Общие требования к огнезащитным материалам, предназначенным для стальных несущих строительных конструкций, изложены в Нормах пожарной безопасности (НПБ 236-97) «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Метод определения огнезащитной эффективности». В соответствии с ними, для покрытия стальных конструкций установлено шесть групп огнезащитной эффективности, которые определяются временем – от начала воздействия высокой температуры до достижения поверхностью конструкции температуры 500ºС: для первой группы эффективности интервал составляет 150 минут, для второй – 120, для третьей – 90, для четвертой – 60, для пятой – 45 и для шестой – 30.
В настоящее время для защиты стальных конструкций рекомендуется использовать два типа огнезащитных материалов.
Первый тип – композиции на основе минеральных вяжущих (портландцемента, гипса строительного, фосфатов, жидкого стекла), наполненных асбестом (вспученным перлитовым или вермикулитовым песком). Эти композиции наносятся на стальную конструкцию слоем, толщина которого определяется требуемым временем огнезащитной эффективности: чем толще слой, тем дольше такая конструкция защищена от нагревания до 500ºС. Однако эти материалы сильно утяжеляют конструкции.
Второй тип – вспучивающие лакокрасочные покрытия (ВЛКП). Для стальных конструкций такая огнезащита является естественным продолжением их конструктивной формы и выполняет роль защиты металла от коррозии. Также ВЛКП должны иметь хорошую адгезию к подложке материала или конструкции, требуемую долговечность в нормальных условиях эксплуатации и технологичность в изготовлении и нанесении. Например, при стандартном пожаре металлическая незащищенная конструкция теряет свою несущую способность и разрушается через 12–15 мин. после начала пожара. При защите такой конструкции вспучивающимися составами ее предел огнестойкости может составить от 30 минут до 2 часов. Огнезащитный эффект таких покрытий основан на теплоизолирующем действии вспененной при тепловом воздействии массы, которая препятствует притоку избыточного тепла к защищаемой поверхности и предохраняет ее от нагревания до критической температуры. Также известно, что при высокотемпературном тепловом воздействии в огнезащитных составах должны происходить фазовые переходы, связанные с поглощением тепла и выделением газообразных продуктов, которые образуют пористую структуру, обладающую повышенной теплоизолирующей способностью (или образуют химические продукты, препятствующие процессу воспламенения и горения). Процесс вспучивания должен проходить при пиропластическом состоянии материала до температур на 100–150ºС ниже критической температуры защищаемого материала. При обычной температуре огнезащитное покрытие должно сохранять свои функции отделочного слоя с требуемой долговечностью.
Существует группа ВЛКП на основе силикатного (жидкого) стекла. Они повышают предел огнестойкости конструкции на 30–45 минут. Эти материалы бывают разных видов: силикатно-вермикулитовые (с жидким калиевым стеклом), силикатно-асбестовые (с коротковолокнистым асбестом), силикатно-глиняные (с молотым кирпичом) и силикатно-перлитовые (со вспученным перлитом). Наносятся вещества общедоступными способами – кистью, валиком или пульверизатором. Толщина покрытия – около 1 мм, расход краски – примерно 1–1,2 кг на 1 кв. м. Но у огнезащитных материалов на основе жидкого стекла есть недостаток: со временем они покрываются пятнами (белесый налет) и трещинами, что ухудшает декоративные и эксплуатационные свойства обработанных поверхностей. Причиной этому – химическое взаимодействие средств с содержащимися в воздухе углекислым и другими агрессивными газами.
В последнее время стали применять покрытия на основе смеси жидкого стекла и графита (термически расширяющиеся графиты получают их обработкой сильными окислителями). Также, в качестве компонентов наполнителей применяют вспученный вермикулит и распушённый асбест.
