Огнезащитные оставы и материалы

Некоторые аспекты применения штукатурных составов для огнезащиты деревян-ных конструкций в монсардном строительстве. [ Лысов В.С., Рекунов С.М. — сентябрь 2008 год.]

Некоторые аспекты применения штукатурных составов для огнезащиты деревян-ных конструкций в монсардном строительстве.

Современные  конструктивные  решения несущего каркаса мансард основываются на использовании конструкций, которые, в большинстве случаев, базируются на применении деревянных стропильных систем, деревянных ферм.

Для этих целей наиболее целесообразными являются легкие конструкции из дерева (пиломатериалов цельного сечения), но имеющие минимальное количество механических рабочих связей.

Широкое применение древесины в мансардном строительстве обусловлено рядом известных положительных свойств:

—  экологичность;
—  лёгкость;
—  дешевизна.

но, вместе с тем, древесина имеет и ряд недостатков, ограничивающих ее применение, среди которых основным является горючесть.

Возгорание древесины может произойти как от открытого источника огня, так и от контакта с нагретыми предметами или с горячими газообразными продуктами. В процессе разогрева древесины до температуры 125º С из нее полностью испаряется вода, после чего разложение продолжается с выделением газообразных горючих веществ. При температуре, превышающей 210º С и наличие открытого источника огня происходит воспламенение, а при температуре 260º С начинается устойчивое длительное горение летучих продуктов разложения древесины с дальнейшим повышением температуры. При температуре превышающей 450ºС пламенное горение древесины переходит в беспламенное горение угля с температурой до 900º С.
Древесина также способна к самовоспламенению при температуре, превышающей 330º С. В условиях длительного нагревания температура самовоспламенения значительно снижается. Это свойство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительных приборов, труб, дымоходов и т.п.). В данном случае должны быть обеспечена такая изоляция от нагревания, чтобы установившаяся, длительно действующая температура не превышала 50º С.
Предел огнестойкости конструкций из древесины определяется временем, за которое несущая способность сечения уменьшается за счет обугливания и прогрева до действующей нагрузки. На скорость обугливания древесины оказывает влияние ее плотность, влажность, условия притока воздуха и температурный режим огневого воздействия. Для элементов с минимальным размером сечения более 120 мм², изготовленных  из воздушно-сухой цельной древесины хвойных пород с влажностью не более 9 процентов скорость обугливания принимается равной 0,8 мм/мин, а для элементов из клееной древесины – 0,6 мм/мин. Для конструкций сечением менее 120 мм²  скорость обугливания для цельной древесины равна 1мм/ мин, а для клееной – 0,7 мм/мин.
Огнезащита деревянных конструкций заключается, таким образом, в переводе древесины в группу трудновоспламеняемых, а еще лучше – трудносгораемых материалов, разрушающихся лишь в зоне непосредственного действия огня и ограниченно распространяющих горение за ее пределами. Наиболее эффективные способы такой защиты — обработка специальными пастами, обмазками, штукатурками, лаками, красками и пропитками.
— Пасты, обмазки, штукатурки – наносятся на поверхность в пастообразном виде, после отверждения защищают от возгорания, но не обладают достаточными декоративными свойствами.
— Лаки и краски. Их огнезащитная эффективность основана на том, что при воздейст-вии высоких температур покрытие вспучивается, образуя теплозащитный экран негорю-чей пены. Обладают достаточными декоративными свойствами.
— Пропитки – водные растворы солей (антипиренов), наносятся на поверхность древесины или вводятся способом  глубокой пропитки под давлением. Обеспечивают защиту деревянных конструкций от возгорания при локальном воздействии огня, например, в условиях возникновения пожара. При этом наблюдается только обугливание материала, которое ограничивается площадью непосредственного контакта с пламенем. Обработку ими необходимо периодически повторять.
В рамках статьи «Доходное место: реконструкция кровли с надстройкой мансарды», опубликованной в журнале «Эволюция кровли» № 3 2007 г. приводится позиция В. Н. Жмарина, исполнительного директора ООО «БалтПрофиль» (Санкт-Петербург), в которой он, ссылаясь на п.7.12 СНиП 21-01-97, п.1.13 СниП 2.08.01-89 п.п. 6.3.2, 6.3.3, 7..1.3 и 7.1.5, где определяются требования к огнезащите по возможности ее периодической заме-ны или восстановления, обеспечению предела огнестойкости не менее R45 и класса пожарной опасности К0 и обязательного применения только конструктивной огнезащиты,  делает вывод о том, что применение дерева в ограждающих конструкциях кровли просто недопустимо.
