Огнезащита строительных конструкций, главные методы и огнезащитные смеси

Конструктивная огнезащита сооружений

От характеристик строительных конструкций зависит огнестойкость и долговечность всего здания либо сооружения. Их выполняют преимущественно из металла, но в малоэтажном строительстве, чердачных помещениях и некоторых других случаях используют дерево.

У каждого материала и конкретной конструкции есть предел огнестойкости. Если у необработанного объекта показатель ниже нормы, что определяется по действующим строительным и противопожарным правилам, то прибегают к способам его увеличения.

Свойства материалов

Предел огнестойкости — промежуток времени, в течение которого материал сопротивляется огню. Известно, что показатель у деревянных конструкций без обработки обычно не превышает 15 минут. Повысить его помогает конструктивная огнезащита. Она позволяет снизить скорость распространения огня, а также появления задымлений, образования едкого газа.

Создание конструктивной огнезащиты строительных сооружений возможно несколькими методами:

  1. покрытие бетоном, штукатуркой;
  2. экранирование;
  3. обкладка кирпичом;
  4. облицовка плитовым и листовым материалом;
  5. заполнение пустот внутри металлоконструкций;
  6. комбинирование материалов и способов (система огнезащиты конструкций).

Все материалы для конструктивной огнезащиты должны быть сертифицированы (за редким исключением), для чего их подвергают испытаниям. Также предъявляются требования к экологической безопасности. Они сдерживают воздействие пожара, не допуская воспламенения либо тления.

Материал плотно прилегает к конструкции, не допускается его отсоединение даже на небольших участках. Кроме того, он должен быть долговечным и быть устойчивым к воздействию окружающей среды во время эксплуатационного периода. Дополнительно они могут служить декоративными покрытиями, улучшать тепло- и шумоизоляцию в помещении.

Выбор материалов для конструктивной огнезащиты зависит от характеристик объекта. На выбор в большей степени влияет проектная или рабочая документация по пожарной безопасности. В ней заложены параметры, учтен вид и свойства конструкции.

Если в здании они однотипны, то расчет упрощается. Учитывают узлы соединения и переходы, их предел огнестойкости не может быть меньше общего показателя для всей конструкции. Однако сложная конфигурация повышает общую способность к сопротивлению пожару из-за распределения нагрузок и нагревания на различные элементы.

Система конструктивной огнезащиты – комплекс способов и материалов для соответствующей обработки. Примером могут служить фольгированные базальтовые плиты и клеевой состав с дополнительными огнезащитными функциями для металлических конструкций. В этот комплекс конструктивной огнезащиты также входят крепежные элементы.

Способы защиты металла

Для металлических конструкций создают экран, сдерживающий воздействие тепла.

Эффективные способы конструктивной огнезащиты для металла — цементирование или обкладка кирпичом. Однако от них сегодня практически отказались. Цемент и кирпич увеличивают нагрузку на строительную конструкцию, уменьшают полезное пространство в помещении. Укладка и цементирование является трудоемким способом, но долговечным и универсальным.

Минеральные волокна для огнезащиты таких сооружений представлены преимущественно базальтовыми плитами или листами в рулонах. Они считаются экологичными, так как базальтовые волокна производят из природных материалов без каких-либо химических добавок. Плиты или листы должны быть полужесткими.

Крепление производится с помощью анкеров и каркасов. Недостаток базальтовых плит – необходимость в дополнительной обработке конструкций антикоррозионными составами, что требует конструктивная огнезащита. Базальтовые плиты широко применяются для защиты металлических воздуховодов в комплексе с другими средствами.

Пустоты внутри сооружений заполняют специальными составами. Так толщина конструкции увеличивается, а скорость нагрева уменьшается. При выборе средств конструктивной огнезащиты для металла ориентируются на сечение, чем этот показатель выше, тем стойкость больше.

Для нанесения огнезащитного покрытия на конструкции из металлов созданы определенные правила. Толстый слой огнезащиты при оштукатуривании на металлической конструкции требует армирования специальной сеткой с мелкими ячейками. Тогда надежность и плотность прилегания будет обеспечена. Огнезащита для металла может производиться только испытанными средствами.

Для железобетонных сооружений принцип выбора и способа конструктивной огнезащиты аналогичен, но дополнительно учитывают характеристики бетона. У него при пожаре нарушается целостность, появляются трещины, разрывы цементного камня. Это способствует прогибу металлической арматуры. В результате устойчивость здания нарушается.

Еще один способ огнезащиты конструкций из металла – обмазка специальными составами. Способ применяется для труднодоступных мест, позволяет сохранить свободное пространство и не добавлять нагрузку на конструкцию. В основе огнезащитных обмазок вода либо химические растворители.

При работе с составами на основе растворителей необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и использовать защитные средства, так как у этих обмазок едкий запах и повышенная горючесть.

Однако их преимущества в возможности использования при отрицательных температурах и покрытии декоративными материалами.

Конструктивная огнезащита различных конструкций из металла допустима в виде защитных плит с включением гипсокартона и армированием его нетканым стекловолокном. Это дорогостоящий метод, но его действие увеличивает предел огнестойкости до 4 часов.

Необработанные металлоконструкции обшивают заранее раскроенным листовым материалом, в результате не требуется дополнительных усилий или применения других огнезащитных материалов. Выбор толщины листов зависит от характеристик сооружения, в частности от толщины металла.

Способы защиты древесины

Дерево – доступный материал для строительства, но из-за его горючести использование очень ограничено. Деревянные конструкции зачастую выполняют функцию опоры в местах с небольшой нагрузкой, но и они требуют обработки.

Конструктивная защита деревянных и металлических конструкций значительно отличается в подборе материалов.

По действующим правилам сложно определить какой вид будет соответствовать требованиям, так же, как и рассчитать необходимые показатели. На практике конструктивную огнезащиту деревянных конструкций обеспечивают преимущественно пропитками и красками, что называют химическим методом огнезащиты.

Иногда уместно использование базальтовых плит или листов, как универсального и простого в укладке средства.

В качестве дополнительной огнезащиты сооружений из дерева в здании или сооружении применяют минеральные материалы, гипсоволоконные плитки, штукатурки с теплоизоляцонным эффектом.

Для деревянных стропил и обрешёток кровли предусмотрен способ утепления минеральной ватой, которая сдерживает нагрев сооружения.

Нет регламента по обязательной сертификации средств конструктивной огнезащиты деревянных конструкций. Поэтому многие пользуются методами для простой огнезащиты исходя из характеристик объекта и тех, которые предоставил производитель.

Защита кабельных линий

Кабели зачастую располагают по линии, которая проходит через перекрытия и другие подобные конструкции. Им также необходима конструктивная огнезащита, особенно в важных точках.

Дополнительные функции такой огнезащиты – продление срока службы и устранение небольших дефектов, связанных с покрытием кабелей.

Предел огнестойкости в этом случае не должен быть меньше, чем у конструкции. Для этого собирают кабельную проходку из различных материалов, но чаще всего используют фольгированные минераловатные (базальт) плиты и вспучивающиеся составы.

Выпускают краски, мастики, пасты на водной и химической основе. Есть варианты для эксплуатации в помещении и вне его пределов. Такой конструктивный метод огнезащиты кабельных линий рассчитан на длительную эксплуатацию и требует периодического осмотра и испытаний.

Средства, способы огнезащиты: тканей, металлических и деревянных конструкций

Не все строительные конструкции зданий и сооружений изначально имеют необходимый предел стойкости к воздействию открытого пламени, высокой температуры, тепловых потоков при развитии пожара.

Огнезащитой строительных конструкций возводящихся, реконструируемых зданий, сооружений, а также элементов отделки интерьера помещений эксплуатируемых объектов называют комплексные мероприятия, что проводятся для повышения их огнестойкости; снижения риска возникновения очага возгорания, распространения пожара; опасности обрушения несущих каркасов и/или их отдельных элементов.

Все что способно перевести горючие вещества в разряд трудногорючих, предохранить от разрушительного действия огня, тепла – это средства огнезащиты.

Что относится к способам огнезащиты:

  • Огнезащитная штукатурка шпателями или распылением.
  • Нанесение многослойных покрытий – мастик, красок, лаков.
  • Огнезащитная пропитка распылением, окунанием, нанесением.
  • Облицовка, обертывание. Это конструктивные способы огнезащиты, состоящие в устройстве вокруг конструкции теплоизоляции из керамики, огнестойкого картона; рулонов из минеральных волокон.

