СНИП огнезащита металлических конструкций

Показатели эффективности огнезащиты металлоконструкции и применяемые материалы согласно СНиП. Контроль качества покрытия. Испытания защитной обработки с нагревом стальных элементов.

СНИП огнезащита металлических конструкций

Строительные нормы огнезащитой обработки металлоконструкций

Опыт эксплуатации промышленных сооружений свидетельствует о том, что их несущая способность заметно снижается при нагреве до очень высоких температур (во время пожара, в частности).

Вот почему огнезащита металлических конструкций, порядок которой регламентируется специальными нормами (СНиП и ГОСТ), является обязательной составляющей мероприятий по профилактике их разрушения.

Четыре класса опасности

Согласно действующим нормативам, определяющим пределы огнестойкости при пожаре, все известные типы металлических конструкций по этому показателю делятся на четыре класса:

  • на не пожароопасные элементы (К0);
  • с низкой степенью пожарной опасности (К1);
  • умеренно опасные (К2);
  • пожароопасные (К3).

Указанное деление регламентируется ГОСТ 30403 и положениями техники пожарной безопасности, соблюдение которых обязательно при эксплуатации промышленных зданий и сооружений.

Отдельным пунктом этих стандартов прописывается перечень средств огнезащиты, специально предусмотренных для металлических конструкций.

Виды огнезащитных средств

Для предохранения поверхностей стальных сооружений от разрушения при сильном перегреве на них наносят особого рода теплоизоляторы, создающие своеобразный экран.

Защитное покрытие заметно повышает теплостойкость металлических конструкций, а также продлевает сроки их эксплуатации (в этом случае они нагреваются заметно медленнее и до окончания пожара не успевают окончательно разрушиться).

Согласно действующих СНИП от 21.01.97 года в строительстве возможны различные приёмы экранной огнезащиты металлоконструкций, каждый из которых применяется в соответствующих условиях.

Во-первых, это закрытие поверхностей специальными средствами огнезащиты, к числу которых следует отнести цементные составы, жидкое стекло, а также термостойкие волокна и подобные им материалы.

И, во-вторых, использование красителей особого состава, которые при сильном нагреве вспучиваются и образуют на поверхности металла пористый теплоизоляционный слой толщиной порядка нескольких сантиметров.

Одним из образцов такой продукции является базальтовое волокно, применяемое в качестве отдельного элемента защиты.

Конструктивная огнезащита металлоконструкций (СНИП 21.01.97 года) заключается в формировании термостойкого слоя, создающего дополнительную преграду на пути распространения огня.

Огнезащитная обработка особо важных узлов металлических конструкций может осуществляться комплексным методом, заключающимся в одновременном использовании нескольких защитных средств.

Примером таких действий может служить использование совместно с термостойким красителем специального огнеупорного гипсокартона, после закрытия которым поверхности приобретают вполне презентабельный вид.

Расчет эффективности защиты

Обустройству качественной огнезащиты металлических конструкций должна предшествовать такая обязательная процедура, как предварительный расчёт её элементов.

Последний является неотъемлемой частью подготовки проекта по защите строительных сооружений, который должен включать в свой состав следующие разделы:

  • изучение конструктивных особенностей защищаемого объекта;
  • подбор соответствующего этим особенностям метода огнезащиты, а также грамотное его обоснование;
  • подробнейшее описание технологических особенностей процесса огнезащиты металлических конструкций, согласно СНиП;
  • подготовка комплекта нормативных документов, чертежей и рабочих схем, составленных на основе предварительного изучения составляющих защищаемых объектов.

Контроль качества подготовленного проекта огнезащиты должен быть организован с учётом уже упоминавшихся ранее нормативных актов (СНиП).

Основное внимание при обсчёте огнезащиты конструкций уделяется такому параметру, как приведённая толщина металла в зоне предполагаемого контакта с огнём.

Она определяется из соотношения площади сечения в этом месте к периметру всей поражаемой поверхности (первый из этих параметров берётся из специального справочника по металлоизделиям).