В качестве альтернативы ВЛКП, которые в современных условиях выпускаются на органических и неорганических основах, в НИИВМ им. В. Д. Глуховского разработаны неорганические вспучивающие материалы на основе щелочных алюмосиликатных систем: Na2O – Al2O3 – SiO2 – H2O (геоцементов). Процесс их вспучивания происходит за счет выделения химически связанной и цеолитной воды из состава продуктов твердения, представленных цеолитоподобными новообразованиями типа гейландита . При этом такие покрытия являются еще и коррозионно-стойкими и по основным техническим показателям (огнезащитной способности) не уступают известным аналогам на органической основе.
Огнезащитные пасты и штукатурки
огнезащита строительных конструкций может осуществляться обмазкой (или механическим нанесением, напылением) огнезащитными пастами и огнезащитными штукатурками. Толщина слоя огнезащитных паст обычно не превышает 0,5-1 см, штукатурок – 2-4 см.
Основное отличие огнезащитных паст и штукатурок от обычных цементно-песчаных шпатлёвок и растворных штукатурных смесей – это отсутствие в качестве связующего портландцемента и заполнителя в виде кварцевого песка. Как известно, портландцемент при твердении наряду с гидросиликатами, гидроалюминатами и гидроферритами выделяет гидроксид кальция, который при действии температур свыше 550оС разлагается. При тушении пожара водой (или просто в контакте с влажным воздухом) идёт обратная реакция, при этом продукт гидратации увеличивается в объёме в 2 раза. Гашёная известь «рвёт» поверхностный слой, образуются «дутики», трещины, которые способствуют проникновению огня внутрь конструкции. Составы с использованием кварцевого песка также не огнестойки.
Огнезащитные пасты и штукатурные растворы готовят на основе силикатного жидкого стекла, строительного гипса, глиноземистого цемента, пуццолановых цементах. В качестве заполнителя используется вспученный (или невспученный) вермикулит, перлит, диатомит, трепел, вулканическая пемза, вулканический туф и др. Применяются также волокнистые наполнители: каолиновая вата и другие минеральные волокна, распушенный асбест.
Простейшие огнезащитные пасты делаются с использованием местных «тощих» глин в смеси с водным раствором сульфитно-дрожжевого щёлока (СДЩ); гипсового теста с волокнистым минеральным наполнителем и СДЩ. Их рекомендуется применять в сухих помещениях (при относительной влажности воздуха менее 65 %). Значительно более эффективны огнезащитные составы с использованием вермикулита, перлита, каолиновой ваты и соответствующих связующих.
Работами ряда научных коллективов России ( ВНИИПО, ЦНИИСК им. Кучеренко, Уралниистромпроекта, СПбГАСУ, ВНИПИ «Тепло-проекта», ВНИИ ЖБИ и др.) исследованы и внедрены в строительную практику огнезащитные пасты и штукатурные растворы. Особенно хорошие огнезащитные свойства установлены у вермикулитовых и перлитовых композиций. Их предел огнестойкости по данным испытаний ВНИКО составляет 3-6 часов.
ОГРАКС-НШ низкоплотный штукатурный материал изготавливается по ТУ 5728- 056-13267785-07 и соответствует Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон от 22.07.2008г. № 123-ФЗ) статья 136, статья 150. Применяется для огнезащиты металлических конструкций на всех видах объектов гражданского и промышленного строительства, для повышения предела огнестойкости до 240 мин. Эксплуатируется в закрытых помещениях с влажностью до 85% при температуре от -50°С до +60°С. Материал имеет серый цвет, насыпная плотность сухой смеси 220 кг/ м³, представляет собой негорючую теплоизоляционную систему, обладающую высокими огнезащитными свойствами, которая позволяет надёжно защищать строительные конструкции от воздействия теплового потока и пламени. Материал не токсичен, не выделяет вредных веществ, не образует токсичных соединений в присутствии других веществ и факторов. Поставляется в полипропиленовых мешках с вкладышем. Предел огнестойкости R150. Толщина огнезащитного покрытия – 30 мм. Теоретический расход – 9 кг/м².