Способы огнезащиты металлических конструкций

Способы и средства огнезащиты металлических конструкций регламентируют несколько нормативных документов:

  • СП 112.13330.2011, являющий обновленной действующей версией СНиП 21-01-97*, что определяет необходимость обеспечения пределов стойкости к огню различных видов, типов строительных конструкций объектов любого функционального назначения.
  • СП 2.13130.2012 – об обеспечении стойкости к огню всех защищаемых объектов.
  • НПБ 236-97 – о требованиях, методиках установления эффективности использования для составов, применяемых для огнезащиты металлических конструкций.
  • ГОСТ 32614-2012, устанавливающий требования к производству, испытаниям строительных гипсовых плит, включая листовой огнестойкий гипсокартон.

Различают два способа эффективного предохранения несущих строительных конструкций зданий от воздействия открытого пламени, высокотемпературных тепловых потоков при развитии, распространении фронта пожара внутри них – это реактивная и пассивная огнезащита.

Реактивная защита строительных конструкций из металлов, в основном из высококачественной стали – ферм, балок, опор, колонн, связей; маршей, площадок внутренних эвакуационных лестниц, применяется не так давно в связи с появлением инновационных составов – красок, покрытий, мастик, резко вспучивающихся под воздействием пламени; высокотемпературного теплового потока, образуя защитный теплоизоляционный слой на поверхности, напоминающий природную пемзу.

Появление, наличие такого слоя, с чрезвычайно низкой способностью проводить тепло к металлоконструкции, на длительный период защищает ее от деформации, разрушения/обрушения в условиях быстрого развития, распространения пожара внутри производственного, общественного здания, технологического сооружения, даже при наличии в нем высокой пожарной нагрузки; воспламенения емкостей с горючими жидкостями.

Основой для производства средств реактивной огнезащиты строительных металлоконструкций служат:

  • Интумесцентные полифосфатные соединения.
  • Составы из терморасширяющегося графита.
  • Покрытия с силикатом натрия или вермикулитом.

Использование средств реактивной огнезащиты имеет ряд значительных преимуществ перед традиционной пассивной, в том числе конструктивной защитой металлоконструкций:

  • Небольшой расход, что создает намного меньшую нагрузку на несущий конструктив здания, особенно на перекрытия, фермы, что весьма важно при проектировании арочных, высотных строений большого объема, площади; покрытий/кровель современных общественных сооружений.
  • Приятный внешний вид многослойного покрытия, особенно при использовании финишных огнезащитных лаков, что не портит отделку интерьера помещений там, где к нему предъявляются повышенные требования.
  • Терморасширяющиеся, активно вспучивающиеся составы позволяют повышать предел стойкости к огню до 150 мин, что дает время, возможность эффективно отработать стационарным системам пожаротушения, провести эвакуацию; прибыть пожарным подразделениям, ликвидировать ими пожар до обрушения несущих конструкций зданий.

Под пассивной огнезащитой понимают применение традиционных средств и способов огнезащиты металлоконструкций:

  • Облицовка керамическими изделиями – кирпичом, плиткой, строительными блоками, а также бетонирование с армированием металлической сеткой. Это самый тяжелый по нагрузке на основные несущие конструкции способ, но и самый эффективный, с помощью которого можно достигнуть высокого предела защиты металлоконструкций, сопоставимый с параметрами противопожарных преград. Значительная нагрузка на перекрытия, фундамент чаще всего приводит к использованию такого способа, средств огнезащиты в одноэтажных производственных, складских зданиях, где она допустима по расчету, а также нет высоких требований к внешнему виду отделки помещений.
  • Теплоизоляция металлоконструкций , в том числе транзитных коробов общеобменной вентиляции, огнезащитными плитами, экранами, матами, рулонными материалами. Фаворитами среди таких средств являются огнезащитный базальтовый материал, огнестойкий картон, причем при их грамотном сочетании, при небольшом общем весе на единицу площади перекрытия, достигаются неплохие показатели стойкости к огню. В частности, у нескольких компаний производителей огнестойкого картона имеются готовые технические решения, прошедшие испытания в лабораторных условиях, защищенные сертификатами пожарной безопасности.
  • Покрытие огнезащитными штукатурками не только традиционной рецептуры, но и современными, разработанными недавно; и по своему составу, расходу часто не уступающими средствам реактивной огнезащиты.

Следует отметить, что многие средства огнезащиты металлоконструкций, составы, материалы для их производства служат также для серийного изготовления других огнезащитных изделий – противопожарных муфт, вентиляционных решеток, подушек, кабельных гильз.

Способы огнезащиты деревянных конструкций

Деревянные конструкции – это по-прежнему очень распространенные как при возведении зданий различного назначения, особенно стропильных конструкций мансард, чердачных помещений, крыш, так и при внутренней отделке; и весьма уязвимые, с пожарной точки зрения, элементы строений.

Огнезащита древесины нашла свое отражение в следующей нормативной документации:

  • НПБ 251-98, ГОСТ Р 53292-2009 – о технических требованиях, способах, порядке испытаний веществ, составов на их основе для огнезащиты древесины.
  • ГОСТ 16363-98 – о методиках определения свойств огнезащитных средств для древесины.

Способы и средства огнезащиты древесины:

  • Нанесение шпателями слоя мокрой строительной штукатурки . Метод проверенный, надежный, но сегодня практически не используемый как из-за трудоемкости процесса, гниения древесных конструкций под слоем такой штукатурки, так из эстетических соображений – невзрачного внешнего вида такой огнезащитной отделки.
  • Нанесение огнезащитных штукатурок, обмазок, паст, мастик . И также не очень распространенный метод – по тем же причинам, что и огнезащита мокрой штукатуркой.
  • Поверхностная и глубокая пропитка антипиренами-антисептиками . Сегодня такой способ наиболее распространен, в том числе и потому что одновременно проводится как огнезащита древесины, так и ее биологическая защита от разрушения плесенью, грибками, насекомыми. В качестве пропиточных составов в большинстве случаев используют водные растворы солей различных кислот с модифицирующими добавками, что улучшают проникновение внутрь древесной структуры, облегчают смачивание, адгезию; а также химические красители, необходимые, чтобы вести контроль в ходе огнезащитных работ уже обработанных, и еще незатронутых поверхностей деревянных конструкций зданий. Наиболее распространен поверхностный способ нанесения кистью, валиком, но чаще распылением водного огнезащитного раствора, используемый в массовом строительстве; в ходе регулярных огнезащитных обработок стропильных конструкций, настилов кровли, других деревянных элементов чердачных помещений обслуживаемых крыш зданий. Процесс глубокой пропитки сложен, продолжителен, требует автоклавных пропиточных ванн, предварительной просушки древесного сырья; поэтому дорог и его общая доля в огнезащитной пропитке за последние три десятилетия резко уменьшилась, хотя качество готового пиломатериала, обработанного таким способом намного выше, чем у пропитанного поверхностным способом.
  • Облицовка огнезащитными листовыми материалами . Чаще всего используется огнестойкий гипсокартон с заполнением образовавшихся в металлическом каркасе пустот огнезащитными минеральными материалами в виде рулонов, матов, плит. Такой способ, выполненный по готовым техническим решениям компаний изготовителей, значительно повышает предел стойкости к огню защищаемых конструкций.
  • Покрытие древесины красками, лаками . Это несложный, очень эффективный, но и весьма дорогой способ, используемый обычно в тех случаях, когда заказчики готовы на значительные затраты, чтобы в результате огнезащитной обработки деревянных элементов отделки не пострадал интерьер помещений. Для защиты деревянных элементов отделки высококачественного интерьера помещений зданий общественного, административного назначения, в том числе архитектурно-исторических памятников существуют огнезащитные лаки по древесине, не изменяющие их окраску, фактуру и структуру.

Так же, как и огнезащита металлоконструкций, способы защиты деревянных элементов строений требуют предварительного проведения расчетов, основанных на требованиях противопожарных норм; очистки от любых загрязнений, способных воспрепятствовать наложению, высыханию огнезащитных средств; а также сушки пиломатериалов до допустимых значений влажности.