Второй показатель высчитывается как суммарная длина всех сторон элементов металлической конструкции, расположенных открыто и потенциально доступных для огня. В соответствии с этими данными толщина металла, достаточная для его сохранности, определяется по следующей формуле:

  • F- показатель так называемой «приведённой» толщины,
  • S- площадь поперечного сечения конструкции,
  • P- суммарная длина периметра (в сантиметрах).

По результатам такого расчёта определяется противопожарный показатель огнестойкости как всей конструкции в целом, так и отдельных металлических элементов.

Данный показатель является основанием для выбора подходящего способа формирования огнезащиты металлической конструкции и определения достаточности толщины покрытия.

Проверка качества защиты

Оценка качества огнезащиты металлоконструкций на данном объекте осуществляется работниками сторонних организаций, специализирующихся на проведении этого рода обследований и имеющих соответствующую лицензию.

При проведении исследовательских работ должны выполняться требования действующих СНиП, касающиеся порядка их организации, а также применяться специальное измерительное оборудование и вспомогательный инструмент.

В особых случаях отдельные элементы (фрагменты) объёмных сооружений проверяются в лабораторных условиях, обеспечивающих более высокий уровень обследования.

Согласно требованиям пожарной безопасности проверка состояния огнезащиты на эксплуатируемых промышленных объектах должна проводиться не реже чем один раз в год.

При организации указанных мероприятий качество огнезащиты металлических конструкций или их фрагментов в первую очередь оценивается на соответствие требованиям нормативной документации.

При этом также учитываются рекомендации прилагаемых к исходным материалам сертификатов и инструкций, определяющих порядок формирования огнезащиты, а также толщину наносимого слоя.

Для оценки состояния огнезащиты (при измерении толщины термического слоя, в частности), как правило, используется специальный магнитный инструмент.

При составлении окончательного заключения, подготавливаемого по результатам проведённого обследования, в нём обязательно указываются основные характеристики и данные о местонахождении испытуемого объекта (металлической конструкции).

Группы по огнезащитной эффективности

В соответствии с требованиями действующих нормативов для всех объектов промышленного строительства устанавливается показатель эффективности огнезащиты, определяемый как время нагрева металла до критической температуры.

Согласно этому показателю все известные сооружения делятся на семь групп, каждая из которых определяется по результатам специальных обследований, проводимых по методу НПБ 236-97.

Согласно этой методике для классификационных испытаний металлический конструкций применяется специальная установка, предназначенная для определения показателя огнестойкости по ГОСТ 30247.0.

При реализации методики на поверхности конструкции устанавливаются термопары, обеспечивающие регистрацию распределения температур на различных участках металлической поверхности.

При проведении испытаний фиксируется временной промежуток, за который металл нагревается до критической температуры, характерной для условий пожарной ситуации (примерно 500 градусов).

С данными по этому показателю, определяемому в условиях нагревания металлических заготовок до критических температур, можно ознакомиться в таблице.

В случае применения специальных средств огнезащиты (огнеупорных красителей и им подобных) при их вспучивании образуется предохраняющий слой.

В ряде ситуаций толщина этого слоя бывает достаточной для того, чтобы увеличить показатель огнезащитной эффективности металлических конструкций до 240 минут.

Стоимость огнезащитных работ определяется такими типовыми показателями, как площадь защищаемого объекта и пределы огнестойкости составляющих его элементов.

СНИП огнезащита металлических конструкций

ОГНЕЗАЩИТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Правила производства работ

Fire protection of steel structures. Execution of work

Дата введения 2019-07-25

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ — АО «НИЦ «Строительство» — ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Свод правил подготовлен авторским коллективом АО «НИЦ «Строительство» — ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (руководитель работы — д-р техн.наук, проф. А.И.Звездов, отв. исполнитель — д-р техн.наук, проф. И.И.Ведяков, исполнители — д-р техн.наук, проф. Ю.В.Кривцов, канд.техн.наук И.Р.Ладыгина; канд.хим.наук М.А.Комарова).