С этой точкой зрения трудно не согласиться, т.к. все перечисленные варианты повышения огнестойкости деревянных конструкций в той или иной степени возможны лишь при обепечении обозначенных выше условий.
Со своей стороны, на основе накопленного нами опыта в области обеспечения по-жарной безопасности различных строительных конструкций, в том числе деревянных, мы считаем, что решением задачи по огнезащите деревянных, несущих конструкций в ман-сардном строительстве может быть применение легкой огнезащитной штукатурки на основе вспученных вермикулита или перлитового песка  и гидравлического вяжущего, например той, которую выпускает наше предприятие «Технотерм Групп» —  марки «Сотерм».
Конечно, сама по себе идея применения штукатурных составов для огнезащиты де-ревянных конструкций не является чем-то новым. Такой способ огнезащиты, с помощью цементно-песчаной штукатурки, как один из многих, приводится в различной  нормативной литературе.
Однако, ряд причин, в ряду которых некоторые особенности поведения деревянных конструкций в процессе эксплуатации, как то – изменение влажности, коробление, растрескивание и т.п. делают такой способ огнезащиты трудноосуществимым для более широкого использования. Дело в том, что практически все штукатурные покрытия имеют плохую адгезию к древесине и в  процессе эксплуатации деревянных конструкций рас-трескиваются и отслаиваются, что приводит к нарушению целостности огнезащитного покрытия.
Мы считаем, что этих недостатков можно избежать при условии применения  в системе огнезащитного покрытия на основе огнезащитных штукатурок легких ме-таллических штукатурных сеток, за счёт применения которых, могут быть обеспечены высокие эксплутационные характеристики огнезащитного покрытия на весь срок службы деревянных конструкций.
Штукатурки данного типа содержат в своем составе связанную воду, которая в условиях пожара испаряется с поглощением значительного количества тепловой энергии.
Так, при испытаниях огнезащитного покрытия толщиной 30 мм на основе состава  «Сотерм-1М», нанесенного на стальную пластину толщиной 5 мм с условиях стандартно-го пожара (НПБ…), изотерма 100° С (температура водяного пара) достигла поверхности пластины через 40 мин. Естественно предположить, что в силу высокой теплопроводности стали (выше чем у древесин в 200…300 раз) отвод тепла на разогрев стальной конструк-ции происходит значительно быстрее  чем у деревянного аналога, но с другой стороны в составе самой древесины более 50 процентов массы составляют жидкие и газообразные продукты, поглащающие значительное количество тепловой энергии на их испарение и прохождение через микропористую структуру штукатурного покрытия. И как следствие, древесина, в этих условиях начнет обугливаться в результате пиролиза при достижении температуры на ее поверхности выше 300° С. При этом, очевидно, горения и распростра-нения пламени не происходит. Тем самым деревянные конструкции с покрытием из лёгких огнезащитных штукатурок способны сохранять свою несущую способность в услови-ях пожара в течение достаточно длительного времени.
В настоящее время мы проводим эксперментальные работы по оптимизации кон-структивных параметров покрытия и технологии его нанесения.
Необходимо отметить, что некоторым ограничением для широкого применения  в качестве огнезащитных покрытий огнезащитных штукатурных составов является то, что они наносятся с применением мокрых  процессов, что ограничивает их использование при отрицательных температурах.

Огнезащита железобетонных перекрытий, усиленных в нижней зоне композиционным материалом на основе углеродных волокон [ Лысов В.С., генеральный директор ООО «Технотерм Групп» — декабрь 2008 год]

Огнезащита железобетонных перекрытий, усиленных в нижней зоне композиционным материалом на основе углеродных волокон

При оценке огнестойкости строительных конструкций, за основные принимаются положения следующих нор­мативных документов:

СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»;

ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытания
на огнестойкость. Общие требования»;

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

В настоящей публикации рассматривается случай когда из-за недостатка несущей способности конструкции монолитных железобетонных пере­крытий они в нижней зоне усиливаются композиционным материалом на основе углеродных волокон и эпоксидной композицией с температурной стойкостью выше 100?С и к которым установлены требования по обеспечению заданных пределов огнестойкостей.