Способы огнезащиты текстильных материалов (тканей)

Кроме стальных и деревянных конструкций, существует еще один вид материалов, правда, не относящихся к строительным; это различные текстильные материалы и изделия из них – шторы, портьеры, занавеси, мягкая мебель, постельное белье.

Способы и средства огнезащиты текстильных материалов, а также методики испытаний на воспламеняемость прописаны в НПБ 257-2002.

В этом документе указывается следующее:

  • Для обработки текстиля, изделий из него используются только огнезащитные средства – вещества, смеси веществ, составы, специально предназначенные для этих целей.
  • Цель огнезащитной обработки – снижение пожарной опасности при использовании таких изделий в общественных зданиях, а также в быту.
  • Огнезащита текстильных материалов, изделий проводится двумя способами – поверхностным нанесением и введением средств огнезащиты в объем, что называется также огнезащитной пропиткой.
  • Подобным способом на заключительных стадиях производства обрабатывают спецодежду и костюмы с огнезащитной пропиткой, необходимые для работы в горячих цехах опасных для здоровья людей производств; а также большинство других текстильных изделий, так как это более эффективный метод, чем поверхностное нанесение средств огнезащиты.
Читайте также:  Какой паркет и увлажнители воздуха вы можете использовать?

Использование огнезащитных средств для текстильных изделий требует также пробных нанесений на небольшие участки поверхности для выявления возможных негативных изменений окраски, целостности, другого возможного ущерба.

Важно знать, что если выбор средств, способов огнезащиты металла, древесины чаще всего определен в проектно-сметной документации на строящиеся, реконструируемые строительные объекты; то само проведение работ, в том числе по пропитке изделий из текстильных материалов, является лицензируемым видом деятельности, доступным только специализированным предприятиям, обладающим разрешениями от уполномоченных органов МЧС России.

Это не дань бюрократической волоките, а наличие необходимых знаний, материально-технической базы, квалифицированных работников с большим опытом; контроль качества как используемых средств огнезащиты, так и полученных огнезащитных покрытий, проведенных пропиток.


Огнезащита стальных несущих конструкций

Область применения различных способов огнезащиты определяют с учетом требуемого предела огнестойкости металлической конструкции, ее типа и ориентации в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи), вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая), температурно-влажностного режима эксплуатации и производства работ по огнезащите (сухие, мокрые процессы), степени агрессивности окружающей среды, увеличение нагрузки на конструкцию за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

Строительные металлические конструкции, не распространяющие огонь, имеют неорганическую структуру и являются негорючими. В условиях пожара металлические конструкции в основном теряют свою несущую способность через 15 минут (0,25 часа) [Л1], поэтому в тех случаях, когда требуемый предел огнестойкости превышает это значение, металлические колонны, фермы и балки подвергают огнезащите.

Требование по огнезащите конструкций сооружений регламентируется соответствующими СНиП, начиная от СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и СНиП, конкретизирующих требования к данному типу сооружений, например, Промышленные предприятия – СНиП 2.09.03-89 «Сооружения промышленных предприятий» или СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания», СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания» и т.д.

Огнезащита должна обеспечить высокую сопротивляемость конструкций действию огня и высоких температур, иметь низкую теплопроводность и достаточную адгезию к металлу. Она должна быть долговечной, иметь низкую стоимость, технология нанесения должна быть доступной.

Характеристика металлических конструкций и требования к их огнестойкости

В соответствии с требованиями СНиП 21-01-97, здания делятся на 5 степеней огнестойкости в зависимости от значений пределов огнестойкости основных строительных конструкций, принимаемых в часах или минутах, и пределов распространения огня по ним, принимаемым в сантиметрах. Нормированию подлежат: стены, перегородки, колонны, элементы лестничных клеток, перекрытий и покрытий. При несоответствии хотя бы одного из элементов здания (сооружения) требуемым значениям степень огнестойкости всего здания уменьшается до степени огнестойкости, где значение фактического предела огнестойкости не менее требуемого.

В зависимости от степени огнестойкости здания или сооружения нормы пожарной безопасности регламентируют их назначение, противопожарные разрывы, этажность, площадь пожарных отсеков, длину путей эвакуации и т.п.

Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени наступления одного или последовательно нескольких нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний:

•потери несущей способности,
•потери целостности,
•потери теплоизолирующей способности.

Пределы огнестойкости строительных конструкций устанавливаются по ГОСТ 30247.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на 4 класса:

КО (непожароопасные)
К1 (малопожароопасные)
К2 (умереннопожароопасные)
К3 (пожароопасные)

Класс пожарной опасности строительных конструкций устанавливают по ГОСТ 30403.

Факторами, определяющими воздействие пожара на стальные конструкции, являются по мнению авторов [Л2]: уровень рабочих напряжений, температура прогрева конструкции и длительность воздействий. Влияние повышенных температур пожара приводит к изменению прочностных и деформационных свойств применяемых сталей, появлению температурных напряжений и деформаций, а длительность процесса обусловливает возможность возникновения значительных деформаций ползучести. Все это может привести к получению стальными конструкциями необратимых деформаций, потери ими несущей или ограждающей способности. В свою очередь, потеря ограждающей способности может явиться причиной распространения пожара в смежных помещениях здания со стальным пространственным каркасом, а потеря несущей способности конструкций может вызвать обрушение самих конструкций.

С ростом температуры теплопроводность сталей падает, а удельная теплоемкость увеличивается.

По данным [Л3], в процессе нагрева несущие стальные конструкции находятся под действием постоянной рабочей нагрузки, а металл этих конструкций нагревается в напряженном состоянии. В этом случае рост деформации и снижение прочности металла зависят от режима его нагрева, так как эти процессы происходят во времени, и, следовательно, связаны с явлением ползучести.

До определенной температуры деформация стали увеличивается примерно с постоянной скоростью в основном за счет температурного расширения. Затем начинает проявляться температурная ползучесть стали, и скорость роста деформации образца плавно возрастает. За пределами ε аt = 3 %, вследствие резкого увеличения ползучести, кривая полных деформаций стали быстро приближается к вертикали. Следовательно, можно принять, что при значении ε аt = 3 % достигается предел прочности нагретой стали.

Незащищенные несущие металлические конструкции, как правило, имеют очень низкий предел огнестойкости, ч.:

стальные – в среднем 0,25

Исключение составляют стальные мембранные покрытия и колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 0,75 ч. Низкая огнестойкость большинства металлических конструкций объясняется главным образом их тонкостенностью, т.е. малой теплоемкостью.

Так, например, теплоемкость стальной колонны коробчатого сечения 300x300x10 мм, имеющей предел огнестойкости 0,23 ч, при 500°С составляет

63×10 3 Дж/м, а железобетонная колонна сплошного сечения 300×300 мм, у которой предел огнестойкости превышает 2 часа имеет теплоемкость 260×10 3 Дж/м, т.е. в четыре раза больше.

Повышение теплоемкости стальных колонн путем применения сплошного сечения размером, например, до 300×300 мм не позволяет увеличить их огнестойкость до величины, которая характерна для колонн из железобетона. Причиной этого является огромная теплопроводность стали, благодаря чего все сечение металлической конструкции быстро прогревается до высоких температур, в то время как центральная часть железобетонных колонн (ядро сечения) до высоких температур прогревается очень медленно.

Способы огнезащиты металлических конструкций

Огнезащита предназначена для повышения фактического предела огнестойкости конструкций до требуемых значений. Эту задачу выполняют путем использования теплозащитных и теплопоглощающих экранов, специальных конструктивных решений, огнезащитных составов, технологических приемов и операций, а также применением материалов пониженной горючести. Огнезащитное действие экранов основывается либо на их высокой сопротивляемости тепловым воздействиям при пожаре, сохранением в течение заданного времени теплофизических характеристик при высоких температурах, либо на их способности претерпевать структурные изменения при тепловых воздействиях с образованием коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая изолирующая способность.

Расположение огнезащитных экранов может осуществляться либо непосредственно на поверхности защищаемых конструктивных элементов, либо на откосе с помощью специальных мембранкоробов, каркасов, закладных деталей.

Огнезащита предусматривает применение конструктивных методов, использование теплозащитных экранов из облегченных составов, наносимых на поверхность конструкций высокопроизводительными индустриальными методами.

