Требования по огнезащите металлоконструкций - VISTAGRUP.RU

Требования по огнезащите металлоконструкций

Что нужно знать об огнезащите металлических конструкций?

Метод определения группы огнезащитной эффективности

Сертификация средств огнезащиты для металлоконструкций проводится по ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности».

Стальная колонна двутаврового сечения № 20 высотой 1700 мм (приведенная толщина металла 3,4 мм) или стальная пластина 600х600х5 мм защищаются огнезащитным покрытием в соответствии с технологией его применения, и испытываются на установке для определения огнестойкости стальных конструкций. К металлической поверхности образцов в разных местах прикрепляются термопары для регистрации температуры металлической поверхности. При этом фиксируется время, в течение которого металлическая поверхность достигла критической температуры (500 о С) в условиях стандартного пожара. Группа огнезащитной эффективности определяется по времени достижения металлоконструкцией критической температуры.

Группы огнезащитной эффективности

Время* ГОСТ Р 53295-2009 Пример обозначения
15 минут 7-я группа R15
30 минут 6-я группа R30
45 минут 5-я группа R45
60 минут 4-я группа R60
90 минут 3-я группа R90
120 минут 2-я группа R120
150 минут 1-я группа R150

Базовые термины нормативных документов

Пределы огнестойкости строительных конструкций должны соответствовать принятой степени огнестойкости зданий и сооружений по таблице 21 № 123-ФЗ (ч.2 ст. 87 № 123-ФЗ):

Требования нормативных документов по ограничению применения средств огнезащиты

В зданиях I и II степеней огнестойкости для обеспечения требуемого предела огнестойкости несущих элементов здания следует применять конструктивную огнезащиту. Применение тонкослойных огнезащитных покрытий для стальных конструкций, являющихся несущими элементами зданий I и II степеней огнестойкости, допускается для конструкций с приведенной толщиной металла не менее 5,8 мм. (п. 5.4.3 СП 2.13130.2012);

Конструктивная огнезащита: способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на создании на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционного слоя средства огнезащиты.

К конструктивной огнезащите относятся толстослойные напыляемые составы, штукатурки, облицовка плитными, листовыми и другими огнезащитными материалами, в том числе на каркасе, с воздушными прослойками, а также комбинации данных материалов, в том числе с тонкослойными вспучивающимися покрытиями (п. 3.2 СП 2.13130.2012, п. 3.6 ГОСТ Р 53295-2009).

Тонкослойное вспучивающееся огнезащитное покрытие (огнезащитная краска): способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на нанесении на обогреваемую поверхность конструкции специальных красок или лакокрасочных систем по ГОСТ Р 28246, предназначенных для повышения предела огнестойкости строительных конструкций и обладающих огнезащитной эффективностью. Принцип действия огнезащитной краски (лакокрасочной системы) основан на химической реакции, активируемой при воздействии пожара, в результате которой толщина огнезащитного покрытия многократно увеличивается, образуя на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционный слой, защищающий конструкцию от нагревания (п. 3.13 ГОСТ Р 53295-2009, аналог п. 3.3 СП 2.13130.2012 – нет ограничения толщины 3 мм).

Средства огнезащиты для строительных конструкций следует использовать при условии оценки предела огнестойкости конструкций с нанесенными средствами огнезащиты по ГОСТ 30247, с учетом способа крепления (нанесения), указанного в технической документации на огнезащиту, и (или) разработки проекта огнезащиты (п. 5.4.3 СП 2.13130.2012).

Не допускается использовать огнезащитные покрытия и пропитки в местах, исключающих возможность периодической замены или восстановления, а также контроля их состояния.

Выбор вида огнезащиты осуществляется с учетом режима эксплуатации объекта защиты и установленных сроков эксплуатации огнезащитного покрытия. В случае строительства зданий и сооружений в сейсмическом районе при применении средств огнезащиты должны выполняться требования СП 14.13330.2011 (п. 5.4.3 СП 2.13130.2012).

Критерии выбора огнезащитного материала для стальных конструкций

— Требуемая огнестойкость;
— Тип защищаемой конструкции (колонны, стойки, ригели, балки, связи);
— Условия эксплуатации, необходимость защиты от повреждений;
— Удельный вес покрытия (утяжеление конструкции);
— Сезонность нанесения;
— Момент нанесения (объект строящийся либо эксплуатируемый);
— Технологичность (сложность) нанесения;
— Возможность восстановления после повреждений;
— Требования к декоративному виду;
— Стоимость.