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на работы по монтажу огнезащитных покрытий, устанавливаемых на несущие стальные конструкции жилых, общественных, промышленных или административных зданий и сооружений (далее — конструкции) и устанавливает общие требования к этим покрытиям.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования

ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции

ГОСТ 31149-2014 (ISO 2409:2013) Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом решетчатого надреза

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007) Материалы лакокрасочные. Определение толщины покрытия

ГОСТ 32299-2013 Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва

ГОСТ 32702.2-2014 (ISO 16276-2:2007) Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом Х-образного надреза

ГОСТ Р 53293-2009 Пожарная опасность веществ и материалов. Материалы, вещества и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа

ГОСТ Р 53295-2009 Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности

СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты (с изменением N 1)

СП 14.13330.2018 «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах»

Примечание — При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте федерального органа в области стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ Р 53293, ГОСТ 31993, СП 2.13130, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1 огнезащитный состав; ОС: Материал, предназначенный для огнезащитной обработки конструкций (объектов).

4 Общие положения огнезащитных покрытий стальных конструкций

4.1 Огнезащитное покрытие монтируется на стальные конструкции таким образом, чтобы вся обогреваемая поверхность конструкции оказалась закрыта.

4.2 Для нанесения огнезащитного покрытия на стальные конструкции применяют два варианта:

— нанесение покрытия по периметру конструкции;

— устройство защитного кожуха вокруг конструкции.

Расчет периметра обогреваемой поверхности выполняется при проектировании огнезащиты. Площадь обогреваемой поверхности выбирается из соответствующего сортамента либо рассчитывается в зависимости от схемы огневого воздействия на конструкцию.

4.3 Способы огнезащиты выбирают с учетом требуемого предела огнестойкости стальной 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, увеличения нагрузки на конструкцию за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

4.4 В условиях пожара стальные конструкции в основном теряют свою несущую способность через 15 мин с момента начала огневого воздействия, поэтому в случаях, когда требуемый предел огнестойкости превышает это значение, стальные колонны, фермы и балки подлежат огнезащите.

4.5 Контроль соблюдения требований нормативных документов по подготовке и нанесению (монтажу) средств огнезащиты на стальные конструкции должен включать:

— проверку наличия на предприятии производителя средства огнезащиты системы качества с контролем огнезащитной эффективности готовой продукции;

— проверку целостности упаковки и наличие на ней заводской этикетки с указанием наименования (марки) средства огнезащиты, наименования производителя (завода) и его почтового адреса;

— проверку пригодности технического оборудования для приготовления и нанесения (монтажа) средств огнезащиты;

— проверку адгезии, а также соответствия марки и толщины грунтовочного слоя, допустимого для нанесения (монтажа) средства огнезащиты;

— проверку наличия на рабочих местах инструкций или выписок из технологических карт по приготовлению и нанесению средств огнезащиты;

— контроль соблюдения технологии нанесения (монтажа) средств огнезащиты;

— мониторинг условий окружающей среды, допустимых для выполнения огнезащитных работ;

— контроль толщины сухого слоя средства огнезащиты с учетом грунтовочного слоя и финишного покрытия по окончании огнезащитных работ.

4.6 Для определения качества производимых и применяемых средств огнезащиты проводятся контрольные испытания отобранных проб огнезащитных составов на соответствие ГОСТ Р 53293. Испытания проводятся в испытательных лабораториях (центрах), допущенных к проведению данных испытаний в порядке, установленном действующим законодательством Российской Федерации.

4.7 В целях определения качества выполненной огнезащитной обработки стальных конструкций проводятся визуальный осмотр нанесенных огнезащитных покрытий для выявления необработанных мест, трещин, отслоений, изменения цвета, повреждений, а также измерения толщины нанесенного покрытия. Внешний вид и толщина слоя огнезащитного покрытия, нанесенного на защищаемую поверхность, должны соответствовать требованиям нормативных документов на покрытия конкретных типов.

