Огнезащита строительных конструкций

Независимо от причины возгорания любой пожар зачастую несет за собой очень тяжелые последствия, как материального плана, так и человеческие жертвы. Наиболее катастрофические последствия несет разрушение опорных конструкций объектов, поскольку они являются наиболее незащищенными и в то же время наиболее важными элементами любого здания. Поэтому уже много лет человечество ищет оптимальный вариант, как защитить строительные конструкции от воздействия огня так называемой пассивной защитой.

Основное предназначение, которой создать на поверхности конструкции покрытие, которое не поддастся горению, и даже при воздействии очень высоких температур будет сохранять целостность, защищая важный элемент здания. Сейчас в этом качестве используется довольно много разных вариантов. Начиная от различных обмазок и штукатурки до различных рулонно-плитных материалов из огнестойких волокон. На сегодня более доступным и максимально эффективным из применяемых способов повышения огнестойкости разным строительным материалам является нанесение на них огнезащитных лакокрасочных материалов.

Огнезащитные интумесцентные покрытия

Наибольший интерес из материалов, используемых для огнезащиты, сегодня вызывают лакокрасочные покрытия, созданные по интумесцентной технологии, часто называемые вспучивающими. Данная технология разработана относительно недавно и состоит в том, что защитный слой материала при воздействии огня вспучивается и превращается в кокс. Данный слой кокса позволяет на протяжении определенного времени защищать поверхность от огня и разрушающего воздействия высоких температур.

Оправданность применения огнезащитных покрытий данного типа заключается в том, что они наносятся довольно тонким слоем, под воздействием температур не дают токсичных выделений, имеют высокую огнезащитную эффективность и наносятся на поверхность, которую требуется защитить, разными механизированными способами.

Внешне при нормальных условиях эксплуатации такое покрытие сложно отличить от обычного окрашенного покрытия, и выполняет оно практически такие же функции, что и обычная краска, но если его подвергнуть влиянию высоких температур, оно кардинально меняется, превращаясь во вспененный слой.

Увеличение толщины и объема происходит в десятки раз, образовывая при этом твердый не поддающийся горению слой с коэффициентом теплопередачи сопоставимым по величине с воздухом. Такой коксовый слой создает физическую преграду для передачи тепла от огня к защищаемой поверхности и таким образом уменьшает теплопередачу не менее чем в сотню раз.

Применение данных покрытий оправданно для защиты от огня конструкций:

• из стали, 
• дерева, 
• бетона, 
• кирпича, 
• кабельной продукции, 
• воздуховодов.

Эффективность вспенивания покрытия становится возможным благодаря наличию в их составе нескольких специальных составляющих, каждая из которых отвечает за определенный функционал, к тому же немаловажным моментом является правильно подобранное соотношение между ними.

Основными функциональными составляющими являются:

• пленкообразующие материалы;
• карбонизирующие добавки;
• неорганические кислоты и их производные;
• вспенивающие добавки.

Вспомогательными компонентами являются галогенсодержащие вещества, разнообразные наполнители и пигменты.

Основными факторами, влияющими на огнезащитную эффективность рассматриваемых покрытий, являются:

• поглощение тепла, сопровождающее разнообразные химические реакции и фазовые преобразования во время получения вспененного слоя;
• тепловое сопротивление кокса, которое обусловлено его толщиной, строением, жесткостью, теплопроводностью, термостабильностью и многими другими факторами;
• способность поглощать поступающий тепловой поток площадью вспененного кокса.

Защитный слой кокса должен обладать высокой адгезией к поверхности, которую защищает, и которая в случае пожара подвергается значительному нагреванию. На практике большое влияние на это оказывают используемые грунтовочные противокоррозионные смеси, наносимые на конструкции перед ее покрытием огнезащитной краской.

Краски вспененного типа разделяются на водоразбавляемые и органоразбавляемые.

Краски, использующие в основе воду, преимущественно обладают более высокой огнезащитной эффективность, а также не имеют запаха. Но в то же время имеют и существенный минус – они очень восприимчивы к воде и влажному воздуху, что снижает эффективность в связи с вымыванием из покрытия водорастворимых составляющих. Краски, использующие в основе органические растворители, избавлены от такого недостатка и создают водостойкое покрытие, могут наноситься на конструкции при высокой влажности воздуха, имеют возможность хранения, транспортировки и применения в холодное время года.

Огнезащитные покрытия на эпоксидной основе

Благодаря малой водопроницаемости, большой термической стойкости и длительной защите от влияния вредно воздействующей среды безрастворный огнезащитный состав на основе эпоксидной смолы занял важную позицию среди большого количества распространенных материалов для улучшения показателя огнестойкости строительным конструкциям.