Согласно ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы ис­пытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции» уста­навливаются следующие предельные состояния и обозначения пределов огнестойкости строительных конструкций:

R — потеря несущей способности (обрушение) конструкции;

Е — потеря целостности вследствие образования в конструкции сквоз­ных отверстий, через которые на необогреваемую поверхность могут про­никать пламя и продукты горения.

I — потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции, в сравнении с начальной температурой, более чем на 140 °С;

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются по ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94. За фактический предел огнестойко­сти конструкции принимается время в минутах от начала температурного воздействия до достижения одного или нескольких предельных состояний конструкции.

На основании анализа имеющихся в нашем распоряжении теоретических и экспериментальных данных, возможно оце­нить огнестойкость рассматриваемой конструкции перекры­тия без проведения огневых испытаний, а также определить необхо­димую толщину дополнительного слоя огнезащиты.

В качестве примера рассмотрим случай повышения огнестойкости монолитных железобетонных плит перекрытия толщиной 250 мм с усилениями в нижней зоне, выполненными из углепластика толщиной 0,23 мм с температурной стойкостью 150?С с требуемыми пределами огнестойкости не менее REI 60 и REI 150.

Определение огнестойкости данной системы производилось на основании результатов сертификационных испытаний железобетонной плиты перекрытия, с огнезащитным составом СОТЕРМ-1Б, а также в соответствии с «Методическими рекомендациями по расчету огнестойко­сти и огнесохранности железобетонных конструкций» [1].

За предел огнестойкости конструкции перекрытия при­нимается время нагревания при воздействии стандарт­ного температурного режима T-T0 =345 lg (8t +1), °C — (ГОСТ 30247.0-94), по истечении которого наступит предельное состояние конструкции по несущей способности, определяемое по дости­жению критической температуры слоя усиления из углепластика Tкр, равной 150 °С.

Совершенно очевидно, что до температуры 150 °С тонкий слой углепластика, толщиной в пределах одного мм, без использования огнезащитного покрытия прогреется за несколько минут огневого воздействия (на 5-й минуте температура газовой среды достигнет 576 °С).

Таким образом, можно констатировать, что фактический предел ог­нестойкости рассматриваемой конструкции монолитной железобетонной плиты перекрытия усиленной в нижней зоне углепластиком, по признаку потери несущей способности, будет существенно менее требуемых.

На основании имеющихся экспериментальных и расчетных данных для типовых железобетонных перекрытий установлено, что за время огневого воздействия (в пределах 150 мин.) достижения предельного состояния конструкции по признаку потери целостности (Е) в результате образования сквозных трещин или отверстий зафиксировано не будет, при условии, что влажность бетона монолитной плиты перекрытия не будет превышать 2 процентов, что может быть обеспечено в случае нахождения данного перекрытия в помещениях с относительной влажностью не более 75 процентов. Чем больше влажность бетона, тем больше опасность его возможного хрупкого разрушения во время пожара при прогреве до температуры выше 220 °С. Для случаев, когда влажность бетона превышает 75 процентов, для предотвращения его взрывного разрушения, бетон может быть защищен покрытием на основе вермикулитовой штукатурки толщиной 20 – 40 мм [1].

Согласно п. 2.27 Пособия [2] за 150 мин прогрева плиты перекрытия толщиной 140 мм температура на ее необогревае­мой поверхности, в сравнении с начальной температурой (принимаемой равной 20 °С), повысится не более чем на 160 °С и не превысит 180 °С. Естественно, при толщине монолитной железобетонной плиты равной 250 мм эта температура будет существенно ниже максимально допустимой и равной 160 мм.

Таким образом, применяемая плита перекрытия толщиной 250 мм будет иметь фактиче­ский предел огнестойкости по признаку потери теплоизолирующей спо­собности выше -I 150.

