Способы огнезащиты металлических конструкций

Способы огнезащиты металлических конструкций

Огнезащита металлоконструкций — способы и составы для нанесения защитных покрытий

Современные строительные технологии сегодня позволяют обеспечить строительство зданий и сооружений с максимальным задействованием металлических несущих конструкций. Легкость и надежность металла нашла свое применение практически во всех видах современных построек от индивидуальных домов до многоэтажных офисных и торгово-развлекательных центров. Однако проблема пожарной безопасности этих построек в большинстве случаев зависит не от эффективности сигнализации или расположения средств пожаротушения, а от такого фактора, как огнезащита металлоконструкций.

Нормативное регулирование использования противопожарной защиты металлических конструкций зданий и сооружений

Использование при возведении зданий металлических стальных балок, колонн, лестниц и площадок значительно облегчило процесс строительства и одновременно снизило стоимость здания. Повсеместное применение несущих колон и балок перекрытия из металлопроката, с одной стороны, дает возможность обеспечить прочность постройки, а с другой — не дает гарантии безопасности, ведь пожар, быстро проводит нагрев металлоконструкции до 500 градусов, а дальше наступает ее деформация под собственным весом. При возникновении пожара такая температура может быть достигнута буквально за 5-7 минут.

Не допустить развитие такой ситуации поможет нанесение огнезащиты на металлоконструкции. На законодательном уровне это решение регламентировано государственными стандартами и СНиП. Федеральные законы РФ № 384-ФЗ и № 184-ФЗ требуют выполнения технического регламента в вопросе обеспечения пожарной безопасности и в разрезе технического регулирования и категорирования пожарной безопасности основных металлоконструкций зданий и сооружений.

Вопросы огнезащиты металлоконструкций нормативные документы конкретизируют в строительных нормах и правилах, например, СНиП 21-01-97 — документ раскрывает нормы и правила, в том числе и способы огнезащиты металлических конструкций зданий.

Важно знать: Профессиональное нанесение огнезащиты на разного рода материалы и конструкции зданий начиная от деревянных кровель и заканчивая металлическими колоннами и балками, проводят предприятия и организации, имеющие соответствующую лицензию. Такие работы проводятся на основании проекта комплексной противопожарной защиты здания.

На какие конструкции здания наносятся защитные материалы

Для минимизации последствий пожара и обеспечения долговременной способности сохранять форму и нести нагрузки конструктивная огнезащита металлических конструкций наносится:

• На несущие конструкции здания — колонны, подпорки, балки;
• Кровельные системы постройки — стропильная часть, балки усиления, стяжные элементы систем, обрабатывается металлоконструкция кровли;
• Каркасные детали сооружения — надстройки, мансардные помещения, чердачные помещения, межэтажные перекрытия;
• Детали стеновых колон и балок межэтажных перекрытий все остальные элементы конструктивно составляющие несущие элементы и системы обеспечения безопасности.

Отдельно принимаются меры по усилению конструктивной огнезащиты узлов соединения несущих элементов каркаса постройки.

Нанесение защитного слоя штукатурки

Конструктивная огнезащита металлических конструкций в равной степени касается как производственных, так и офисных и жилых помещений. Высокие санитарные требования и нормативы пожарной безопасности требуют обеспечения защиты и таких систем, как вентиляция и внутренние трубопроводы здания, а значит и эти металлоконструкции нужно наносить противопожарную окраску.

Условия нанесение защиты на основные элементы здания, требуют, чтобы соблюдался нормативный показатель предельных норм стойкости этих элементов в соответствии с мировой классификацией:

• Для стен, основных несущих элементов сооружения, колонн — R120;
• Для перекрытий межэтажных, чердачных, подвальных помещений —R160- R45;
• Настил с утеплителями —R 30;
• Для ферм, балок и прогонов кровели — R 30;
• Для лестничных клеток — R120-R90;
• Для лестничных маршей и площадок внутренних лестниц — R60-R45;

Где R — означает обозначение потерю конструкцией своей несущей способности, а цифры время начиная с момента воздействия огня на металл и до достижения критической отметки температуры, при котором начинается неотвратимая деформация.

При этом самый малый коэффициент имеет постройки ІV степени огнестойкости — R15.

Виды защитных конструкций и технологий установки

Нанесение огнезащиты на металл сегодня рассматривается как комплексный, системный подход для достижения необходимого запаса прочности. На сегодняшний день наиболее эффективными видами такого подхода выступают:

• Нанесение на поверхность металлических изделий и конструкций специальных термозащитных покрытий и облицовок;
• Конструктивная защита металлических конструкций в виде создания дополнительных защитных экранов, подвесных потолочных систем;
• Установка специальных систем, позволяющих, заполнить внутренний объем металлических элементов составом, который может выполнять роль и теплоносителя, и средства пожаротушения.

Огнезащита конструкций с применением специальных термостабильных рецептур и покрытий предусматривает нанесение многослойного полимерного покрытия из термостойкого состава. Многослойная окраска предусматривает как обеспечение нужный уровень пожаробезопасности, так и защиты металла от коррозии.

Огнезащитное покрытие металлоконструкций, реализуемое установкой дополнительных щитов термозащиты из базальтового волокна или минеральной ваты с последующим закрытием этого стоя декоративными элементами облицовки.

Заполнения теплоносителем полых элементов выполняется по специальному проекту, превращая таким образом, колонны и опоры в противопожарный резервуар. И, хотя эта технология имеет очень высокую эффективность из-за дороговизны на сегодняшний день используется редко.