4.8 Нормативные документы на средства огнезащиты считаются несоблюденными, если выпускаемая продукция, выполненные работы (оказанные услуги), режимы эксплуатации не соответствуют хотя бы одному из их требований.

4.9 Огнезащитные составы должны иметь техническую документацию (технологические регламенты, паспорта качества), разработанную производителем и зарегистрированную в установленном порядке.

4.10 Техническая документация должна содержать следующие показатели и характеристики огнезащитных составов:

— группу огнезащитной эффективности;

— расход для определенной группы огнезащитной эффективности;

— толщину огнезащитного покрытия для определенной группы огнезащитной эффективности;

— плотность (объемную массу) огнезащитных составов;

— сведения по технологии нанесения — способы подготовки поверхности, виды и марки грунтов, клеящих составов, число слоев, условия сушки, способы крепления и порядок изготовления (монтажа);

— виды и марки дополнительных (защитных, декоративных) поверхностных слоев огнезащитных составов в случае их применения;

— гарантийный срок и условия хранения средства огнезащиты;

— мероприятия по технике безопасности и пожарной безопасности при хранении огнезащитных составов и производстве работ;

— гарантийный срок и условия эксплуатации (предельные значения влажности, температуры окружающей среды и т.п.);

— возможность и периодичность замены или восстановления ОС в зависимости от условий эксплуатации;

Читайте также  Огнезащита металлических ферм покрытия

— сведения о технологии подготовки ОС к огнезащитной обработке (если поставка ОС осуществляется не в готовом для применения виде);

— методы контроля качества и приемки выполненной огнезащитной обработки.

4.11 Проектирование и производство работ по огнезащите конструкций должны осуществляться организациями, допущенными к осуществлению данных видов деятельности в порядке, установленном действующим законодательством Российской Федерации.

4.12 Испытания по определению огнезащитной эффективности ОС должны проводиться профильными организациями, допущенными к осуществлению данного вида деятельности в порядке, установленном действующим законодательством Российской Федерации.

4.13 При использовании дополнительного (защитного, декоративного) поверхностного слоя средств огнезащиты огнезащитные характеристики следует определять с учетом этого слоя.

4.14 Показатели и характеристики огнезащитных составов, за исключением группы огнезащитной эффективности, определяются разработчиком технической документации, который несет установленную действующим законодательством Российской Федерации ответственность за их точность.

4.15 Нанесение огнезащитного состава на поверхности, ранее обработанные пропиточными, лакокрасочными и другими составами, в том числе огнезащитными составами других марок, допускается при положительных результатах исследований на совместимость. Исследования на совместимость должны включать установление огнезащитных, эксплуатационных свойств и срока службы огнезащитной обработки.

4.16 Упаковкой, условиями хранения и транспортирования огнезащитного состава должны быть обеспечены их огнезащитные свойства в течение установленного срока годности.

4.17 Не допускается применение средств огнезащиты на неподготовленных (или подготовленных с нарушениями требований технической документации на эти средства) поверхностях объектов защиты.

4.18 Средства огнезащиты для стальных строительных конструкций следует применять при условии оценки предела огнестойкости конструкций с нанесенными средствами огнезащиты с учетом всех элементов крепления и способов их установки по ГОСТ 30247.0, ГОСТ 30247.1 и разработки проекта огнезащиты.

4.19 Выбор вида огнезащиты осуществляется с учетом режима эксплуатации объекта защиты и установленных сроков эксплуатации огнезащитного покрытия. В случае строительства зданий и сооружений на площадках сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов при применении средств огнезащиты должны выполняться требования СП 14.13330.

4.20 Огнезащиту стальных несущих конструкций в зданиях категорий А и Б следует выполнять средствами огнезащиты, обладающими достаточной взрывоустойчивостью. Не допускается применять плитные, минераловатные и другие средства огнезащиты, которые могут разрушиться при возможном взрыве.

4.21 Для зданий степеней огнестойкости I и II, а также для зданий и сооружений повышенного уровня ответственности не допускаются к применению огнезащитные минераловатные теплоизоляционные материалы ввиду недостаточной клеящей способности применяемых клеевых составов к минеральным волокнам.