Сравнение факторов и воздействий, влияющих на огнезащитную эффективность средств огнезащиты

Нормы и технологии огнезащиты металла

Чтобы многоэтажное здание было долговечным, а его опорные элементы устойчивыми к воздействию разных разрушительных факторов, их необходимо правильно обработать. Один из методов обработки — огнезащита металла. Она позволяет защитить металлические детали от разрушения при длительном нагревании.

Нанесение огнезащитного покрытия

Государственные нормы и требования

Огнеупорным металл может считаться, если был обработан согласно определенным правилам, требованиям. Все они регламентируются государственными нормами, которые описаны в нескольких документах:

  1. НПБ 236-97.
  2. ГОСТ 30247.0-94.
  3. ГОСТ Р 53295-2009.
  4. ФЗ 384, ФЗ 123, ФЗ 184;
  5. ГОСТ 25665-83.
  6. ГОСТ 28246.
  7. СНиП 21-01-97.
  8. СП 2.13130.2012.
  9. СП 21-101, 21-102.

Продукция предприятий, которые занимаются изготовлением огнестойких металлоконструкций, должна соответствовать предъявляемым требованиям.

Какие изделия можно обрабатывать?

Не каждая металлоконструкция покрывается защитными составами от нагревания. Средства применяются для покрытия:

  1. Балок многоэтажных перекрытий.
  2. Каркасных деталей мансардных помещений, разных надстроек, межэтажных перекрытий, чердачных комнат.
  3. Кровельных элементы построек — стропильных систем, усиливающих балок, стяжки из бруса, реек, досок.
  4. Любых несущих конструкций здания — балок, подпорок, колонн.

Дополнительно огнезащитные составы применяются для обработки техники, которая работает в условиях повышенной температуры.

На что влияет огнестойкость?

От показателя огнестойкости зависят многие характеристики металла. Уменьшается показатель теплопроводности, увеличивается долговечность, прочность, износоустойчивость. Одновременно с этим увеличивается вес детали, ее размеры. Это важно учитывать перед проведением дополнительной обработки.

Маркировка

Обозначение зависимо от типа металлоконструкций:

  1. R120-R90 — лестничные клетки.
  2. R30 — настилы с утеплителями, кровельные прогоны, опорные балки, стропильные системы.
  3. R60-R45 — площадки внутренних лестниц, лестничные марши.
  4. R160-R45 — подвальные помещения, чердаки, межэтажные перекрытия.
  5. R120 — несущие детали построек, стены, колонны.

При этом R указывает на потерю конструкции несущей способности.

Группы эффективности огнезащиты

Огнезащитная обработка металла, выполняемая согласно всем требованиям, правилам, разделяется по группам эффективности. Проверку проходит готовые металлические детали после выполнения всех процессов обработки. Показатель эффективности огнезащиты высчитывается по скорости их нагревания до 500 °C:

  1. Первая — 150 мин.
  2. Вторая — 120 мин.
  3. Третья — 90 мин.
  4. Четвертая — 60 мин.
  5. Пятая — 45 мин.
  6. Шестая — 30 мин.
  7. Седьмая — 15 мин.

Если деталь нагревается до максимальной температуры быстрее чем за 15 минут, она не относится к огнезащитным.

Виды и методы обработки

Существует три способы обработки металлических поверхностей для повышения показателя огнезащиты:

  1. Монтаж дополнительных защитных экранов или подвесных потолочных систем поверх подготовленных заранее поверхностей.
  2. Установка систем, с помощью которых можно заполнить внутренний объем металлических элементов специальным составом, который будет выполнять роль теплоносителя.
  3. Нанесение специальных составов для термической защиты.

Средства и составы для обработки

Огнезащитные составы по металлу классифицируются зависимо от типа средства:

  • лак, краска;
  • комбинированный состав;
  • пропитка;
  • обмазка, паста.

Средства для огнезащиты металла классифицируются зависимо от условий эксплуатации металлоконструкций. Существуют смеси для нескольких типов мест:

  • закрытых неотапливаемых помещений;
  • закрытых отапливаемых помещений;
  • специальных условий;
  • открытого воздуха.

Зависимо от способа обработки средства бывают:

  • конструктивными;
  • комбинированными;
  • для нанесения на подготовленные заранее поверхности;
  • для введения в объем.

Для огнезащиты может использоваться два вида красок:

  1. Невспучивающиеся. Изготавливаются на основе жидкого стекла, силикатов. Внешне они напоминают лаки, но готовое покрытие толще.
  2. Вспучивающиеся. При нагревании краски создают коксовое покрытие. При воздействии высокой температуры защитный слой увеличивается до 70 раз.