Конструктивные методы огнезащиты включают обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание, использование крупноразмерных листовых и плитных огнезащитных облицовок, применение огнезащитных конструктивных элементов (например огнезащитных подвесных потолков), заполнение внутренних полостей конструкций, подбор необходимых сечений элементов, обеспечивающих требуемые значения пределов огнестойкости конструкций, разработку конструктивных решений узлов примыкания, сопряжений и соединений конструкций.

Кирпичную и бетонную облицовку применяют [Л4] для повышения предела огнестойкости стальных конструкций до 2 ч и более. При этом бетонную облицовку толщиной 50 мм и более армируют стальным каркасом (хомутом и продольными стержнями) во избежание преждевременного ее обрушения при действии огня. Для исключения этого явления в случае кирпичной облицовки толщиной в 1/4 кирпича (65 мм) в ее швах также устанавливаются стальные анкеры или хомуты.

Цементно-песчаная штукатурка толщины 25-60 мм, наносимая по стальной сетке, используется для повышения предела огнестойкости металлических конструкций до 2 -х и более часов.

При толщине 40-60 мм штукатурку армируют двойной сеткой, что предохраняет ее от преждевременного обрушения при пожаре.

Отмеченные выше облицовки достаточно надежны и долговечны. Однако они существенно увеличивают массу конструкций и является трудоемкими. Стремление снизить массу огнезащитной облицовки привело к разработке легких штукатурок на основе перлита, вермикулита и других эффективных материалов. Эти облицовки имеют малую плотность (200-600 кг/см 3 ) и поэтому низкую теплопроводность. Они могут применяться для повышения огнестойкости конструкций до 4 -х часов.

Для огнезащитной облицовки можно использовать полужесткие минераловатные плиты, укрепляемые с помощью стальных анкеров и каркасов. В этом случае необходимо предусматривать антикоррозионную защиту конструкций и достаточную отделку наружной поверхности минераловатной облицовки декоративными материалами.

Для повышения предела огнестойкости 0,75 ч – 1,5 ч применяют огнезащитные краски, лаки, эмали. Они выполняют следующие функции: являются защитным слоем на поверхности материалов, поглощают тепло, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду. Подразделяются на две группы: невспучивающиеся и вспучивающиеся. Невспучивающиеся краски при нагревании не увеличивают толщину своего слоя. Вспучивающиеся краски при нагревании увеличивают толщину слоя в 10-40 раз. Как правило, вспучивающиеся краски более эффективны, так как при тепловых воздействиях происходит образование вспененного слоя, представляющего собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ (минеральный остаток). Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Коксовый слой обладает высокими теплоизоляционными качествами.

Наиболее технологичным является устройство тонкослойных покрытий с использованием вспучивающихся составов на органической основе. Их огнезащитные свойства проявляются за счет увеличения толщины слоя и изменения теплофизических характеристик при интенсивном тепловом воздействии в условиях пожара.

При воздействии высоких температур покрытие вспучивается, значительно увеличивается в объеме с образованием коксового пористого слоя. Вспучивающиеся покрытия являются многокомпозиционными системами, состоящими из связующего, антипирена и пленкообразователей. При воздействии высоких температур эти вещества разлагаются, выделяя пары или газы, которые блокируют конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя вблизи слоя покрытия и уменьшают радиационный поток тепла.

Образующийся пористый слой обугливается покрытие является теплоизоляционным слоем между источником тепла и защищаемой поверхностью. Объем образовавшегося обугленного слоя, в зависимости от состава, может составлять от 5 до 200 первоначальных объемов покрытия.

Коэффициент вспучивания зависит не только от природных свойств материала, но и от условий его нагревания (максимальной температуры и скорости подъема ее). Поэтому для одного и того же материала, обладающего способностью вспучиваться при нагревании, коэффициент вспучивания может колебаться в очень широких пределах. Причиной вспучивания и образования пористости служит выделение водяного пара или газа при высоких температурах. Одни виды сырья при нагреве размягчаются, что способствует возникновению в них пор, другие растрескиваются и распадаются на более мелкие частицы, чем до нагрева, что также приводит к образованию высокопористой структуры.

По мнению [Л.5], механизм работы вспучивающегося покрытия заключается в следующем. При одностороннем нагреве покрытия в его подповерхностном слое формируется переменное по толщине и во времени температурное поле, а также выделяются газообразные продукты термического разложения полимерной или минеральной основы. В результате этого увеличивается пористость материала и в порах создается повышенное давление. В диапазоне температур (наружная поверхность – поверхность защищаемой конструкции) каркас пористого подповерхностного слоя проходит через пластичное (вязко-текучее) состояние и под действием внутреннего давления вытягивается до образования в «узких местах» разрывов – локальных трещин, через которые избыток газов пиролиза выте-кает в окружающую среду, взаимодействуя с ней. Локальные деформации каркаса, суммируясь по возрастающей во времени толщине пластичного слоя, создают эффект вспучивания – перемещение поверхности покрытия «навстречу» внешнему тепловому потоку.

По мере роста температуры каркас затвердевает и фиксируется в пространстве, образуя вспененный слой, в ячейках которого содержится азот и углекислый газ.

Современные огнезащитные составы и их свойства

Огнезащита строительных конструкций

Ваш дом → Ваш дом → 2011 → 03.2011 → Огнезащита строительных конструкций

Огнезащита конструкций является составной частью общей системы мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и огнестойкости зданий и сооружений. Она направлена на снижение пожарной опасности конструкций, и на обеспечение требуемого предела огнестойкости.

В число основных задач огнезащиты входят: предотвращение загорания, прекращение развития начальной стадии пожара, создание «пассивной» локализации пожара, ослабление опасных факторов пожара, расширение возможности применения новых прогрессивных проектных решений. Способы огнезащиты конструкций разнообразны и включают конструктивные методы, методы создания на поверхности элементов разного рода теплозащитных экранов, физико-химические и технологические приемы, направленные на снижение пожарной опасности материалов.

Исходя из специфических особенностей сопротивляемости конструкций тепловым воздействиям при пожаре, особенностей работы конструкций, их функционального назначения, способы огнезащиты могут претерпевать различные изменения и проявляются в разнообразных формах.

Актуальность огнезащиты в наибольшей мере проявляется для металлических конструкций, которые при пожаре быстро прогреваются и теряют несущую способность. Область применения различных способов огнезащиты определяется с учетом требуемых пожарно-технических характеристик конструкции, типа защищаемой конструкции (колонны, стойки, ригели, балки, связи), температурно-влажностных условий эксплуатации и производства работ по огнезащите, эстетических и других требований, предъявляемых к конструкциям.

Номенклатура получивших распространение огнезащитных материалов и составов, требования к ним, области применения и пределы огнестойкости конструкций, составы, технология их изготовления и нанесения, установки по нанесению составов приведены в рекомендациях, подготовленных ЦНИИСК им. Кучеренко, НИИЖБ, ЦНИИпромзданий, ВНИИПО и другими организациями. Экономический эффект от определения эффективности и областей применения новых огнезащитных материалов и составов заключается в их удешевлении и использовании индустриальных способов производства работ по огнезащите конструкций.

Для определения эффективности средств огнезащиты разработана система методов огневых и высокотемпературных испытаний огнезащищенных материалов и конструкций. Оценка эффективности огнезащитных составов для металлических конструкций проводится по НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности». В рамках этой методики огнезащитные средства по своей эффективности подразделяются на пять групп в зависимости от времени прогрева стального двутавра № 20 до 500 °С. Следует иметь в виду, что этот метод не распространяется на определение предела огнестойкости строительных конструкций с огнезащитой, а устанавливает только группу эффективности огнезащитных составов. На практике полученные результаты могут быть применены для определения предела огнестойкости конструкций с приведенной толщиной не менее 3,4 мм и критической температурой не менее 500 °С, которая устанавливается для конкретной конструкции в зависимости от марки стали и действующей на нее нагрузки. Огнезащитная эффективность составов, наносимых на стальные конструкции, характеризуется временем от начала огневого испытания до достижения критической температуры (500 °С) стандартного образца и подразделяется на пять групп:
1 – не менее 150 мин.,
2 – не менее 120 мин.,
3 – не менее 60 мин.,
4 – не менее 45 мин.,
5 – не менее 30 мин.