На основании вышеизложенного, для обеспечения требуемых пределов огнестойкости по несущей способности (R60 и R 150) необходимо применить покрытие, позволяющее в условиях стандартного пожара на заданных временных интервалах обеспечить температуру на защищаемых поверхностях, не превышающую по величине критическую, равную 150 ?С

В качестве материала для такого покрытия предлагается огнезащитный состав СОТЕРМ-1Б. Он входит в группу водосодержащих составов на гидравлическом вяжущем (в данном случае портландцементе) с термостойкими наполнителями, включая вспученный вермикулит.

Рассмотрим типовую схему, соответствующая нашему случаю, рис 1. На рисунке схематично представлен наиболее общий случай, когда внутри покрытия присутствуют три характерные зоны: зона испарения дегидратации), ограниченная с одной стороны изотермой — Тs (фронт испарения конденсата) с подвижной координатой – хs(t), а с другой – границей свободной поверхности покрытия с координатой хw(t), зона конденсации, расположенная между координатами и хs(t) и и хв(t); зона, с полностью заполненной водой порами, расположенная между координатами хв(t) и хгр(t) [3, 4]

Тf – температура

заз. среды

?f, ?f – коэфф-ты конвективного и лучистого теплообменов между газовой средой и обогреваемой поверхностью соответственно

Те – температура необогреваемой поверхности

?e, ?e –коэфф-ты

конвективного и лучистого теплообменов

между необогреваемой поверхностью и окружающей средой соответственно

Рис.1 Расчетная схема стенки с водосодержащим огнезащитным покрытием­
на неорганической основе: 1 — огнезащитное покрытие; 2 — зона дегидра­тации; 3 — зона конденсации; 4 — зона насыщенного водой материала (нуле­
вой пористости); 5 — защищаемая стенка; » — линия растекания пара,
выделяющегося в зоне дегидратации; ~ — фронт испарения адсорбционной­
влаги; ~ — наружная граница зоны насыщенного водой мате­
риала.

И если в зоне испарения происходит поглощение теплоты при дегидратации скелета и накопленной в порах влаги, то в зоне конденсации теплота выделяется. И этот процесс продолжается до полного испарения дегидратационной и накопленной в порах влаги, при этом, температура в зоне насыщенного водой материала (нулевой пористости) не будет превышать 100 °С.

Из анализа результатов изменения температуры на обогреваемых поверхностях железобетонных плит под слоем огнезащитного покрытия на основе состава СОТЕРМ-1Б, выполненных при проведении сертификационных испытаний железобетонных плит перекрытия с огнезащитным составом СОТЕРМ-1Б в ЗАО «ЦСИ «Огнестойкость-ЦНИСК» (рис 2 – 4) видно, что изотерма Ts, равная по величине 100 °С, достигнет границы между покрытием и защищаемой стенкой (координата хгр) через 60 мин. К этому времени практически вся адсорбционная и накопленная в порах влага испаряется.

Легко посчитать, что средняя скорость перемещения изотермы Ts (толщина покрытия 25 мм) составит 0,42 мм/мин. Таким образом, при толщине покрытия 60 мм температура Tгр достигнет 100 °С ориентировочно через 140 мин.

На основании анализа изложенного и экспериментальных данных, полученных при огневых испытаниях, установлено, что для обеспечения требуемых пределов огнестойкости конструкций железобетонных перекрытий, усиленных в нижней зоне углепластиком REI 60 и REI 150, средние толщины сухого слоя покрытия СОТЕРМ-1Б должны составлять 25 мм и 60 мм соответственно.

Рис. 2 Изменение средней температуры на обогреваемой поверхности железобетонной плиты перекрытия под слоем огнезащитного покрытия

Рис. 3 Изменение температуры на обогреваемой поверхности образца №1 под слоем огнезащитного покрытия (толстой линией показана средняя температура)

Рис. 4 Изменение температуры на обогреваемой поверхности образца №2 под слоем огнезащитного покрытия (толстой линией показана средняя температура)

На рис. 5 показана схема установки термопар и грузов на испытываемых плитах перекрытия.

Рис. 5 Схема установки термопар и грузов на образце

Изложенное, в целом, не противоречит результатам исследований в области пожарной безопасности железобетонных конструкций, усиленных углепластиком, проведенным в США [6].