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

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.

Читайте также  Предел огнестойкости металлических конструкций без огнезащиты

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.

Из чего делают огнезащиту металлических конструкций и ее стоимость

Металлоконструкции часто используются в строительстве. Хоть они и не относятся к горючим материалам, но все-таки достаточно чувствительны к огню. При нагревании до высоких температур меняются физические свойства металла.
Огнезащита для маталлоконструкций необходима во избежание перегрева и деформации

Огнезащита стальных конструкций СНИП

Несущая способность металлической конструкции теряется при отметке +500 градусов. Такая экстремальная температура может возникнуть во время пожара. Для того чтобы определить минимальные пределы огнестойкости таких конструкций, необходимо обратиться к требованиям, прописанным в СНиПе.

В соответствии с ГОСТом 30247 определяются пределы огнестойкости металлоконструкций. Согласно классификации пожарной опасности существует 4 класса, которые определяются ГОСТом 30403:

  • Непожароопасные КО;
  • Малопожароопасные К1;
  • Умереннопожароопасные К2;
  • Пожароопасные К3.

Виды и способы огнезащиты

Для защиты металлических конструкций от огня необходимо на их поверхности создать теплоизолирующий экран, который сможет выдержать воздействие огня. Соответственно металл будет нагреваться медленнее под воздействием высокой температуры и сможет сохранить свои функции в течение определенного времени. Существует несколько способов огнезащиты:

  • Покрытия огнезащитные. К ним относятся жидкое стекло, цемент, гранулы минерального волокна и другие;
  • Вспучивающиеся краски, состоящие из сложных компонентов. При высокой температуре краски вспучиваются и создают пористый теплоизолирующий слой в несколько сантиметров толщиной.

Базальтовое волокно используется в качестве конструктивной огнезащиты
Конструктивная огнезащита металлических конструкций заключается в создании некоего препятствия на металлических элементах от воздействия пламени огня. Для этого металлическая конструкция покрывается слоем защитного вещества с низкой теплопроводностью. Либо используются комплексные системы огнезащиты, которые позволяют сохранить характеристики несущих металлоконструкций длительное время. К примеру, можно использовать несколько слоев огнеупорного гипсокартона в качестве защиты металла от огня. Данный вариант обходится значительно дешевле, чем краска, да и вид у него более презентабельный.

Устройство

Устройство огнезащиты для металлоконструкций состоит из теплоизоляционного экрана либо слоя, которые должны иметь огнеупорные свойства.

В первом случае изготавливается каркас с использованием теплоизолирующих материалов, способных повысить прочность конструкции. Несущие конструкции защищают при помощи обетонирования, кирпичной кладки, минеральных утеплителей или гипсоволоконных плит. В случае с кирпичом обязательно должны присутствовать анкера, а при бетонировании необходимо делать армирование. Иначе металл через какое-то время начнет гнить и трескаться.

Второй вариант – покрытие металлических элементов лакокрасочными материалами. Наносятся они достаточно быстро и легко, обновление потребуется лет через 20 минимум. Но осуществлять нанесение данных материалов могут только специалисты с имеющимся разрешением на такие работы и стоимость покрытия достаточно высока. С другой стороны, огнеупорные лаки и краски позволяют достичь любой группы эффективности огнезащиты.
На снимке наглядный пример конструктивной защиты металлоконструкции

Расчет

Для расчета проекта огнезащиты необходимо придерживаться норм и правил о пожарной безопасности в последнем издании. Проект должен содержать:

  • Исследование конструктивных характеристик металлоконструкций;
  • Выбор подходящего способа огнезащиты и его обоснование;
  • Расчет толщины металла и требуемого огнезащитного слоя;
  • Описание всего технологического процесса, проводимого для защиты металлических конструкций от огня;
  • Чертежи и схемы конструкций и их защиты;
  • Необходимые документы для проведения огнезащитных работ.