Нанесение огнезащиты термозащитными составами

Обработка больших поверхностей осуществляется методом нанесения лакокрасочных составов на основе полимерных соединений на металл. Принцип действия большинства таких термозащитных составов основан на реакции отдельных ингредиентов покрытия на изменение температуры. При значительном повышении температуры или, когда огонь переходит на металл краска начинает вспучиваться — увеличиваясь в объеме. К примеру, при толщине огнезащитного слоя в 1 мм при коэффициенте увеличения 50 — слой увеличивается в объеме, в результате чего получается защитное покрытие толщиной 50 мм. Удобство нанесения такого состава заключается в возможности обработки большого объема при помощи краскопульта и получения равномерного слоя покрытия даже в самых труднодоступных местах. Краска обладает всеми качествами обычной краски для внутренних работ, но при этом срок службы такого покрытия внутри помещения достигает 10 лет.

Установка термозащитных экранов

Для воздуховодов, систем кондиционирования и вентиляции в качестве утеплителя часто используется базальтовая вата с фольгированной поверхностью. Свойства каменной ваты как утеплителя при этом дополняются защитным экраном из фольги при этом теплопотери внутри воздуховодов получаются минимальными. Подобный принцип заложен и при установке экранов из стекловаты и базальтового полотна и на металлический каркас здания. Для защиты от повышенной температуры применяются несколько видом защитного материала и специальных технологий его монтажа.

Самый простой метод — это оклейка тонкими пластинами или рулонным фольгированным покрытием всей поверхности. На металл наносится мастика и уже на нее клеится фольгированный минеральный материал. Высокая степень защиты металла от температуры достигается использованием более плотного полотна и отражающими свойствами фольги. Чтобы повысить пожаробезопасность можно дополнительно использовать стальной лист для устройства наружного защитного кожуха.

Более сложный метод, это устройство защитного короба вокруг несущих балок или сварных рамных балок и колонн из толстого утеплителя. Наружная часть такой сендвич панели утепляется при помощи тонких листов металла или штукатурным составом, поверху проводится окрашивание жаростойкими лакокрасочными составами. Для нанесения рекомендуются составы серии мetal жаростойкие и пожаробезопасные краски и лаки от производителя nobel. Также рекомендуется использовать продукцию торговой марки akzo – жаростойкие и термозащитные краски.

Внимание! Жаростойкие лакокрасочные составы позволяют сохранять качество слоя краски при высокой температуре, при этом нужно помнить, что это все-таки горючий материал. Противопожарная краска под воздействием температуры или огня увеличивается в объеме, создавая таким образом преграду для температурного воздействия на металл.

Нанесение огнезащитной штукатурки

Защита опорных колон, стеновых и внутренних колон поддерживающих балки межэтажного перекрытия может быть выполнена в виде штукатурки.

Термозащитные свойства штукатурного состава, нанесенного на опору толщиной 30 мм, обеспечивают защиту металла от нагрева в течение 30-45 минут. Нагрев металла в это время происходит до температуры 100-120 градусов. В течение следующих 30 минут температура поднимается до 300 градусов. Для работ используются составы файрекс, кнауф, феникс. Кроме металла штукатурки используются для защиты дерева и бетона.

Установка теплоизоляции из минеральной ваты

При устройстве многослойного вида теплоизоляции из минеральной ваты плотностью 165 кг м3 толщиной 90 мм и верхнего декоративного слоя штукатурки динамика нагрева металла будет следующей:

• 0-1 час — температура металла достигает показателя 100 градусов;
• 1-1,5 час — повышение температуры до 300 градусов;
• 1,5-2 часа — температура повышается до 400 градусов;

После оштукатуривания проводится покраска жаростойкой краской. Самыми популярными продуктами такого вида продуктов является продукция rockwool – базальтовые фольгированные рулоны, stoebich – системы превентивной защиты, противопожарные шторы, технониколь — рулонные защитные материалы и мастики для монтажа.

Установка гипсокартонных плит

Среди наиболее эффективных методов защиты, несущих колон и балок, выступает установка гипсокартонных плит. Гипс сам по себе является отличным теплоизоляционным и защитным материалом, и если установить несколько плит для создания защитного щита толщиной общей толщиной 50 мм динамика роста температуры металла будет выглядеть следующим образом:

• В первые 30 минут с момента начала возгорания температура плавно достигнет показателя в 100 градусов;
• На протяжении последующих 1,5 часов температура существенно не изменится и будет колебаться в районе 100-130 градусов;
• Примерно через еще 30 минут она достигнет 200, а спустя еще 10-15 минут и 300 градусов.

Как видно гипсокартон — это лучший защитный тип материала по сравнению с другими видами огнестойких материалов. Такой конструктивный метод установки пожаробезопасного покрытия может быть применен и для защиты бетона и деревянных элементов здания. Среди производителей самым популярным на рынке является кнауф, производящая гипсокартонные листы, шпаклевочные смеси и штукатурные составы.

Технологии и материалы для огнезащиты

В практической плоскости проведение работ по огнезащите металлоконструкций нормативными документами регламентируется как обязательный элемент проекта сооружения. Для него обязательно разрабатывается полный пакет технической документации — чертеж, проводится расчет, реферат для согласования, смета с указанием расценок и всего перечня работ согласно гост.

Как правило, первичная противопожарная обработка проводиться на этапе строительства. Однако в процессе эксплуатации пожарная инспекция может внести исполнительный лист с требованием привести в соответствие нормам безопасности теплозащиту как отдельных помещений, так и всего объекта. В таком случае работы могут проводится и самостоятельно, узловым моментом здесь будет выступать правильность и очередность выполнения операций технологии.