Работы по устройству огнезащитного покрытия на железобетонных перекрытиях, усиленных в нижней зоне углепластиком включают следующие технологические операции:

— подготовка защищаемых поверхностей;

— приготовление рабочего состава покрытия;

— нанесение состава на защищаемые поверхности.

Перед нанесением огнезащитного состава, защищаемые поверхности должны быть очищены от грязи, жировых и битумных пятен с применением моющих средств и механических приспособлений.

После очистки защищаемых поверхностей на них монтируется металлическая сетка при помощи металлических крепежных элементов в количестве, достаточном для того, чтобы провисание сетки не превышало 15 – 20 мм. Рекомендуемый тип сетки – сварная кладочная с 50х50х3 мм.

Огнезащитный состав СОТЕРМ-1Б представляет собой легкую сухую штукатурную смесь, поставляемую в многослойных бумажных пакетах массой 20 кг. На строительной площадке сухую часть состава смешивают с водопроводной водой в соотношении 1: (1,4 – 1,8), вводя сухую смесь в отмеренное количество воды при перемешивании. Для получения покрытий с большой толщиной следует минимизировать содержание воды в растворе.

Для обеспечения высокого уровня адгезии огнезащитного покрытия необходимо нанести грунтовочный слой (праймер), толщиной 3 – 5 мм на основе состава СОТЕРМ-1Б. При этом для повышения тиксотропности и клейкости, учитывая эпоксидную природу полимерной матрицы углепластика, рекомендуется вводить в состав акриловый латекс АКРЕМОС 512, либо клей ПВА в пропорции 1:5 – 1:7,5 по отношению к количеству воды.

Покрытие толщиной 60 мм с целью уменьшения вероятности трещинообразования и повышения эксплуатационных характеристик необходимо дополнительно армировать легкой щелочестойкой штукатурной стеклосеткой с ячейкой 5х5 мм типа СТРОБИ.

Нанесение огнезащитной пасты осуществляют с помощью агрегатов типа СО-150 или М-ТЕС DUO-MIX в условиях строительной площадки, защищающей обрабатываемые поверхности от атмосферных осадков при температуре не ниже 2°С в один или несколько слоев в зависимости от требуемого уровня огнезащитной эффективности. Температура основы должна быть выше точки росы как минимум на 2°С. Толщина одного слоя может составлять не более 10мм.

Время межслойной сушки не менее 8 ч. При необходимости для улучшения внешнего вида или повышения влагостойкости покрытия на его поверхность рекомендуется наносить декоративное или защитное влагостойкое лакокрасочное покрытие. Окончательное формирование цементного камня в покрытии в обычных атмосферных условиях происходит не менее чем через 28 суток с постепенным нарастанием его прочности. Не рекомендуются механические контакты с покрытием в процессе сушки. Для устранения незначительных дефектов (трещин, сколов) допускается проведение ремонта с нанесением состава СОТЕРМ-1Б вручную.

Расход сухой части состава при толщине слоя 1 мм составляет 0,42-0,47 кг/м? без учета потерь.

После окончания работ по нанесению покрытий оборудование промывают водопроводной водой.

Литература:

МДС 21-2.2000 «Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций» – М.: ГУП «НИИЖБ».
Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов – М.: Стройиздат 1985.
Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Кузнецов Г.В., Рудзинский В.П. «Высокотемпературный тепломассоперенос в слое влагосодержащего огнезащитного материала» // «Теплофизика высоких температур» — 2000, Т. 38, №6, с. 75-82.
Методика расчетов толщин огнезащитных покрытий на основе минеральных вяжущих для строительных конструкций из металла (на примере покрытия СОТЕРМ-1М) – М.: ЗАО «Теплоогнезащита», 2004
Протокол №9ск-2006 сертификационных испытаний — М.: ЗАО «ЦСИ «Огнестойкость-ЦНИИСК» ИЦ «Огнестойкость», 2006.
Повышение надежности железобетонных конструкций при ЧС (зарубежный опыт), журнал «Высотные здания», №3, 2007.

