверхность огнезащитного покрытия дополнительное защитное покрытие. Например лаки КО, покрытия на основе ХС, ХВ, ЭП или другие гидроизоляционные составы.