Подобрать наиболее приемлемый вид материала и способ его установки поможет видео процесса работ с разными материалами:

Нанесение защитных покрытий альпром

Нанесение покрытий на несущие элементы краской Оберег

Технология огнезащитной обработки несущих металлоконструкций

Правильно провести расчет необходимого материала поможет онлайн -калькулятор, а более детально определить каждый раздел сметы и товарный пункт поможет использование инженерных программ, размещенных на форуме dwg.

Огнезащита металлических конструкций: способы и составы

Несущая способность металлоконструкций при отметке температуры +500 градусов Цельсия утрачиваются. Указанная температура воздействует на металлические изделия во время пожара. Для обеспечения огнезащиты стальных изделий следует обратиться к СНиП. Обеспечение пожаробезопасности зданий и строений регулируется СНиП 21-01-97* (СП 112.13330.2011). В своде правил приведен список материалов, которые могут быть выбраны для огнезащиты металлических изделий.

Степень огнестойкости регулируется ГОСТ 30247.0-94. Классификация пожароопасности регламентируется ГОСТ 30403-2012.

• Не пожароопасный класс опасности (К0);
• Низкий класс пожароопасности (К1);
• Средний класс пожароопасности (К2);
• Высокий класс опасности возникновения пожара (К3).

При возникновении/развитии пожара в зданиях различного назначения, а также любой степени огнестойкости: от жилого дома, надворных построек из древесины до производственного цеха из железобетонных конструкций огнем повреждаются/уничтожаются не только горючие элементы строений/сооружений, оборудование, сырье/товарная продукция, находящиеся в них, отделка и мебель, предметы обихода.

• балки,
• фермы,
• колонны,
• опорные столбы,
• внутренние лестницы.

Эти строительные конструкции, выполненные чаще всего из чугунного, стального металлопроката, начинают активно деформироваться в огне через 15 минут, что отражено в государственных строительных нормах, регламентах пожарной безопасности. Через еще небольшой промежуток времени в зависимости от толщины, общей массы металла, силы пламени; здания, с несущими конструкциями из незащищенного ничем металла, начинают рушиться, складываться как карточный домик, унося жизни многих людей и принося огромный материальный ущерб.

• Огнезащита несущих металлических конструкций – это самый эффективный способ довести все элементы здания/сооружения, отвечающие за целостность, устойчивость и надежность; что во многом определяется требуемой степенью, а также пределами огнестойкости для каждой детали в нем, указанными в СНиП 21-01-97* (СП 112.13330.2011). Но, этот путь решает проблему защиты от открытого пламени, теплового воздействия огня пожара внутри здания, чему также способствует обеспечение его современными стационарными системами пожаротушения, которые не только ликвидируют возгорание на начальной стадии; но и охлаждают несущие конструкции здания, в том числе выполненные из металла, понижают/сбивают высокую температуру во всем объеме строения/пожарном отсеке.
• Соблюдение противопожарных разрывов исключит занесение источника открытого огня внутри здания, а содержание в надлежащем состоянии пожарных проездов/подъездов к зданиям/сооружения будет способствовать оперативному прибытию подразделений МЧС, негосударственных формирований для ликвидации ЧП.

Способы огнезащиты

Многочисленные решения по защите от прямого воздействия огня, огромного теплового воздействия развивающегося пожара металлических и деревянных конструкций, применяемых в строительном деле, найдены очень давно; но продолжают изобретаться как новые способы, так и новые составы.

Реальная картина находит отражение во многих нормах/правилах, регламентирующих обеспечение огнестойкости защищаемых объектов. Отдельно стоит упомянуть СП 2.13130.2012. Огнезащита металлических конструкций, как, впрочем, и всех остальных элементов зданий/сооружений, проходит в нем красной строкой.

Давно применяются, а также появились относительно недавно следующие способы/виды, методы и приемы предохранения поверхностей металла, находящихся под значительной нагрузкой в составе строения, от огня/теплового воздействия, называемые все вместе конструктивной огнезащитой.

Основана она на нанесении/создании на поверхности строительных конструкций, которые могут подвергаться внешнему воздействию, теплоизоляционного слоя, достаточной толщины и качества покрытия; чтобы он выдержал огонь/тепло в течение нормативного времени согласно требованьям ПБ при проектировании/строительстве в части обеспечения огнестойкости:

• Огнезащита металлических колонн, опорных столбов, поддерживающих перекрытия/покрытия зданий/сооружений, используется очень давно, начиная со возведения старинных особняков/замков. Для этого использовался природный камень, кирпич, плитные материалы – сначала естественного, а позднее – искусственного происхождения.

Такая облицовка от пола до перекрытия надежно предохраняет конструкцию из металла от возможного воздействия факторов пожара. Если раньше такие материалы выкладывались вокруг колонны/столба с использованием строительного/известкового раствора, то сегодня разработаны виды/методы крепления плитных/листовых, а также рулонных огнезащитных материалов на каркасе с воздушными прослойками; что снижает нагрузку на междуэтажные перекрытия, значительно удешевляет этот вид противопожарных работ.

• Огнезащита металлических балок. По понятным причинам облицевать камнем/кирпичом или плитными материалами такие конструкции, находящиеся под потолком помещений зданий, сложно/невозможно или просто опасно для людей, которые будут в нем находиться, особенно если это происходит на территориях с повышенной сейсмической активностью.

Поэтому металлические балки, как и колонны/столбы зданий, защищают слоем мокрой штукатурки, цементного раствора, бетонированием по деревянной дранке/металлической сетке, различными огнезащитными вязкими смесями – обмазками/мастиками, придавая в зависимости от толщины защитного покрытия требуемый предел огнестойкости. Недостаток такого метода огнезащиты – дополнительная нагрузка на перекрытия здания, дополнительные затраты, внешняя тяжеловесность таких решений, что часто не устраивает архитекторов/заказчиков проектируемых или строящихся зданий.

• Огнезащита металлических лестниц. Так как это обязательная конструкция практически любого здания/сооружения, важный элемент организации/системы эвакуации людей из строений, то такому виду огнезащиты уделяется особое внимание. Использование быстровозводимых, сравнительно недорогих лестниц из металла, которым несложно придать нужный уклон, высоту/ширину маршей, широко распространено при проектировании/строительстве зданий большинства степеней огнестойкости, категории производства.

Защищают их всеми возможными вышеперечисленными способами, а также с использованием тонкослойных напыляемых составов – покрытий и красок, о которых речь пойдет в следующей главе.

• Для защиты несущих конструкций зданий и лестниц в них используется также комбинированный способ, являющийся сочетанием различных видов огнезащитной обработки металла.

Следует отметить, что во всех случаях – при любых способах нанесения/крепления огнезащитных материалов они обязаны отвечать технологическим методам/приемам, приведенным в протоколах испытаний на стойкость к огневому воздействию, что требует СП 2.13130.2012 (см. выше).

В роли конструктивных средств огнезащиты металлических конструкций рассматривается базальтовое волокно. Современные методы огнезащиты подразумевают укладку определенных материалов, которые способны создать препятствие для распространения огня.

Металлические конструкции для обеспечения огнезащиты могут покрываться специальными составами, которые образуют теплоизолирующий слой. Для защиты стальных изделий могут применяться огнеупорные материалы, выкладываемые в несколько слоев.

Составы для огнезащиты

Покрытие огнезащитным составом металлических конструкций

Нормативные требования к таким многокомпонентным смесям, а также методикам определения эффективности устанавливает ГОСТ Р 53295-2009.

Эффективным решением стала относительно недавняя разработка – огнезащитные краски/покрытия. Это высокотехнологичные составы, состоящие из множества компонентов. Разработаны много торговых марок, принадлежащих в основном известным во всем мире производителям и соответственно разработчикам красок.

Такие огнезащитные жидкие материалы наносятся распылением, кистью в несколько слоев, обычно не более трех. После каждого нанесения в соответствие технических условий/сертификата соответствия ПБ необходим определенный промежуток времени для высыхания. Под воздействием огня огнезащитная краска вспучивается, образуя вспененный слой, напоминающий пемзу, который не пропускает тепло к защищаемой конструкции. Этим обеспечивается любой требуемый нормами предел огнестойкости.

Кроме практической функции огнезащиты, такие краски позволили воплощать в жизнь многие ранее нереализуемые идеи архитекторов и дизайнеров по строительству зданий с применением ажурных несущих конструкций из металла.

Так, эффективная огнезащита металлических ферм, особенно больших габаритов, монтируемых на значительной высоте, стала возможной на практике; а не только в проектных решениях, только после появления таких огнезащитных материалов, практически не увеличивающих нагрузку на эти ответственные во всех отношениях элементы сооружений; таких как стадионы, различные развлекательные, торговые, выставочные, спортивные комплексы, многопролетные здания производственных цехов, складских ангаров.

Эти составы можно покрывать сверху дисперсионными красками на водной основе, придавая нужный цвет конструкциям; а также стойкими к внешним воздействиям лаками, значительно продлевающими такому виду огнезащиты срок эксплуатации до ремонта/обновления.

Виды огнезащитных составов и материалов

Виды огнезащитных составов

Следует учитывать, что современные огнезащитные составы по металлу вещь, мягко говоря, недешевая. Особенно когда площади поверхностей несущих конструкций начинают измеряться тысячами метров. А если вспомнить про стоимость работ, значительная часть которых относится к высотным?

Поэтому до сих пор в ходу традиционные мастики/обмазки, даже мокрая штукатурка. Из более современных материалов, конкурентов тонкослойных покрытий/красок; если речь не идет об огнезащите сложных по форме, профилю/сечению конструкций, стоит упомянуть следующие материалы:

• Базальтовый рулонный, выполненный на основе холста из базальтового волокна без связующих компонентов. Может быть прошит стекловолоконной/базальтовой нитью, иметь покрытие/подкладку.
• Плита из минеральной ваты, покрытая стеклотканью/фольгой с одной/двух сторон.

Такие плитные/рулонные материалы в ходе огнезащитных работ оборачиваются или наклеиваются вокруг колонн, столбов, балок, обеспечивая требуемый предел стойкости к огню.

Для тех, кто желает и имеет средства идти в ногу со временем, российскими и зарубежными компаниями, химическими концернами выпускается огромный спектр тонкослойных огнезащитных покрытий по металлу, которые называют также термическими красками, конструктивными обмазками и прочими «отличными от других» названиями.

В массовом строительстве при использовании несущих металлоконструкций каркаса зданий/сооружений используются различные марки огнезащитных составов, количество которых исчисляется десятками. Чтобы только вкратце перечислить их и производителей понадобится новая статья на эту тему.