Способы огнезащиты конструкций

Огнезащита предназначена для повышения фактического предела огнестойкости конструкций до требуемых значений и для ограничения предела распространения огня по ним. Эту задачу выполняют путем использования теплозащитных и теплопоглощающих экранов, специальных конструктивных решений, огнезащитных составов, технологических приемов и операций, а также применяя материалы пониженной горючести.

Читайте также:  Салон Интерьера Premium Life

Конструктивные методы огнезащиты включают обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание поверхности элементов конструкций, использование крупноразмерных листовых и плитных огнезащитных облицовок, применение огнезащитных конструктивных элементов, заполнение внутренних полостей конструкций, подбор необходимых сечений элементов, обеспечивающих требуемые значения пределов огнестойкости конструкций, разработку конструктивных решений узлов примыканий, сопряжений и соединений конструкций и др. При увеличении сечений элементов используют те же марки бетона, кирпича и других материалов, что и при изготовлении защищаемой конструкции.

Конструктивные решения по обеспечению огнестойкости и понижению класса пожарной опасности конструкции также могут включать введение дополнительных элементов в конструкцию, выполняющих теплоизоляционные и огнезадерживающие функции. Например, использованием дополнительных обшивочных плит и листов удается повысить огнестойкость металлических панелей. Применение металлической сетки, поддерживающей минераловатный утеплитель в асбестоцементных панелях, дает возможность повысить огнестойкость этих конструкций.

Значительные усилия направлены на совершенствование стыковых соединений металлических панелей, что позволяет снизить предел распространения огня по этим конструкциям. В этом отношении эффективно применение трудно сгораемых эластичных прокладок в стеновых соединениях панелей. Хорошие результаты повышения огнестойкости дают накладки на стыки асбестоцементных стеновых панелей и др.

Огнезащитное действие теплозащитных и теплопоглощающих экранов основывается либо на их высокой сопротивляемости тепловым воздействиям при пожаре, сохранении в течение заданного времени своих теплофизических характеристик при высоких температурах, либо на их способности претерпевать структурные изменения при тепловых воздействиях с образованием коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая изолирующая способность. Теплоизоляционные экраны из облегченных покрытий создаются либо контактным путем, либо путем мембранной защиты. При контактной огнезащите состав наносится непосредственно на поверхность конструкций, при мембранной – на поверхность вспомогательных элементов, которые закрепляют на конструкции на относе. Эффективность огнезащитных покрытий определяется их теплоизоляционными качествами и высокой сопротивляемостью тепловым воздействиям. Покрытие замедляет прогрев конструктивных элементов, препятствует воспламенению и горению материалов. В облегченных покрытиях помимо теплоизолирующих используются также и теплопоглощающие качества.

Огнезащитные краски, лаки, эмали задерживают воспламенение материалов, уменьшают распространение пламени на поверхности материалов. Они выполняют следующие функции: являются защитным слоем на поверхности сгораемых материалов, поглощают тепло в результате разложения, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду, ускоряют образование угля. Они подразделяются на две группы: невспучивающиеся и вспучивающиеся. Невспучивающиеся краски при нагревании не увеличивают толщину слоя. Вспучивающиеся краски при нагревании увеличивают толщину слоя в 10-40 раз. Как правило, вспучивающиеся краски более эффективны, так как при тепловых воздействиях происходит образование вспененного угольного слоя, представляющего собой закоксовавшийся расплав некоторых веществ. Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Угольный слой обладает высокими теплоизоляционными качествами.

Кроме перечисленных, для огнезащиты металлических конструкций может также использоваться довольно широкая гамма конструктивных методов и приемов (увеличение поперечных сечений, заполнение внутренних полостей теплоизоляционными и охлаждающими составами, конструктивное решение примыканий конструкций и др.). Выбор подходящего метода огнезащиты конструкций, конкретного огнезащитного материала или состава производят с учетом конструктивных, эксплуатационных, технологических, технико-экономических факторов. Среди них: величины требуемых пределов огнестойкости конструкций, типы защищаемой конструкции и ориентации защищаемых поверхностей в пространстве (колонны, балки и др.), виды нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая), температурно-влажностные условия эксплуатации и производства работ по огнезащите, степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции, а также степени агрессивности материала огнезащиты по отношению к стали, увеличение нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты, периоды монтажа огнезащиты (во время воздействия на здание или его реконструкцию), эстетические требования к конструкции, технико-экономические показатели и др.

Кроме того, защитные средства должны быть невредными для человека и животных, без ухудшения физико-механических и эстетических свойств защищаемых материалов, доступными и дешевыми, технологичными. Изыскание защитных средств, отвечающих всем этим условиям, – задача исключительно сложная. Во всяком случае, пока не найдено ни одного такого средства. Однако чем больше тот или иной огнезащитный состав удовлетворяет вышеизложенным требованиям, тем больше он может найти применение. При выборе огнезащитного состава для конкретных условий применения следует учитывать его технологические и эксплуатационные показатели.

Особенности огнезащиты конструкций

Применение того или иного способа огнезащиты определяется специфическими особенностями различных видов конструкций, областей их применения, значений требуемых пределов огнестойкости и пределов распространения огня, а также температурно-влажностных условий производства работ по огнезащите, условий эксплуатации и др.

Как известно, металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и к действию огня. Они быстро нагреваются и снижают прочностные свойства. Развитие вычислительной техники способствовало совершенствованию металлических конструкций за счет более полного использования несущей способности металла путем создания новых рациональных тонкостенных профилей и конструктивных форм, что, однако, отрицательно отразилось на их огнестойкости.

Незащищенные металлические конструкции рассматриваются как не распространяющие огонь, для них предел распространения огня принимается равным нулю. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций, в зависимости от толщины элементов сечения и действующих напряжений, составляет от 0,1 до 0,4 час., в то время как минимальные значения требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в том числе металлических, составляют от 0,25 и до 2,5 час., в зависимости от типа конструкций. Таким образом, незащищенные стальные конструкции, как правило, не удовлетворяют требованиям по пределам огнестойкости.

Предел огнестойкости металлических конструкций зависит от типа конструкций, статических схем, величины и характера приложения нагрузки, вида и марки металла, приведенной толщины элементов конструкций, определяемой по соотношению площади их поперечного сечения и обогреваемой части периметра сечения. Приведенная толщина элементов определяется без учета роли поверхностей конструкций, примыкающих к обогреваемой металлической конструкции, при условии, что предел огнестойкости примыкающих конструкций не ниже предела огнестойкости обогреваемой металлической конструкции.

Задача огнезащиты металлических конструкций заключается в создании на поверхности элементов конструкций теплоизолирующих экранов, выдерживающих высокие температуры и непосредственное действие огня. Наличие этих экранов позволяет замедлить прогревание металла и сохранять конструкции свои функции при пожаре в течение заданного периода времени.

Огнезащита металлических конструкций достигается с помощью как традиционных методов (обетонирования, оштукатуривания цементно-песчаными растворами, использования кирпичной кладки), так и новых современных методов, основанных на механизированном нанесении облегченных материалов и легких заполнителей асбеста, вспученного перлита и вермикулита, минерального волокна, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами или основанных на использовании плитных и листовых теплоизоляционных материалов (гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, асбестоцементных и перлито-фосфогелиевых плит и др.).

Современные методы огнезащиты металлических конструкций включают использование: теплоизоляционных штукатурок, состоящих из цемента или гипса, перлитового песка или вермикулита, жидкого стекла, огнезащитных покрытий из асбеста или гранулированного минерального волокна, жидкого стекла, цемента и др., а также вспучивающихся красок, представляющих сложные системы органических и неорганических компонентов. Огнезащитное действие этих красок основано на вспучивании нанесенного состава при температурах 170-200 °С и образовании пористого теплоизолирующего слоя, толщина которого составляет несколько сантиметров.

В зависимости от толщины слоя штукатурного состава, конструктивных огнезащитных листов и плит обеспечивается предел огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 час. Вспучивающиеся краски используют для огнезащиты стальных конструкций в течение 0,75-1 час. Обеспечение предела огнестойкости стальных конструкций 0,5 час. достигается путем увеличения их массивности за счет развития размера сечений.

Огнезащита металлических конструкций – важный элемент пожарной безопасности.

Нормы пожарной безопасности НПБ 236-97 “Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности” (введены в действие приказом ГУГПС МВД РФ от 29 апреля 1997 г. N 25)

Нормы пожарной безопасности НПБ 236-97
“Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности”
(введены в действие приказом ГУГПС МВД РФ от 29 апреля 1997 г. N 25)

Fire retardant composition for steel constructions. General requirement. Method for determining fire retardant efficiency

Дата введения 1 июня 1997 г.

1. Область применения

Настоящие нормы устанавливают общие требования к огнезащитным составам для стальных конструкций, а также метод определения их огнезащитной эффективности.

Нормы не распространяются на определение пределов огнестойкости конструкций с огнезащитой.

Соблюдение требований настоящих норм обязательно при разработке нормативно-технической документации на данные средства огнезащиты и при их сертификации.

2. Нормативные ссылки

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие стандарты:

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 16523-89 постановлением Госстандарта РФ от 4 апреля 1999 г. N 113 с 1 января 2000 г. введен в действие ГОСТ 16523-97

3. Термины и определения

В настоящих нормах применяют следующие термины и определения:

Средство огнезащиты – огнезащитный состав или материал, обладающий огнезащитной эффективностью и специально предназначенный для огнезащиты различных объектов.

Огнезащитный состав – вещество или смесь веществ, обладающие огнезащитной эффективностью и специально предназначенные для огнезащиты различных объектов.

Объект огнезащиты – материал, конструкция или изделие, подвергаемые обработке средством огнезащиты с целью снижения их пожарной опасности и (или) увеличения огнестойкости.

Огнезащитная обработка – нанесение огнезащитного состава на поверхность объекта огнезащиты (окраска, обмазка, напыление и т.п.).

Конструктивные способы огнезащиты – облицовка объекта огнезащиты материалами или иные конструктивные решения по его огнезащите.

Комбинированный способ – сочетания различных способов огнезащитной обработки.

Огнезащитное покрытие – слой огнезащитного состава, полученный в результате обработки поверхности объекта огнезащиты.

Огнезащитная эффективность – сравнительный показатель средства огнезащиты, который характеризуется временем в минутах от начала огневого испытания до достижения критической температуры (500°С) стандартного образца стальной конструкции с огнезащитным покрытием и определяется по методу, изложенному в разделе 6 настоящих норм.

Приведенная толщина металла – отношение площади поперечного сечения металлической конструкции к обогреваемой части ее периметра.

Гарантийный срок хранения (годности) – время, в течение которого огнезащитный состав (отдельные его составляющие) может быть использован для огнезащитной обработки конструкции без снижения его огнезащитной эффективности и гарантийного срока эксплуатации.

Гарантийный срок эксплуатации – время, в течение которого гарантируется заданная огнезащитная эффективность покрытия, эксплуатируемого в соответствии с технической документацией.

4. Общие требования

4.1. Огнезащитные составы должны иметь техническую документацию на их производство и применение, должны быть утверждены и согласованы в установленном порядке, а также должны иметь сертификат пожарной безопасности.

4.2. Техническая документация должна содержать следующие показатели и характеристики огнезащитных составов:

– расход для определенной группы огнезащитной эффективности;

– сведения по технологии нанесения: способы подготовки поверхности, виды и марки грунтов, адгезия, число слоев, условия сушки;

– гарантийный срок и условия хранения состава;

– мероприятия по технике безопасности и пожарной безопасности при хранении составов и производстве работ.

В случае необходимости в технической документации следует указывать сведения по видам и маркам лакокрасочных составов, допустимых для нанесения поверх огнезащитного слоя в целях его защиты от воздействий внешней среды или придания покрытию декоративных свойств.

Кроме того, техническая документация должна содержать следующие сведения об огнезащитном покрытии:

– толщину для определенной группы огнезащитной эффективности;

– условия эксплуатации (предельные значения влажности, температуры окружающей среды и т.п.);

– возможность и периодичность замены или восстановления покрытия в зависимости от условий эксплуатации.

4.3. Производство и поставка огнезащитных составов, проектирование и производство работ по огнезащите конструкций должны осуществляться организациями, имеющими лицензию на данный вид деятельности.

4.4. Применение средств огнезащиты должно осуществляться в соответствии с технической документацией и проектом, разработанным, согласованным и утвержденным в порядке, установленном СНиП 11-01-95.

4.5. Группа огнезащитной эффективности огнезащитных составов определяется в соответствии с п.6.5.3 настоящих норм.

4.6. Испытания по определению огнезащитной эффективности должны проводиться в специализированной организации, имеющей соответствующую аккредитацию.

4.7. Одновременно с испытаниями по определению огнезащитной эффективности проводятся контрольные испытания в соответствии с разделом 7 настоящих норм.

4.8. Огнезащитные покрытия должны иметь возможность их восстановления после гарантийного срока эксплуатации.

Не допускается применение огнезащитных покрытий на объектах защиты, расположенных в местах, исключающих возможность замены или восстановления (реставрации) покрытия.

4.9. При применении огнезащитных составов с защитой поверхности покрытия лакокрасочными составами огнезащитные характеристики следует определять с учетом поверхностного слоя.

4.10. Показатели и характеристики огнезащитных составов и покрытий, за исключением группы огнезащитной эффективности, определяются разработчиком технической документации, за которые он несет установленную законодательством ответственность.

4.11. При научно-техническом обосновании по инициативе заказчика могут быть проведены испытания по расширенной программе, целью которых будет являться построение обобщенной зависимости огнезащитной эффективности конкретного средства огнезащиты от приведенной толщины металла и толщины огнезащитного покрытия.

4.12. Упаковка, условия хранения и транспортирования огнезащитных составов должны обеспечивать их огнезащитные свойства в течение установленного срока годности.

4.13. Не допускается применение огнезащитных составов на неподготовленных (или подготовленных с нарушениями требований технической документации на эти составы) поверхностях объектов защиты.

5. Сертификация огнезащитных покрытий

5.1. Для получения сертификата пожарной безопасности заказчик должен представить в орган сертификации:

– разработанную и утвержденную в установленном порядке техническую документацию на огнезащитный состав;

– протоколы испытаний, подтверждающие огнезащитную эффективность состава.

5.2. В сертификате пожарной безопасности на огнезащитный состав кроме общих сведений, установленных бланком сертификата, должны быть отражены следующие специальные показатели и характеристики:

– название огнезащитного состава;

– группа огнезащитной эффективности;

– виды, марки, толщина слоев грунтовых, декоративных или атмосфероустойчивых лакокрасочных покрытий, используемых в комбинации с указанным средством огнезащиты при сертификационных испытаниях;

– толщина огнезащитного покрытия и расход огнезащитного состава для установленной группы огнезащитной эффективности.

6. Метод определения огнезащитной эффективности

6.1. Сущность метода

Сущность метода заключается в определении огнезащитной эффективности покрытия при тепловом воздействии на опытный образец и определении времени от начала теплового воздействия до наступления предельного состояния этого образца в соответствии с настоящими нормами.

6.2. Оборудование для испытаний

6.2.1. Оборудование включает в себя:

– установку для огневых испытаний малогабаритных образцов стержневых конструкций;

– приспособления для установки образца;

– систему измерения и регистрации параметров, включая оборудование для проведения кино-, фото- или видеосъемок.

6.2.2. Основные размеры и схема установки приведены на рисунке 1 обязательного приложения А.

6.2.3. Требования к системе подачи и сжигания топлива, системам измерения и регистрации параметров, температурному режиму в установке – по ГОСТ 30247.0.

6.3. Образцы для испытаний

6.3.1. Для проведения испытаний изготавливают два одинаковых образца.

6.3.2. В качестве образцов, на которые наносится огнезащитный состав, должны использоваться стальные колонны двутаврового сечения профиля N 20 по ГОСТ 8239. Высота образца 1700 +- 10 мм с приведенной толщиной металла 3,4 мм.

6.3.3. Огнезащитные составы наносятся на образцы в соответствии с технической документацией (зачистка поверхности стальных образцов, тип грунтовки, количество и толщина наносимого слоя и т.д.).

Примечание – Перед нанесением огнезащитного покрытия должна быть проведена его идентификация. Экспериментальная идентификация огнезащитного покрытия проводится с помощью аппаратуры термического анализа.

6.3.4. Влажность покрытия должна быть динамически уравновешенной с окружающей средой с относительной влажностью 60 +- 15% при температуре 20 +- 10°С.

Читайте также:  Как правильно выбрать ламинат?

6.3.5. При проведении сертификационных испытаний отбор образцов должен производиться в соответствии с требованиями по порядку сертификации.

6.4. Подготовка и проведение испытаний

6.4.1. Условия проведения испытаний – по ГОСТ 30247.0.

6.4.2. Подготовка к проведению испытаний включает расстановку термоэлектрических преобразователей (ТЭП) в печи и на образце, проверку и отладку систем подачи и сжигания топлива, приборов, установку опытного образца в печи.

6.4.3. Перед испытаниями необходимо произвести контрольные измерения фактической толщины огнезащитных покрытий. Измерение толщины покрытия проводится не менее чем в пяти местах на каждой обогреваемой поверхности полок и стенок двутавра. За результат принимается среднее арифметическое значение всех измерений.

Точность измерения при толщине покрытий:

– до 10 мм – 0,01 мм;

– до 20 мм – 0,05 мм;

– до 50 мм – 0,5 мм.

6.4.4. Температура стального образца измеряется с помощью ТЭП из провода диаметром не более 0,75 мм. ТЭП на образце устанавливают методом зачеканивания в количестве 3 шт.: в среднем сечении образца на стенку двутавра и на внутренние поверхности полок двутавра. Схема расстановки ТЭП представлена на рисунке 2 обязательного приложения А.

6.4.5. Температура металла испытываемого образца определяется как среднее арифметическое значение показаний ТЭП, расположенных в установленных местах.

6.4.6. В процессе проведения испытаний регистрируются следующие показатели:

– время наступления предельного состояния;

– изменение температуры в печи в соответствии с п. 6.4.1 настоящих норм;

– поведение огнезащитного покрытия (вспучивание, обугливание, отслоение, выделение дыма, продуктов горения и т.д.);

– изменение температуры металла опытного образца.

6.4.7. Испытания проводятся без статической нагрузки при четырехстороннем тепловом воздействии до наступления предельного состояния опытного образца.

6.4.8. За предельное состояние принимается достижение критической температуры стали опытных образцов, равной 500°С (средняя по трем ТЭП).

6.5. Оценка результатов испытаний

6.5.1. За результат испытания принимается время (в минутах) достижения предельного состояния опытного образца.

6.5.2. Огнезащитная эффективность покрытия для стальных конструкций определяется как среднее арифметическое значение результатов испытаний двух образцов. При этом максимальные и минимальные значения результатов испытаний образцов не должны отличаться друг от друга более чем на 20% (большего значения). Если значения результатов испытаний отличаются друг от друга более чем на 20%, должно быть проведено дополнительное испытание, а огнезащитная эффективность определяется как среднее арифметическое двух меньших значений.

6.5.3. Огнезащитная эффективность составов подразделяется на 5 групп: 1-я группа – не менее 150 мин; 2-я – не менее 120; 3-я – не менее 60; 4-я – не менее 45; 5-я – не менее 30.

При определении группы огнезащитной эффективности составов не рассматриваются результаты испытаний с показателями менее 30 мин.

7. Контрольный метод испытания огнезащитных составов

7.1. Сущность метода

7.1.1. Контрольный метод испытания огнезащитных составов используется при контроле огнезащитной эффективности огнезащитных составов при их производстве, а также при поставках крупных партий огнезащитных покрытий (из расчета требуемой массы огнезащитного покрытия на 1000 м2 поверхности металлоконструкции и более).

7.1.2. Сущность метода заключается в тепловом воздействии на опытный образец и определении времени от начала теплового воздействия до наступления предельного состояния опытного образца.

7.2. Образцы для испытаний

7.2.1. Для проведения испытаний изготавливается один образец.

7.2.2. В качестве образца используется стальная пластина размером 600х600х5 мм, с нанесенным на нее огнезащитным составом. Допустимые отклонения по ширине и длине стальной пластины не должны превышать +- 5 мм, а по толщине – +- 0,5 мм.

7.2.3. Необогреваемая поверхность опытного образца должна быть теплоизолирована материалом с величиной термического сопротивления не менее 1,9 м2 х °С/Вт и толщиной не менее 100 мм.

7.2.4. Состав, толщина и технология нанесения огнезащитного состава, а именно: способ нанесения (механизированный способ или вручную), качество стальной поверхности, на которую наносится покрытие (неокрашенная очищенная поверхность или поверхность, загрунтованная лакокрасочными покрытиями), должны быть идентичными составу, толщине и технологии нанесения, применявшимся при испытаниях по оценке огнезащитной эффективности покрытий для несущих стальных конструкций.

7.3. Проведение испытаний

7.3.1. Условия проведения испытаний – по ГОСТ 30247.0.

7.3.2. Испытания проводятся на установке для теплофизических исследований и испытаний малогабаритных фрагментов плоских конструкций и отдельных узлов их стыковых сопряжении и закреплений. Основные размеры и схема установки приведены на рисунке 3 обязательного приложения А.

7.3.3. Требования к испытательному оборудованию и средствам измерений, температурный режим – по ГОСТ 30247.0.

7.3.4. Температура на поверхности стальных образцов измеряется с помощью ТЭП из провода диаметром не более 0,75 мм, которые устанавливаются методом зачеканивания на необогреваемую поверхность образцов в количестве трех штук. Один из ТЭП устанавливается в центре образца, а два других – по диагонали на расстоянии 200 +- 5 мм от центра.

7.3.5. Температура металла испытываемого образца определяется как среднее арифметическое значение показаний ТЭП, расположенный в установленных местах.

7.3.6. В процессе проведения испытаний регистрируются следующие показатели:

– время наступления предельного состояния;

– изменение температуры в печи;

– поведение огнезащитного покрытия (вспучивание, обугливание, отслоение, выделение дыма, продуктов горения и т.д.);

– изменение температуры на необогреваемой поверхности опытного образца.

7.3.7. Испытания проводятся до наступления предельного состояния опытного образца.

7.3.8. За предельное состояние принимается время достижения температуры 500°С стали опытных образцов (средняя температура по трем ТЭП).

7.4. Оценка результатов испытаний

7.4.1. За результат принимается время достижения предельного состояния.

7.4.2. Результаты последующих испытаний не должны отличаться от результатов испытаний контрольного образца более чем на 20% в сторону уменьшения времени достижения предельного состояния.

7.5. Протокол испытания

7.5.1. Результаты испытаний оформляются в виде протокола, который является приложением к отчету об испытаниях по оценке огнезащитной эффективности огнезащитного состава для несущих стальных конструкций.

7.5.2. Протокол должен содержать:

– наименование организации, проводящей испытания;

– дату изготовления огнезащитного состава;

– способ нанесения и толщину покрытия;

– наименование огнезащитного состава, сведения об изготовителе, товарный знак и маркировку огнезащитного состава с указанием технической документации;

– дату проведения испытаний;

– наименование нормативного документа на методы проведения испытаний;

– визуальные наблюдения при испытании;

– эскизы и описание испытанных образцов, данные о контрольных измерениях состояния образцов, эксплуатационных свойствах покрытий и перечень отклонений, допущенных при изготовлении образца, от технических документов на конструкцию;

– запись контролируемых параметров, результаты их обработки и оценку;

Огнезащита строительных конструкций

Огнезащита предназначена для повышения фактического предела огнестойкости конструкций до требуемых значений и для ограничения предела распространения огня по ним, при этом обращается внимание на снижение так называемых побочных эффектов (дымообразования, выделения газообразных токсичных веществ). Эту задачу выполняют путем использования теплозащитных и теплопоглощающих «экранов», специальных конструктивных решений, технологических приемов и операций, а также применением составов пониженной горючести, которые носят общее название — огнезащитные материалы.

Огнезащитное действие экранов основывается либо на их высокой сопротивляемости тепловым воздействиям при пожаре, сохранении в течение заданного времени теплофизических характеристик при высоких температурах, либо на их способности претерпевать структурные изменения при тепловых воздействиях с образованием коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая изолирующая способность.

Расположение огнезащитных экранов может осуществляться либо непосредственно на поверхности защищаемых конструктивных элементов, либо на откосе с помощью специальных мембран-коробов, каркасов, закладных деталей.