На фото, представленном ниже, приведен пример выполненного проекта по огнезащите металлических конструкций здания. На данном объекте были выполнены следующие действия:

  • Расчет проекта по огнезащите;
  • Обработка металлических конструкций здания огнезащитной краской с пределом огнестойкости R90, R45 и R

Расчет огнезащиты металлоконструкций определение площади
Согласно научным исследованиям, от толщины металла зависит температура, до которой может нагреться металлическая конструкция. Соответственно, расчет огнезащиты необходим в первую очередь. Толщина металла рассчитывается исходя из отношения площади поперечного сечения металлической конструкции к периметру ее нагреваемой поверхности. Для определения площади сечения необходимо обратиться к справочнику сортамента. А величина периметра нагреваемой поверхности равна сумме длин сторон конструкции, находящейся на открытом пространстве и доступной для живого пламени огня. Исходя из всего описанного, расчет толщины металла производится согласно формуле:

  • Fпр — приведенная толщина металла;
  • S — площадь поперечного сечения, в квадратных сантиметрах;
  • P — нагреваемый периметр, в сантиметрах.
Читайте также  Защита окон от проникновения на 1 этаже

Проверка огнезащиты металлических конструкций проводится специализированными организациями. Для определения качества огнезащиты используются специальное оборудование. При проверке специалисты должны придерживаться норм, указанных в ГОСТе Р 53295.

Материалы для огнезащиты

Огнезащитные краски для металлоконструкций разработаны таким образом, чтобы максимально долго защищать металл от перегрева. При взаимодействии с огнем огнезащитная краска и другие составы вспучиваются и создают слой определенной толщины, который препятствует прогреву конструкции и может превысить предел огнестойкости металлоконструкции до 240 минут.

Производители огнезащиты в Москве

КНАУФ производит КНАУФ-суперлисты для огнезащиты металлических конструкций, которые представляют собой листы ГВЛ. Данный материал армирован целлюлозным волокном. Производство его осуществляется путем полусухого прессования волокна до плотности 1200кг/куб. метр. Именно данный фактор определяет его огнеупорность. Кроме этого, данный вид огнезащиты металлоконструкций позволяет осуществлять поверхностную отделку помещения поверх листов. А между защищаемым металлическим элементом и КНАУФ-листами можно прокладывать различные коммуникации.

Предел огнестойкости без огнезащиты

Практически все незащищенные металлические конструкции имеют небольшой предел огнестойкости, который варьируется в пределах R10-R15 для стали, и R6-R8 для алюминия.

Стоимость огнезащиты металлических конструкций

Стоимость работ по огнезащите металлоконструкций зависит от площади работ, от предела огнестойкости и используемых материалов. Стоимость начинается от 200 рублей за 1 метр квадратный. Точную стоимость работ можно узнать только после полного обследования объекта.

Где заказать огнезащиту металлоконструкций?

Где заказать в Москве:

  1. ООО «Полюс», МО, г. Дзержинский, ул. Энергетиков, дом 20, МКАД 16 км, контактный телефон: 8 (495) 221-53-72;
  2. Компания «Огневод», Озерковская наб., дом 50, офис 236, контактный телефон: 8 (495) 959-23-71;
  3. Компания «Бизон», Партийный пер., дом 1, контактный телефон: 8 (495) 233-01-91.

Где заказать в Санкт-Петербурге:

  1. Строительная компания «Group», ул. Софийская, дом 66, контактный телефон: 8 (812) 372-69-82;
  2. ООО «Сфера», Малый П.С. просп., дом 87, литера А, контактный телефон: 8 (800) 50-50-689;
  3. Компания «Антисептик», ул. Шевцова, дом 41, контактный телефон: 8 (812) 244-17-62.

Видео

Смотрите на видео рекомендации по огнезащите металлических конструкций:

Не смотря на то, что металл не является горючим материалом, он меняет свои свойства при нагревании до больших температур. Соответственно в случае пожара незащищенный конструкции просто деформируются, что приведет к разрушению здания.

огнезащита стальных несущих конструкций

Введение

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

Алексей Бартош/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Gk-Rosenergo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: