Огнезащита металлических конструкций

В настоящее время наблюдается значительное расширение рынка огнезащитных материалов. Успешно разрабатываются новые отечественные средства огнезащиты, внедряются зарубежные. В этом многообразии огнезащитных материалов и технологий перед проектировщиком и застройщиком встает задача оптимального выбора средств пассивной огнезащиты применительно к конкретным объектам.

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

Выбор способа огнезащиты несущих металлических конструкций на стадии проектирования для конкретного объекта производится на основе технико-экономического анализа с учетом условий объекта:

• величины требуемого предела огнестойкости конструкции;
• сложности конфигурации конструкции;
• ограничений по весу огнезащитного покрытия;
• температурно-влажностных условий эксплуатации и производства строительно-монтажных работ;
• степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции;
• требуемых сроков проведения работ;
• эстетических требований к конструкции.

Способы огнезащиты несущих металлических конструкций

Обетонирование, облицовка из кирпича

Применение огнезащиты металлических колонн при помощи бетона и кирпичной кладки наиболее рационально в тех случаях, когда одновременно с огнезащитой конструкций требуется произвести их усиление, например, при реконструкции зданий.

Кирпичную облицовку применяют для огнезащиты вертикально расположенных конструкций. Армирование огнезащитной облицовки из кирпича назначают с учетом усиления связи в углах кирпичной кладки. Диаметр стержней арматуры принимают не более 8 мм. Армирование огнезащитного слоя бетона может быть разнообразным в зависимости от толщины слоя и требуемой степени усиления конструкции.

С помощью облицовок из бетона и кирпичной кладки обеспечивается предел огнестойкости до 2,5 часов. Они устойчивы к атмосферным воздействиям и агрессивным средам. Но эти способы огнезащиты имеют ряд особенностей:

• они связаны с трудоемкими опалубочными и арматурными работами;
• малопроизводительны;
• значительно утяжеляют каркас здания;
• увеличивают сроки строительства.

Кроме того, эти способы неприменимы для огнезащиты несущих конструкций перекрытий (фермы, балки) и связей по колоннам и фермам.

Согласно рекомендациям ЦНИИСК им. Кучеренко: ориентировочные значения толщины огнезащитного слоя бетона, необходимого для обеспечения предела огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 ч, составляют от 20 до 60 мм.

Листовые и плитные облицовки и экраны

Для устройства облицовок металлических конструкций могут использоваться листовые и плитные теплоизоляционные материалы, например:

• гипсокартонные и гипсоволокнистые листы;
• асбестоцементные и перлитофосфогелиевые плиты;
• плиты на основе вспученного вермикулита.

Для крепления листовых и плитных материалов к металлической конструкции приваривают крепежные элементы – стальные пластины, уголки, штыри. Устройство данного средства огнезащиты не требует очистки поверхности защищаемых конструкций от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий.

По данным ВНИИПО и ЦНИИСК им. Кучеренко с помощью листовых и плитных облицовок обеспечивается предел огнестойкости до 2,5 часов.

Листовые и плитные облицовки и экраны практически применимы для колонн, стоек и балок. Но для ферм покрытия и связей использование этих средств огнезащиты нерационально. Также ограничивают установку листовых и плитных облицовок перерасход материала при низком уровне требуемых пределов огнестойкости защищаемых конструкций и высокий уровень паропроницаемости.

Штукатурки

Использование цементно-песчаной штукатурки обусловлено такими достоинствами, как:

• низкая стоимость материалов для приготовления состава;
• обеспечение значительного предела огнестойкости защищаемой конструкции (до 2,5 часа);
• устойчивость к атмосферным воздействиям.

В то же время это средство огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих его применение:

• большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой;
• увеличение нагрузок на фундаменты зданий за счет утяжеления каркаса;
• необходимость применения антикоррозионных составов.

Кроме того, штукатурки не отвечают эстетическим требованиям и не могут быть нанесены на конструкции сложной конфигурации – фермы, связи и т. д.

Стремление снизить массу штукатурного покрытия привело к разработке легких штукатурок с содержанием:

• асбеста;
• перлита;
• вермикулита;
• фосфатных соединений и других материалов.

Однако снижение массы приводит к появлению недостатков, свойственных облегченным штукатуркам: снижение конструктивной прочности, недостаточная адгезия к покрываемой поверхности. Следует отметить, что штукатурные смеси на жидком стекле, извести и гипсе могут использоваться в помещениях с относительной влажностью не более 60%.

Огнезащитные покрытия на основе неорганического связующего материала

В качестве вяжущего состава для облегченных огнезащитных покрытий наиболее широко применяется жидкое стекло или силикофосфатное связующее. Жидкое стекло обладает способностью реагировать при высоких температурах с окислами наполнителей с образованием жаростойких соединений.

Огнезащитные покрытия на основе неорганического связующего обладают огнезащитной эффективностью от 0,75 до 2,5 ч при толщине покрытия от 5 до 65 мм. Однако, вследствие высокой плотности структуры, огнезащитные материалы на основе жидкого стекла отличаются повышенной хрупкостью и значительной усадкой при увлажнении и высушивании. Для них свойственна высокощелочная реакция, что является причиной разрушения грунтовочных составов и отслаивания покрытия от поверхности конструкции.

Перед нанесением огнезащитных покрытий на основе неорганического связующего необходимо произвести тщательную очистку поверхности защищаемой конструкции от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий, ржавчины и обезжирить. Покрытия могут применяться в закрытых помещениях с относительной влажностью не более 85%.

Огнезащитные составы терморасширяющегося типа

Огнезащитные составы терморасширяющегося типа являются одним из перспективных направлений огнезащиты. Их огнезащитное действие основано на вспучивании нанесенного покрытия при температурах 170-250 °С и образовании пористого теплоизолирующего слоя, который препятствует прогреву металла до температуры, при которой конструкция теряет свою несущую способность. Состав огнезащитных паст разнообразен: от водной дисперсии с неорганическими и органическими наполнителями до красок на органическом растворителе с минеральным наполнителем. Современные огнезащитные составы, нанесенные на поверхность толщиной до 2 мм, под воздействием высоких температур увеличиваются в объеме в 10-40 раз и обладают огнезащитной эффективностью до 1 часа.

Следует отметить, что нанесение огнезащитных составов производится на грунт, указанный в сертификате пожарной безопасности. Перед нанесением огнезащитного состава необходимо произвести очистку поверхности защищаемой конструкции от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий, ржавчины, обезжирить и огрунтовать. Нанесение огнезащитного покрытия на грунт, отличающийся от указанного в Сертификате, а также нанесение на поверхность огнезащитного покрытия других покрытий, не указанных в Сертификате, недопустимо.

Группа компаний УНИХИМТЕК выпускает широкую линейку огнезащитных составов собственной разработки торговой марки ОГРАКС. Огнезащитные терморасширяющиеся составы ОГРАКС® улучшают характеристики огнестойкости стальных конструкций в любых условиях эксплуатации и тем самым обеспечивают надёжную пассивную огнезащиту зданий и сооружений гражданского промышленного строительства.

Области применения способов огнезащиты с учетом их особенностей