Огнезащита предусматривает применение конструктивных методов, использование теплозащитных экранов из облегченных составов, наносимых на поверхность конструкций высокопроизводительными индустриальными методами, разработку материалов, обладающих свойствами пониженной пожарной опасности (трудновозгораемостью).

Конструктивные методы огнезащиты включают обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание поверхности элементов конструкций, использование крупноразмерных листовых и плитных огнезащитных облицовок, применение огнезащитных конструктивных элементов (например, огнезащитных подвесных потолков), заполнение внутренних полостей конструкций, подбор необходимых сечений элементов, обеспечивающих требуемые значения пределов огнестойкости конструкций, разработку конструктивных решений узлов примыканий, сопряжении и соединений конструкций и др. При увеличении сечений элементов используют те же марки бетона, кирпича и других материалов, что и при изготовлении защищаемой конструкции. Между помещениями, а также при входе и выходе из зданий необходимо устанавливать противопожарные двери, иначе комплекс огнезащитных мер можно будет считать не полным.

Огнезащитные краски, лаки, эмали задерживают воспламенение материалов, уменьшают распространение пламени по поверхности материалов. Они выполняют следующие функции: являются защитным слоем на поверхности материалов, поглощают тепло в результате разложения, выделяют ингибиторные газы, высвобождают воду, ускоряют образование коксового слоя на поверхности материала.

Огнезащитные краски подразделяются на две группыневспучивающиеся и вспучивающиеся:

Как правило, вспучивающиеся краски более эффективны, так как при тепловых воздействиях происходит образование вспененного слоя, представляющего собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ (минеральный остаток). Образование этого слоя происходит за счет выделяющихся при нагревании газо- и парообразных веществ. Коксовый слой обладает высокими теплоизоляционными качествами.

Создание материалов пониженной горючести достигается путем поверхностной и глубокой пропитки материалов специальными составами, введения антипиренов в состав исходных композиций, использования различных минеральных наполнителей, а также путем использования разнообразных технологических приемов.

Применительно к конструктивным элементам из фанеры и древесных пластиков могут использоваться следующие методы огнезащиты: пропитка листов шпона перед склеиванием; пропитка готовых клееных изделий антипиренами различными способами; пропитка листов шпона феноло-, креозолоформальдегидными способами (бакелизированная фанера); окраска фанеры специальными огнезащитными красками; облицовка фанеры материалами на основе асбеста, металла и др.; создание покрытий на основе термореактивных смол с использованием различных огнезащитных наполнителей в процессе горячего прессования при производстве фанеры.

В последнее десятилетие достигнут существенный прогресс в разработке составов для конструкций, которые позволяют повышать до требуемых значений огнестойкость металлических конструкций, ограничить распространение огня по несущим деревянным конструкциям, а также решать различные вопросы пожарной безопасности легких панелей с эффективными утеплителями.

При разработке огнезащиты металлических конструкций наметилась тенденция к использованию облегченных материалов и легких заполнителей, вспученного перлита и вермикулита, минерального волокна. Высокоэффективны вспучивающиеся краски. При нагревании до 170 °С краска вспучивается и образует на поверхности металла термоизолирующий пористый слой.

Среди огнезащитных материалов для металла и бетона распространение получили также штучные теплоизоляционные плиты. При применении огнезащитных пропиточных составов, антипиренов, вспучивающихся красок, лаков и эмалей может ставиться задача некоторого снижения распространения пламени по поверхности деревянных конструкций, либо перевода древесины в группу трудносгораемых материалов, что дает возможность резко ограничить распространение огня по ним до нормируемых пределов.

Огнезащита стальных конструкций

Металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и к действию огня. Они быстро нагреваются и снижают прочностные свойства.

Фактический предел огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины элементов сечения и действующих напряжений составляет от 0,1 до 0,4 ч, в то время как минимальные значения требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в том числе металлических, составляют от 0,25 и до 2,5 ч в зависимости от степени огнестойкости зданий и типа конструкций.

Задача огнезащиты стальных конструкций заключается в создании на поверхности элементов конструкций теплоизолирующих заслонов, выдерживающих высокие температуры и непосредственное действие огня. Наличие таких заслонов позволяет замедлить прогревание металла и сохранять конструкции свои функции при пожаре в течение заданного периода времени.

В настоящее время самое широкое применение находят современные материалы для огнезащиты металла.

Огнезащита металлических конструкций осуществляется как традиционными методами (обетонирования, оштукатуривания цементно-песчанными растворами, использования кирпичной кладки), так и новыми современными методами. Инновационные методы основанны на механизированном нанесении облегченных материалов и легких заполнителей — асбеста, вспученного перлита и вермикулита, минерального волокна, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами или основанных на использовании плитных и листовых теплоизоляционных материалов (гипсокартонных и гипсоволокнистых листов, асбестоцементных и перлитофосфогелевых плит и др.).

Современные методы огнезащиты стальных конструкций включают использование: теплоизоляционных штукатурок, состоящих из цемента или гипса, перлитового песка или вермикулита, жидкого стекла; огнезащитных покрытий из асбеста или гранулированного минерального волокна, жидкого стекла, цемента и др.; вспучивающихся красок, представляющих сложные системы органических и неорганических компонентов. Огнезащитное действие этих красок основано на вспучивании нанесенного состава при температурах 170-200 о С и образовании пористого теплоизолирующего слоя, толщина которого составляет несколько сантиметров.

В зависимости от толщины слоя штукатурного состава, облегченного покрытия, конструктивных огнезащитных листов и плит обеспечивается предел огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 ч. Для примера: вспучивающаяся краска «Пирекс-Металл» используется для огнезащиты стальных конструкций в течение 0,75-1 ч. в зависимости от расхода краски. Обеспечение предела огнестойкости стальных конструкций 0,5 ч достигается путем увеличения их массивности за счет развития размера сечений.

Обеспечение огнезащитных свойств

Строительные конструкции зданий и сооружений в обычных условиях эксплуатации могут сохранять необходимые рабочие качества в течение десятков лет. В условиях пожара эти же конструкции достаточно быстро утрачивают свои эксплуатационные свойства, теряют несущую, теплоизолирующую способность и целостность. Воздействие высоких температур во время пожара и прилагаемые на конструкции нагрузки интенсивно развивают температурные деформации и деформации ползучести, что приводит к их быстрому обрушению. Так, к примеру, предел огнестойкости незащищенных несущих металлических конструкций, как правило, не превышает, в среднем, 10–15 минут независимо от толщины конструкции.

Деревянные строительные конструкции при пожаре уменьшаются в своем сечении в результате обугливания, происходит резкая потеря предела прочности, что, в свою очередь, приводит к их обрушению. Конструкции из железобетона являются самыми прочными и долговечными и, несмотря на это, их поведение при пожаре неоднозначно. Предел огнестойкости железобетонных конструкций зависит от многих факторов: режима пожара, типа используемого бетона, заполнителя и арматуры, толщины защитного слоя бетона, влажности бетона, нагруженности.

В условиях развившихся пожаров температура в зоне горения, как правило, превышает 1000 °С. В этих условиях элементы несущих конструкций испытывают значительные термические напряжения, а локальная температура элементов конструкций может превысить критический предел огнестойкости и привести к их разрушению. Необходимость проведения работ по огнезащите строительных конструкций и материалов от опасных факторов пожара очевидна и является требованием строительных норм и правил.

Огнезащита применяется тогда, когда достижение требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций либо показателей пожарной опасности строительных материалов технически невозможно либо экономически не выгодно. В настоящее время существуют различные материалы (краски, лаки, штукатурки, маты из негорючих материалов) и способы для огнезащиты строительных конструкций и материалов.

В соответствии с требованиями документа «Пожарная безопасность зданий и сооружений» различные металлические и деревянные строительные конструкции, в т. ч. несущие элементы зданий, междуэтажные перекрытия, должны иметь предел огнестойкости, соответствующий их назначению.

Большинство современных видов огнезащиты сегодня — это:

  • простота и технологичность нанесения;
  • ремонтопригодность покрытия;
  • длительность эксплуатации;
  • относительно невысокая стоимость;
  • высокая эффективность в работе.

Комплекс мер по повышению огнестойкости строительных конструкций определяется проектом, создаваемым отдельно для каждого сооружения, с учетом его особенностей, назначения и характеристик.

Ссылка на основную публикацию