Эффективность составов для обработки металлических поверхностей определяется ГОСТ Р 53295-2009.

Технологии и оборудование

Существуют разные технологии проведения огнезащиты металлоконструкций. Они выполняются с помощью специального оборудования. Этапы нанесения защитного покрытия:

  1. Напыление или распыление.
  2. Обматывание.
  3. Процесс оклейки.
  4. Проведение обмазки.
  5. Нанесение ЛКМ.
  6. Облицовка подготовленных поверхностей.
  7. Оштукатуривание.
  8. Кладка кирпича или керамической плитки.

Прежде чем задействовать технологию нанесения защитного покрытия на металлические поверхности нужно изучить требования к проведению подобного вида работ:

  1. Поверхности должны быть заранее подготовлены. Подготовка состоит из нескольких этапов — удаления загрязнений, шлифовки, обезжиривания.
  2. Если на подготовленные поверхности будет наноситься несколько огнезащитных составов, необходимо использовать специальные грунтовки по металлу.
  3. Перед нанесением разных слоев нужно дожидаться высыхания предыдущего.

Чтобы наносить защитные составы, на производстве применяются разные виды промышленного оборудования:

  1. Специальное оборудование с брандспойтом, применяющееся для напыления жидких составов.
  2. Герметичные камеры.
  3. Краскопульты разного размера, мощности.

Для замешивания жидких составов чаще применяются дрели с насадкой венчик. Для поклейки рулонных огнезащитных материалов нужно использовать огнестойкий клей. Ручные работы по нанесению огнезащитных составов выполняются кисточками, шпателями, валиками.

Частота проведения работ

Чтобы узнать насколько часто нужно выполнять обработку металлоконструкций для защиты от воздействия высоких температур, нужно прочитать постановление №113 от 17.02.2014 г.

Если возможности изучить этот документ нет, нужно учитывать некоторые особенности:

  1. Без указаний изготовителя, при нормальных условиях эксплуатации — 1 раз в год.
  2. При наличии гарантии повторно покрывать металлические поверхности защитным составом нужно в срок, заявленный производителями.
  3. Если обнаруживаются недостатки металлоконструкций, проверяющий инспектор самостоятельно назначает дату проведения повторной обработки.

Срок службы защитного покрытия для металла — около 20 лет. Если облицовка была выполнена специальными плитами, срок увеличивается до 50 лет.

Проверка качества обработки

Чтобы металлоконструкция могла считаться защищенной от воздействия высоких температур, она должна иметь отметки в нескольких документах:

  • протоколе проведения различных испытаний, замерах толщины защитного покрытия;
  • акте о проведении скрытых работ;
  • акте о регулярных проверках качества.

Бумаги могут быть выданы только специалистом, который имеет лицензию на проведение проверок, испытаний. Процедура проверки состоит из нескольких этапов:

  1. Осмотр.
  2. Инструментальные методики. Для их проведения применяются щупы, индикаторы, магнитометры.
  3. Углубленные испытания, лабораторные исследования.
Читайте также  Требования ДОПОГ к автотранспорту перевозящему опасные грузы

Для проведения последнего этапа проверок привлекаются профильные лицензированные специалисты, которые работают в лабораториях.

Проверки проводятся сразу после нанесения защитного покрытия, каждый последующий год. Акт проведения проверки состоит из нескольких частей:

  1. Члены комиссии — проверяющие.
  2. Дата проведения проверки, различных испытаний.
  3. Основные параметры металлоконструкции, адрес ее расположения.
  4. Подробно описание элементов, которые проходили проверку.
  5. Способы проверки, используемые инструменты.

Последний этап составления документа — описание результатов, вывод.

Магнитометр (Фото: Instagram / geondt)

Рекомендации

Для создания огнезащитного слоя поверх металла важно применять только сертифицированные составы, которые прошли различные испытания. Чтобы получить качественный защитный слой, лучше применять специализированное оборудование.

Огнезащиту металла применяют для обработки разных металлоконструкций. Чаще всего это несущие элементы зданий, детали для техники работающей с высокими температурами. Выполняют ее разными способами. Зависимо от выбранного метода изменяется используемое расходное сырье, инструменты для проведения работ.

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.
Читайте также  Ширина эвакуационного выхода из помещений общественного здания

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 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.

Читайте также  К какому классу опасности относится газовая котельная?

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

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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