На сегодня рынок составов для защиты строительных конструкций преимущественно представлен широким разнообразием материалов для получения покрытия вспучивающегося типа на органической или водной основе. Образцы ведущих производителей зачастую обладают коэффициентом вспучивания до 50 раз и гарантируют, что защитное покрытие стальных конструкций толщиной меньше миллиметра обеспечит огнезащитную эффективность второй и третьей группы.

Наносить защитные покрытия часто приходится при отрицательной температуре, а зачастую еще и при повышенной влажности.

В европейских областях России, располагаемых в умеренном поясе континентального климата, сосредоточено большинство крупных строительств, но учитывая довольно короткую длительность лета, львиную часть строительно-монтажных работ приходится выполнять в период между сезонами. Помимо этого, основные запасы стратегически важных природных ресурсов сосредоточены в северных областях страны, и там же нужно строить предприятия по добыче и переработке.

Исходя из этого краскам для огнезащитных покрытий, требуется иметь характеристики, позволяющие не только производить нанесение даже при отрицательных температурах, но и при эксплуатации зимой не терять своих качеств.

С такими требованиями совершенно не справляются краски на основе воды, а составы на основе органических растворителей удовлетворяют их лишь частично. При нанесении покрытия поверхность должна быть защищена от попадания осадков, и ее температура должна быть на 3 °С выше точки росы. Это связано с тем, что в составе присутствуют водорастворимые вещества, а процесс образования пленки происходит благодаря испарению растворителя, поэтому если использовать материал, не защищая от влаги, то может происходить вымывание таких веществ и потеря покрытием своих ключевых свойств.

Под указанные требования более подходят эпоксидные составы, которые не содержат растворителей, поскольку процесс отвердевания у них совершается в результате химической реакции с так называемым отвердителем. Данный процесс зачастую еще называют сшивкой.

Для представленных сегодня на рынке отечественных эпоксидных красок характерна значительная толщина защитного покрытия. Так для достижения огнезащиты длительность 60 минут потребуется толщина покрытия не меньше 6 мм, а при увеличении требуемой длительности защиты до 240 минут – толщина покрытия составит не меньше 40мм.

Поэтому на практике требуется применение армирующего слоя, которым зачастую выступает сетка. В свою очередь это дает заметное увеличение массы огнезащитного покрытия и приводит к дополнительной нагрузке на конструкции. Эксплуатация огнезащитного покрытия на основе эпоксидной смолы рекомендована при температурах от -60°С до +60°С и длительность может достигать 25 лет.

Следовательно, востребованность данного вида огнезащитных материалов очевидна для проведения работ по огнезащите объектов, находящихся на стадии строительства, а также уже функционирующих предприятий в климатических условиях с низкими температурами и для внешнего использования в условиях повышенной влажности.

Огнезащитное покрытие на силиконовой основе

Наша страна географически занимает довольно большую территорию и поэтому объекты, для которых требуется использование огнезащитных красок и покрытий для внешних работ, зачастую находятся в различных климатических условиях: от арктических до субтропических. Исходя из этого, для промышленных объектов энергетического и нефтегазового комплекса очень актуальным остается вопрос устойчивости огнезащитного покрытия в разных климатических зонах.

Сегодня на российском рынке можно увидеть множество предложений огнезащитной краски, как отечественного, так и зарубежного производства, но практически все они акриловые или эпоксидные. Предложение на рынке силиконовых красок довольно ограничено, хотя они наиболее подходят для огнезащитной обработки объектов топливно-энергетического и нефтегазового комплексов, поскольку не только ни боятся воздействия влаги, но и благодаря влаге, находящейся в воздухе, создают резиноподобное покрытие с отличными механическими характеристиками и эластичностью.

Основными преимуществами огнезащитной краски на силиконовой основе является:

• обеспечение протекторной и барьерной защиты металла от огня;
• проведение работ по нанесению при температурах от -30°С до +35°С;
• длительный срок службы (около 40 лет) при экстремальных условиях (100% относительной влажности, температурном диапазоне от -60°С до 250°С);
• отличная устойчивость к химически агрессивным жидким и газовоздушным средам;
• девятибалльная сейсмо- и вибростойкость;
• короткое время высыхание слоев (всего несколько часов);
• минимальная усадка после высыхания;
• возможность выбора любого цвета покрытия и не требует дополнительного финишного покрытия;
• диэлектрические свойства;
• проявление теплоизоляционных и антикоррозионных свойств.

Нанесение рекомендуется производить аппаратно безвоздушным распылением, в труднодоступных местах и на небольших участках допускается использование кисти или валика.

Дополнительно отметим, что важным плюсом является также возможность хранения при отрицательных температурах без потери качественных показателей.

Гарантийный срок хранения составляет не меньше 2 лет с даты производства.

Таблица. Огнезащитные материалы по металлу.

Наименование материала толщина слоя, мм	огнезащитная эффективность 30 мин		огнезащитная эффективность 45 мин		огнезащитная эффективность 60 мин		огнезащитная эффективность 90 мин		огнезащитная эффективность 120 мин
	толщина слоя, мм	расход, кг	толщина слоя, мм	расход, кг	толщина слоя, мм	расход, кг	толщина слоя, мм	расход, кг	толщина слоя, мм	расход, кг
тонкослойные покрытия (краски)
Терма Люкс	-	-	1,03	1,75	1,32	2,24	1,77	3,01	-	-
Терма	0,80	1,24	1,10	1,70	1,28	1,92	2,30	3,50	-	-
Крауз	0,60	1,00	1,00	1,67	1,31	2,19	1,73	2,89	-	-
Полистил	0,92	1,30	1,20	1,70	1,42	1,84	-	-	-	-
Огнелат	-	-	0,96	1,80	1,20	2,20	1,80	2,90	-	-
Огракс ВСК-1	0,75	1,50	0,96	1,67	1,40	2,42	1,70	3,16
Аквест-911	.-	.-	0,82	1,45	1,25	2,20	1,80	2,70	-	-
Феникс СТВ	0,50	0,90	0,90	1,62	1,00	1,80	1,80	3,24	-	-
Уникум	-	-	1,30	2,15	-	-	-	-	-	-
Piroplast ST 100	-	-	0,98	1,68	1,28	2,20	1,64	2,80	-	-
Nullifire S 707-60	0,27	0,46	0,75	1,28	0,80	1,37	1,14	1,95	-	-
Nullifire S 607HB	-	-	1,01	1,76	1,35	2,25	1,65	2,70	-	-
Джокер М	-	-	1,00	1,00	1,50	1,80	1,80	2,60	-	-
Джокер	-	-	1,00	1,70	1,66	2,80	2,30	3,80	2,90	4,60
тонкослойные покрытия (краски) на основе органических растворителей
Крауз-Р	0,55	0,92	1,00	1,70	1,31	2,23	1,73	2,94	-	-
Огнелат	-	-	0,96	1,80	1,20	2,00	1,80	2,90	-	-
Nullifire S 706	0,46	0,83	0,94	1,70	0,97	1,76	1,50	2,72	-	-
Протерм Стил	0,47	0,74	1,00	1,50	1,20	1,87	1,60	2,50	-	-
Piroplast ST 200	-	-	0,98	1,68	1,28	2,20	1,64	2,80	-	-
Феникс СТС	0,50	0,80	0,90	1,44	1,00	1,60	1,80	2,88	-	-
Джокер 521	-	-	-	-	1,25	1,75	1,70	2,70	-	-
Interchar 963	-	-	0,70	1,25	1,35	2,25	1,65	2,70	-	-
Лидер	-	-	2,00	2,96	2,10	3,10	2,50	3,70	-	-
СГК-1	-	-	2,00	4,50	-	-	-	-	-	-
СГК-2	-	-	2,00	3,50	-	-	3,50	5,25	-	-
Эндотерм ХТ-150	1,50	3,30	2,80	6,16	4,00	8,80	-	-	-	-
АПМ-2	-	-	-	-	-	-	-	-	4,10	5,50
Renitherm PMS-R	0,60	1,07	1,00	1,78	1,30	2,31	1,70	3,03	2,45	4,36
составы на основе минерального волокна на неорганическом связующим (наносятся только с помощью специального оборудования)
Девиспрей	-	-	15,00	3,30	20,00	4,40	30,00	6,60	40,00	8,80
ОФП-НВ (Эскалибур)	-	-	13,00	3,25	18,00	4,50	25,00	6,25	35,00	8,75
"штукатурные" огнезащитные составы
Монолит М1	-	-	14,00	6,30	19,00	8,55	24,00	10,80	28,00	12,60
Неоспрей	-	-	-	-	10,00	5,00	17,00	8,50	25,00	12,50
Файрекс-400	5,00	8,00	8,00	12,00	11,50	18,00	-	-	-	-
Огнещит	-	-	6,90	11,00	8,50	13,20	13,50	18,60	16,80	23,00
ОЗС-МВ			7,93	14,00	9,83	17,70	-	-	20,05	36,00