Не следует забывать, что право на проведение огнезащитных работ по металлу имеют только компании, обладающие соответствующей лицензией МЧС; а сами работы не так просты, как это может показаться на первый взгляд. Так, неправильно подобранные к установленным на строительном объекте грунтовка, краска и лак могут привести к тому; что вместо того, чтобы прослужить долгие годы свеженанесенное тонкослойное покрытие начнет шелушиться и осыплется. Вряд ли кому-то нужны такие натурные эксперименты за собственный счет.

Дополнительная информация

Способы огнезащиты металлических конструкций

Главная / Блог / Способы огнезащиты металлических конструкций

Способы огнезащиты металлических конструкций

Железобетонные и металлические конструкции являются основой несущих конструкций зданий, которые должны защищаться от воздействия огня при пожарах. В строительном законодательстве установлены требования по времени огнестойкости конструкций, в течение которого они должны сохранять свои несущие способности, а также способы защиты металлических конструкций. Сохранение несущей способности конструкций при пожаре важно в первую очередь для безопасного вывода людей из здания.

Зачем нужна защита металлоконструкций от огня?

Может возникнуть вопрос — зачем вообще нужна защита металлоконструкций от огня, если металл не горит? Аналогичный вопрос можно задать про железобетоные конструкции.

Проблема заключается в том, что при нагреве до 500 o С металлические конструкции теряют прочность и несущую способность под воздействием своих нагрузок. Те же процессы происходят в железобетонных конструкциях, прочность которых в нормальных условиях обеспечивается в значительной степени каркасом из стальной арматуры.

Предел огнестойкости металла без огнезащиты составляет от R10 до R15. Это значит, что металлоконструкции без огнезащиты будут выполнять свои функции в случае пожара в течение 10-15 минут. Это время не удовлетворяет нормативам для объектов, предполагающих нахождение людей.

Рассмотрим подробнее требования к огнезащите металлических конструкций, с учетом предела огнестойкости объектов.

Выбор вида огнезащиты. Предел огнестойкости зданий

Выбор способов огнезащиты определяется требованиями к пределу огнестойкости самих зданий, которые сформулированы в СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».

В зданиях I и II степени огнестойкости для несущих конструкций, которые обеспечивают прочность и устойчивость здания, включая колонны и фермы, несущие стены, перекрытия и диафрагмы, огнестойкость этих элементов должна обеспечиваться применением конструктивных решений и материалов:
1. Конструктивная огнезащита (покрытие теплооизоляционными негорючими плитами или толстослойными составами).
2. Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски.

Особые условия предусмотрены для сейсмических зон – в таких зонах применяемые средства должны соответствовать требованиям СП 14.13330 по прочности при нагрузках, возникающих при землетрясениях. Также, средства огнезащиты нельзя использовать в таких местах, где отсутствует возможность контроля из состояния, ремонта или замены.

Огнезащитные краски (п. 2) могут применяться в зданиях I и II степени огнестойкости только для металлических конструкций с приведенной толщиной металла более 5,8 миллиметров. Рассмотрим подробнее этот показатель.

Расчет приведенной толщины металла

По НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций», приведенная толщина металла считается по формуле:

Описание:
— ПТМ — приведенная толщина металла (мм),
— S — площадь сечения (мм 2 ),
— P — нагреваемый периметр (мм).

Пример расчета: двутавровая балка 40Ш1 (ГОСТ 26020-83).
Рассматриваем вариант с обогревом со всех сторон.

Высота	Ширина	Толщина стенки	Толщина полки
388 мм	300 мм	9,5 мм	14 мм

Площадь поперечного сечения: S = 12235 мм 2 .

Обогреваемый периметр: P = 1919 мм.

ПТМ = S / P = 12235 / 1919 = 6,38 мм.

Виды огнезащиты металлических конструкций

Итак, для огнезащиты металлических конструкций в зданиях могут использоваться конструктивная огнезащита либо вспучивающиеся тонкослойные краски.

Конструктивная огнезащита металлоконструкций – это огнезащитный теплоизоляционный слой из специальных материалов, предотвращающий нагрев металлических конструкций от огня.

Материалы конструктивной огнезащиты:

• минераловатные плиты,
• гипсокартонные листы,
• асбестовые листы,
• кирпич,
• напыляемые толстослойные огнезащитные составы и штукатурки.

Как правило, материалы для огнезащиты металла делятся на три группы:

1. Конструктивная огнезащита — облицовка минераловатными плитами, гипсокартоном, кирпичом	2. Конструктивная огнезащита — толстослойные составы и обмазки	3. Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски
До R150	От R90 до R150	От R30 до R120

Рассмотрим подробнее эти группы

1. Конструктивная огнезащита, реализуемая облицовкой металлоконструкций огнестойкими теплоизоляционными материалами, например, плитами из минеральной ваты и гипсокартоном — традиционный способ защиты металлоконструкций от огня.
   Преимуществом этого способа является высокая огнезащитная способность. К недостаткам можно отнести высокую трудоемкость и стоимость работ.
   Применение конструктивной огнезащиты требует разработки проекта огнезащиты, в котором учитываются способы крепления огнезащитных конструкций, соответствующие технической документации на систему и протоколам испытаний огнезащиты.
2. Конструктивная огнезащита из толстослойных огнезащитных обмазок и составов.
   Такие материалы не вспучиваются при нагревании. Они обеспечивают изоляцию от высокой температуры за счет сочетания низкой теплопроводности и достаточной толщины изоляционного слоя.
   Толстослойные напыляемые огнезащитные составы обладают преимуществами:
   • высокая огнезащитная эффективность,
   • технологичность и высокая скорость нанесения,
   • высокая прочность и долговечность облицовки,
   • меньший вес огнезащитных материалов, по сравнению с п. 1, создающий меньшие нагрузки на конструкции,
   • как правило, меньшая стоимость, по сравнению с п. 1.

   Огнезащитные обмазки и штукатурки широко применяются для огнезащиты воздуховодов, как вентиляционных, так и воздуховодов систем дымоудаления.

3. Огнезащитные краски.
   Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски обеспечивают защиту металлических конструкций от огня за счет расширения от нагрева. При этом вокруг металла создается толстое покрытие из кокса, имеющего маленькую теплопроводность и высокую огнестойкость. Это обеспечивает необходимое время защиты металла от высоких температур.
   Огнезащитные краски дают существенные преимущества в случаях, когда проект допускает их применение:
   • огнезащитная эффективность до R120,
   • практически отсутствует дополнительная нагрузка на конструкции,
   • выгодная стоимость огнезащиты,
   • высокая скорость и технологичность нанесения,
   • возможность проведения работ в широком диапазоне температур, от +50 o С до -15 o С,
   • низкий расход материала,
   • долгий гарантированный срок службы,
   • эстетичный внешний вид, который может выступать в роли финишной отделки.

В строительном законодательстве присутствует множество требований к конструкциям зданий, с точки зрения пожарной безопасности. Имеется много различных показателей и нормативов, которые должны быть выполнены для успешной приемки построенного объекта.

Учесть все эти факторы, выбрать правильные и при этом наиболее технологичные и экономичные решения по огнезащите, которые будут обеспечивать безопасность находящихся в здании людей – задача проектной организации, разрабатывающей проект огнезащиты.

Способы огнезащиты металлоконструкций.

1. Нанесение огнезащитных красок (Терма Люкс, Крауз, Джокер, Титан и пр.);
2. Конструктивная огнезащита конструкций (нанесение огнезащитных покрытий, штукатурок);
3. Обкладка огнезащитными плитами, матами.

Металлы относятся к негорючим материалам, однако при критически высокой температуре металлоконструкции способны утратить эксплуатационные свойства. Именно поэтому уже на стадии проектирования зданий и сооружений, в части обеспечения пожарной безопасности, предусматривается огнезащита металла и металлических конструкций, реализуемая при помощи специальных огнезащитных составов.

Процесс огнезащитной обработки.

Огнезащита металлических конструкций производится следующим образом: на поверхность металла наносится специальный состав, теплоизолирующий конструкцию. Части металлоконструкций подвергают предварительной обработке: очищают от коррозии и загрязнений, грунтуют.
Металл не горит, но нуждается в огнезащите.

Каждый из нас прекрасно знает, что металл не является горючим материалом. Однако важно понимать, что при воздействии высоких температур металлы претерпевают существенные конструктивные изменения, негативным образом влияющие на срок их эксплуатации и способные привести к невозможности дальнейшего использования.

Именно поэтому уже на этапе проектирования любого строительного объекта обязательно разрабатывается план противопожарной безопасности и продумываются способы огнезащиты металлоконструкций.

Известно, что минимальная температура при пожаре достигает приблизительно 500 градусов Цельсия, и этого более чем достаточно для значительного снижения прочности несущих металлоконструкций. Поскольку пожарным требуется не менее 30 минут для того, чтобы справиться с огнем, металлические конструкции должны быть подготовлены к длительному пребыванию под открытым пламенем. Такое возможно только благодаря современной огнезащите металлоконструкций.

Итак, главные задачи, которые выполняет огнезащита металлических конструкций:

— повышение устойчивости металла к воздействию огня;
— предотвращение деформаций металла;
— препятствие распространению пожара.

Грамотное и своевременное использование новейших технологий значительно снижает вероятность возгораний, а значит – предотвращает убытки и зачастую позволяет избежать человеческих жертв. Следовательно, сомневаться в целесообразности проведения дополнительных мероприятий по огнезащите металла не приходится.

Основные способы огнезащиты металлоконструкций.

Традиционными методами усиления защиты металлических конструкций от огня являются обкладка кирпичом, оштукатуривание поверхности специальными растворами, изготавливаемыми на основе цемента, а также их облицовка гипсокартоном, асбестом и другими материалами.

Конструктивные методы защиты металлических конструкций от огня позволяют увеличивать их сечение с помощью создания дополнительного огнеупорного слоя. В среднем это позволяет повысить предел огнестойкости от 30 до 200 минут – всё зависит от толщины самого металла и нанесенного на него слоя раствора.

В настоящее время появляются новые средства, благодаря которым огнезащита металлоконструкций становится всё более эффективной. Особого внимания в данном случае заслуживают специальные огнезащитные краски, обладающие целым рядом преимуществ, по сравнению с иными методиками.

Они не утяжеляют конструкции, легко восстанавливаются после повреждения, имеют длительный срок эксплуатации и, наконец, одновременно выполняют декоративно-эстетические функции. Современный рынок представлен широким ассортиментом огнезащитных красок всевозможных оттенков. Кроме того, на окрашенной поверхности могут быть использованы облицовочные материалы.

Огнезащитные краски условно делятся на две основные группы: вспучивающиеся и невспучивающиеся.

Первые при сильном нагревании увеличивают толщину слоя в десятки раз, выделяя при воздействии огня инертные газы и образуя вспененный слой, состоящий из негорючих веществ. Неудивительно, что именно вспучивающиеся краски пользуются сегодня особой популярностью для повышения огнестойкости металлических конструкций. Благодаря своим уникальным свойствам, при пожаре они образуют защитный слой, предохраняющий поверхность от быстрого нагрева и позволяющий тем самым в течение длительного времени сохранять несущую способность металлоконструкции.

Как правильно выбрать способ огнезащиты металлоконструкций?

От правильной организации пожарной безопасности строительного объекта напрямую зависит жизнь людей и сохранность материальных ценностей. Понимая всю ответственность данного мероприятия, важно подойти к выбору материалов и способов повышения огнестойкости металлоконструкций осознанно и предельно внимательно.

В данном случае выбор следует производить с учетом целого ряда факторов: назначения самого объекта и его расположения, требований к несущим конструкциям и внешнему виду здания, технических характеристик материала и толщины металлоконструкций, а также многого другого. Далекому от вопросов огнезащиты человеку разобраться в данной проблеме чрезвычайно сложно, поэтому в любом случае потребуется консультация специалистов.

Помните, что несоблюдение простых правил пожарной безопасности может привести к трагическим последствиям. И избежать их можно, благодаря своевременному использованию самых эффективных технологий защиты сооружений от огня.
Профессиональная огнезащита металлоконструкций – наша работа. Мы всегда готовы дать грамотные консультации и помочь с выбором подходящих именно в вашем конкретном случае способов огнезащиты и необходимых материалов. Позаботьтесь о пожарной безопасности прямо сейчас, и вы никогда не пожалеете об этом в будущем.

При пожаре металлоконструкции деформируются, теряют устойчивость и несущую способность. Если металл ничем не защищен его температура быстро достигает критического значения, при котором несущие конструкции разрушаются, что ведет за собой разрушение всего здания. Огнезащитные составы создают на поверхности теплоизолирующие покрытие, выдерживающие высокие температуры и непосредственное воздействие огня.

Повышение предела огнестойкости металлических конструкций является наиболее эффективным методом противопожарной защиты зданий и сооружений и обеспечивается за счет нанесения на поверхность противопожарных красок и составов.
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 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.

Акции! Скидки!

Скидка 1000 рублей.

Скидка на наши услуги 1000 рублей за каждый отзыв в социальных сетях, google, яндекс и других. В отзыве должна присутствовать гиперссылка на наш сайт https://txcom.ru/

Установка пожарной сигнализации в офисе по акционной цене.

Площадь офиса:
3 помещения — 15000 рублей
4 помещения — 20000 рублей
5 помещений — 25000 рублей

Ежемесячное обслуживание пожарной сигнализации по акционной цене.

На объекте:
до 100 м2 — 1500 рублей
100 м2 — 200 м2 — 2000 рублей
200 м2 — 500 м2 — 3000 рублей

Установка GSM сигнализации на затопление за 9000 рублей.
Установка GSM сигнализации на затопление на
1 точку контроля 9000 руб.
2 точки контроля 11000 руб.
3 точки контроля 12000 руб.

Обслуживаем пожарную сигнализацию за 1 рубль.
Предложение для ТСЖ, УК. Проводим ежемесячное техническое обслуживание пожарной сигнализации в помещениях жилых домов по 1 рублю за 1 м2 обслуживаемой площади.
В среднем за 1 подъезд:
14 этажей — 2000 рублей
16 этажей — 3000 рублей
20 этажей — 4000 рублей
24 этажа — 5000 рублей
Перейти в раздел Обслуживание систем безопасности

Установка противопожарных дверей от 26500 рублей под ключ. Отделка откосов в подарок.

Покажите предложение конкурентов и мы сделаем вам гарантированную скидку 10% и больше на эти работы.

При заказе монтажа Охранно-пожарной сигнализации, пожаротушения скидка на техническое обслуживание смонтированных систем 30%.

При заказе огнезащитной обработки свыше 1500 м2 протокол испытаний образцов из ИПЛ бесплатно.

Обслуживание пожарной сигнализации от 1000 рублей в месяц .

При заказе пожарной или охранной сигнализации
от 50 000 рублей проект бесплатно.

Вы оплачиваете оборудование и материалы, оплата работ возможна бартером.

Особенности огнезащиты металлических конструкций

Существующее сегодня многообразие технологий и материалов для огнезащиты позволяет выбирать оптимальное решение для любого объекта, учитывая все его особенности — как конструктивные, так и эксплуатационные.

Действие огнезащитных материалов для металлоконструкций

Средства пассивной огнезащиты металлических конструкций включают в себя покрытия, создающие на поверхности объекта теплоизолирующий экран. Он устойчив как к резким повышениям температуры, так и к непосредственному контакту с пламенем — и выполняет две ключевые функции:

• замедляет нагрев металла под действием высоких температур;
• сохраняет функциональность конструкции при контакте с огнем в течение заданного временного промежутка.

Выбор способа огнезащиты

На стадии проектирования объекта необходимо принять решение о конкретном способе огнезащиты. Для этого проводится технико-экономический анализ с учетом нескольких условий:

• величины необходимого предела огнестойкости конструкции;
• конструктивных особенностей объекта и его технологической сложности;
• предельно допустимой нагрузки на несущие элементы;
• условий эксплуатации, в том числе нормативных температуры и влажности;
• уровня агрессивности окружающей среды;
• необходимой скорости выполнения работ;
• существующих требований к внешнему виду конструкции.

Способы огнезащиты несущих металлических конструкций

Бетонирование, кирпичная кладка

Способ часто применяется при реконструкции здания, когда необходимо не только защитить металлические элементы от огня, но и укрепить их, защитив от влияния времени. При этом кирпич может использоваться для защиты вертикальных конструкций, бетон — более универсальный материал.

Дополнительную прочность защитной облицовке можно придать с помощью арматурных стержней: для кирпичной кладки диаметр стержней составляет не более 8 мм, для бетона — в зависимости от конструкции и особенностей конкретного объекта.

В рекомендациях ЦНИИСК им. Кучеренко указано, что оптимальная толщина бетонного огнезащитного покрытия — от 20 до 60 мм. В этом случае предел огнестойкости составит от 0,75 до 2,5 ч.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

• дополнительное усиление конструкции;
• устойчивость к атмосферным воздействиям и агрессивным средам.

• необходимость проведения трудоемких опалубочных и арматурных работ;
• низкая производительность;
• значительное увеличение нагрузки на несущие элементы;
• невозможность проведения работ на несущих конструкциях (фермах, балках) и связях по колоннам и фермам.

Листовые и плитные облицовки и экраны

Листовая и плитная огнезащита производится на основе нескольких групп теплоизоляционных материалов: гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, асбестоцементные и перлитофосфогелиевые плиты, плиты на основе вспученного вермикулита.

Монтаж производится с помощью приваренных к каркасу крепежных элементов — стальных уголков, пластин, штырьков. Это достаточно распространенный способ огнезащиты для колонн, стоек и балок — но при работе с фермами покрытия и связей его практически не используют.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

• не требует предварительной очистки поверхности от лакокрасочного покрытия;
• создает незначительные нагрузки на каркас (в зависимости от выбранного материала).

• перерасход материала при низком уровне защиты;
• высокая паропроницаемость покрытия.

Штукатурка

Существует два варианта защитного покрытия на основе штукатурки: цементно-песчаная и облегченная (на основе асбеста, перлита, вермикулита, фосфатных соединений и других материалов).

В первом случае стоит учитывать нагрузку, которую огнезащита оказывает на несущие элементы — она может быть достаточно высокой. Облегченные составы позволяют снизить массу покрытия, но их прочность и долговечность значительно ниже, чем у традиционных аналогов. Кроме того, смеси на жидком стекле, извести и гипсе могут использоваться только в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60%.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

• низкая стоимость материала;
• устойчивость к атмосферным воздействиям;
• высокий предел огнестойкости при сравнительно небольшой толщине защитного слоя.

• необходимость армирования стальной сеткой;
• обязательная обработка антикоррозийным составом;
• невозможность нанесения на объекты со сложной конфигурацией;
• высокая нагрузка на каркас для цементно-песчаной штукатурки;
• снижение конструктивной прочности и адгезии к поверхности для облегченных штукатурок.

Покрытия на основе неорганического связующего

Облегченные огнезащитные покрытия создаются на основе неорганических материалов: например, жидкого стекла или силикофосфатного связующего.

Жидкое стекло — материал, который реагирует на резкое повышение температуры: при нагревании он вступает в реакцию с образованием жаростойких соединений, которые и защищают металл от огня.

Огнезащита на основе неорганического связующего может применяться только в закрытых помещениях с низким уровнем влажности, она достаточно хрупкая и требует тщательной подготовки поверхности.

Предел огнестойкости: от 0,75 до 2,5 часов

• небольшой вес защищенной конструкции;
• высокий предел огнестойкости
• сравнительно небольшая толщина защитного слоя (от 5 до 65 мм).

• хрупкость защитного слоя;
• значительная усадка при увлажнении и высыхании;
• высокощелочная реакция, разрушающая грунтовку и приводящая к расслаиванию;
• необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
• возможность использования при относительной влажности воздуха не более 85%.

Огнезащитные составы терморасширяющегося типа

Данный вид защиты широко применяется на объектах разного назначения — его действие основано на расширении. При нормальной температуре воздуха покрытие остается тонким, практически не занимает места и при этом выглядит достаточно эстетично, выполняя функции лакокрасочного декоративного покрытия. Толщина защитного слоя обычно составляет до 2 мм.

При подъеме температуры воздуха до 170-250°С материал расширяется в 10-40 раз, образуя пористый теплоизолирующий слой. Он не позволяет металлу нагреться до температур, разрушительных для его структуры, и потерять несущую способность.

В составе терморасширяющихся паст могут быть как неорганические, так и органические материалы на водной основе, а также краски с минеральным наполнителем на органическом растворителе.

Предел огнестойкости: до 1 часа

• минимальный вес защищенной конструкции;
• минимальная толщина защитного слоя (до 2 мм мм);
• эстетичность.

• необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
• необходимость нанесения грунтовки, разрешенной производителем огнезащитного состава;
• возможность использования при относительной влажности воздуха не более 85% и температуре от -50 до +60 °С.

Базальтовая огнезащита

Огнезащита металла на основе базальтового волокна — это материал, полученный в результате плавления горной породы — базальта. При температуре примерно 1500°С из базальта формируется тончайшее волокно, которое затем преобразуется в плотное полотно. Минерал имеет природное происхождение и полностью экологичен, а полученное таким образом покрытие способно служить десятилетиями, не теряя своих огнеупорных свойств. Срок эксплуатации составляет от 25 лет, что сравнимо со сроком службы металлоконструкций.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

• низкий вес защищенной конструкции;
• устойчивость к химически агрессивным средам;
• виброустойчивость;
• высокая адгезия к металлу;
• экологичность и отсутствие токсичных выделений;
• длительный срок службы.

• необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
• малая эстетичность конструкции;
• для монтажа покрытия используется огнестойкий клеевой состав.

Области применения способов огнезащиты с учетом их особенностей

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

Источник: gk-rosenergo.ru