Огнезащита металлоконструкций: краски, составы, облицовки

Сталь не горит, и именно поэтому её уязвимость при пожаре часто недооценивают. При нагреве прочность и модуль упругости стали быстро снижаются. Незащищённая балка или колонна, нагреваясь в очаге пожара, может потерять несущую способность за считанные минуты — задолго до того, как люди эвакуируются, а пожарные подразделения развернутся. Обрушение каркаса превращает локальный пожар в катастрофу.

Задача огнезащиты — замедлить нагрев стальных элементов, чтобы они сохраняли несущую способность в течение требуемого времени. Это время называется пределом огнестойкости и определяется степенью огнестойкости здания, его назначением и классом конструктивной пожарной опасности.

В статье рассмотрим, от чего зависит требуемая огнезащита, какие существуют способы защиты металлоконструкций, чем они различаются по эффективности, массе, стоимости и технологии нанесения.

Базовые понятия

Предел огнестойкости

Время в минутах от начала стандартного огневого воздействия до наступления предельного состояния. Для несущих стальных конструкций главный признак — потеря несущей способности (R). Требуемые значения — например, R 15, R 45, R 90, R 120 — определяются нормами пожарной безопасности для конкретного здания.

Критическая температура

Температура, при которой элемент теряет несущую способность под действующей нагрузкой. Она зависит от уровня загруженности элемента и марки стали: сильно нагруженный элемент теряет несущую способность при меньшей температуре. Для практических оценок часто ориентируются на область около 500 °C, но точное значение определяется расчётом.

Приведённая толщина металла

Отношение площади поперечного сечения к обогреваемой части периметра. Чем она больше, тем медленнее нагревается элемент. Массивная колонна из широкополочного двутавра нагревается медленнее, чем тонкостенный гнутый профиль той же массы на метр. Приведённая толщина — главный параметр при подборе толщины огнезащитного покрытия.

Собственный предел огнестойкости

Незащищённые стальные конструкции обычно имеют предел огнестойкости порядка R 15, а тонкостенные — ещё меньше. Если требуется больше, огнезащита обязательна.

Способы огнезащиты

Тонкослойные вспучивающиеся краски

При нагреве покрытие многократно увеличивается в объёме, образуя пористый теплоизолирующий слой кокса. Толщина сухого слоя обычно от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Достоинства — малый вес, сохранение архитектурного вида конструкций, возможность заводского нанесения. Ограничения — предел огнестойкости, как правило, до R 90–R 120 при значительной толщине, чувствительность к условиям эксплуатации, необходимость защитного финишного слоя в сложных средах.

Штукатурные составы

Цементные, гипсовые, вермикулитовые и минераловатные составы наносят методом напыления или вручную, часто по армирующей сетке. Слой толщиной от одного до нескольких сантиметров обеспечивает высокие пределы огнестойкости. Минусы — масса, трудоёмкость, «грубый» внешний вид, необходимость нанесения на площадке после монтажа.

Облицовки

Конструктивная огнезащита из плит — гипсоволокнистых, силикатно-кальциевых, минераловатных — монтируется коробом вокруг элемента на каркасе или клею. Обеспечивает высокие пределы огнестойкости, аккуратный внешний вид, не зависит от погоды при монтаже. Требует аккуратной работы с примыканиями и увеличивает габариты элементов.

Комбинированные решения

Облицовка по колоннам в сочетании с краской по балкам, штукатурка в технических помещениях и краска в зонах с высокими требованиями к внешнему виду. Такое сочетание позволяет оптимизировать стоимость при выполнении требований.

Сравнение способов

Как подбирается толщина огнезащиты

1. По нормам пожарной безопасности определяют требуемый предел огнестойкости каждого вида конструкций.
2. Для каждого элемента вычисляют приведённую толщину металла с учётом схемы обогрева — с трёх или четырёх сторон.
3. Определяют критическую температуру с учётом загруженности элемента.
4. По результатам испытаний конкретного огнезащитного материала, приведённым в его сертификате и технической документации, находят требуемую толщину покрытия.
5. Результаты сводят в проект огнезащиты с таблицей элементов, толщин и расхода материала.

Эффективность огнезащитных средств оценивается по результатам испытаний по ГОСТ Р 53295. Важно: данные одного материала нельзя переносить на другой, даже внешне похожий.

Совместимость с антикоррозийной защитой

Огнезащитное покрытие наносится поверх антикоррозийного грунта, и они должны быть совместимы. Производители огнезащитных красок указывают перечень допустимых грунтов. Несовместимый грунт может вызвать отслаивание огнезащиты в обычных условиях или при вспучивании во время пожара. Поэтому система «грунт — огнезащита — финиш» подбирается целиком и, желательно, от одного производителя.

Финишный слой

В неотапливаемых зданиях, при повышенной влажности и на открытом воздухе вспучивающиеся краски защищают финишным покрытием. Оно предохраняет огнезащиту от влаги и ультрафиолета, продлевая срок её службы.

Как снизить расход огнезащиты ещё на стадии проекта

Стоимость огнезащиты напрямую зависит от приведённой толщины металла, поэтому часть затрат можно сократить конструктивными решениями.

Выбор профилей

При равной несущей способности массивные сечения с толстыми полками требуют меньшей толщины огнезащитного слоя, чем тонкостенные. Иногда небольшое увеличение металлоёмкости колонны позволяет перейти на заметно более тонкий слой краски и в итоге снизить общую стоимость.

Использование ограждающих конструкций

Элементы, примыкающие к стенам и перекрытиям, обогреваются не со всех сторон — это уменьшает обогреваемый периметр и требуемую толщину. Балки, опирающиеся на железобетонную плиту, защищают с трёх сторон.

Разделение по требованиям

Не все элементы одного здания требуют одинакового предела огнестойкости. Точная привязка требований к конкретным конструкциям — колоннам, связям, балкам покрытия — исключает избыточную защиту второстепенных элементов.

Заводское нанесение или на объекте

Заводское нанесение

Огнезащитная краска наносится в окрасочном цехе после грунта. Контролируемые температура и влажность, точный контроль толщины, отсутствие зависимости от погоды — всё это повышает качество. Монтажникам остаётся восстановить покрытие в местах повреждений и в болтовых узлах.

Нанесение на объекте

Необходимо для штукатурок и облицовок, а также в случаях, когда огнезащитная краска чувствительна к механическим повреждениям при транспортировке. Требует организации подмостей, защиты от осадков и соблюдения температурного режима.

Контроль качества и приёмка

• проверка сертификатов и документов о пожарной безопасности на материалы;
• контроль подготовки поверхности и грунта;
• замер толщины сухого слоя в нескольких точках каждого элемента, особенно на кромках;
• визуальный контроль сплошности, отсутствия трещин и отслоений;
• для штукатурок — контроль толщины щупом и плотности;
• оформление акта скрытых работ и паспорта на огнезащитное покрытие.

В процессе эксплуатации огнезащиту периодически осматривают и восстанавливают при повреждениях — в том числе после прокладки новых коммуникаций, при которых монтажники нередко сбивают покрытие.

Огнезащита на нашем заводе

Завод «Рина» наносит грунт и огнезащитные вспучивающиеся краски в окрасочном цехе с контролем толщины на каждом элементе. Подбираем совместимую систему грунта, огнезащиты и финиша под требуемый предел огнестойкости и условия эксплуатации, предоставляем документы на материалы и результаты замеров. Узнать о возможностях подробнее можно в разделе услуги.

Итоги

Огнезащита металлоконструкций — обязательный элемент пожарной безопасности зданий со стальным каркасом. Выбор способа зависит от требуемого предела огнестойкости, приведённой толщины металла, условий эксплуатации и требований к внешнему виду. Вспучивающиеся краски хороши для умеренных пределов и заводского нанесения, штукатурки и облицовки — для высоких требований. Главное — подбирать систему целиком, опираться на испытания конкретного материала и контролировать толщину. Чтобы получить конструкции с огнезащитой заводского качества, отправьте нам проект.