Современные огнезащитные покрытия для стальных конструкций и трубопроводов[ Противопожарные и аварийно-спасательные средства, август-сентабрь 2005]

Современные огнезащитные покрытия для стальных конструкций и трубопроводов

М.М. КАЗИЕВ, Академия ГПС МЧС России

Сегодня огнезащита наружных коммуникаций технологических установок по переработке и транспортировке природного газа, нефти и нефтепродуктов является актуальной проблемой, требующей решения с помощью оптимальных защитных средств/

Для современного строительства характерно широкое применение огнезащитных составов. Проводится огнезащита несущих стальных, железобетонных и деревянных конструкций, а также ведутся работы по защите воздуховодов, дымоходов и технологических проходок в противопожарных преградах. Путем принятия данных мер решаются две задачи: во-первых, повышается устойчивость зданий и сооружений при пожаре за счет увеличения предела огнестойкости строительных конструкций; во-вторых, предотвращается развитие и распространение огня. Огнезащитные системы дают возможность в короткие сроки возводить здания из прочных металлических или облегченных железобетонных конструкций. При этом снижается массивность сооружений и сокращаются сроки строительства, что обуславливает значительный экономический эффект.

Виды огнезащитных средств.

Для обеспечения огнезащиты строительных конструкций используется ряд средств, включающих в себя вспучивающиеся краски, обмазки, штукатурные составы, минераловатные плиты, сухую штукатурку и другие материалы,- все они имеют различную эффективность, обладают своими достоинствами и недостатками.

Преимущество вспучивающихся составов заключается в том, что они существенно не увеличивают нагрузку на перекрытия и эффективны при обработке металлических балок, ферм, прогонов и других конструкций, работающих на изгиб.

В зависимости от требуемого предела огнестойкости и нагруженности конструкций толщина сухого слоя вспучивающихся красок может составлять 0,7-1,8 мм, а толщина обмазок достигать 40-50 мм. Основным недостатком вспучивающихся огнезащитных красок является их относительно невысокая огнезащитная эффективность. Например, для двутавровой балки № 20 время прогрева до 500 °С при стандартном температурном режиме и толщине сухого слоя состава около 1 мм может составлять 45 мин., а в редких слу­чаях при толщине сухого слоя 1,2-1,4 мм -60 мин.

Значительно большей огнезащитной эф­фективностью обладают штукатурные со­ставы и обмазки (чаще всего применяют­ся для защиты вертикальных несущих кон­струкций). Наиболее эффективные из них могут повышать огнестойкость стальных конструкций до 4 часов. К достоинствам штукатурных составов и обмазок следует еще отнести высокую механическую проч­ность и долговечность, а также способ­ность противостоять разрушению при воздействии направленного факела пла­мени.

Особенности пожарной опасности

В последнее время все большую актуаль­ность приобретает проблема огнезащиты технологических установок и коммуника­ций, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой нефти, нефтепродуктов и природного газа, а также несущих кон­струкций автомобильных и железнодорож­ных тоннелей и мостовых сооружений. По трубопроводам под давлением транспор­тируются горючие и легковоспламеняю­щиеся жидкие и газообразные вещества и материалы, которые при аварии создают реактивный высокотемпературный факел пламени, способный разрушить соседние трубопроводы. Возникновение пожара в тоннелях и под мостами при возгорании транспортных средств или вагонов с неф­тепродуктами приводит к сильному ло­кальному огневому воздействию на верх­ние несущие конструкции. Возгорание в тоннеле или под мостом может привести к непригодности их для дальнейшей эксплуатации.

При обеспечении огнезащиты наружных транспортных коммуникаций и технологи­ческих систем следует ориентироваться на реальные и наиболее жесткие ситуации, которые могут возникнуть при пожаре. На­пример, при параллельной прокладке нес­кольких трубопроводов в случае разруше­ния одного трубопровода струя огня может

уничтожить и соседние, что расширит мас­штабы аварии. В связи с этим разработку огнезащитных составов и оценку их эф­фективности необходимо проводить с уче­том конкретного огневого воздействия.

Оценка огнестойкости покрытия

В настоящее время в России отсутствует метод экспериментальной оценки эффек­тивности огнезащитных составов для об­работки транспортных коммуникаций. За рубежом данной проблеме уделяется большое внимание. В экономически разви­тых западных странах, в частности в США и Великобритании, наряду с общепринятым «стандартным» пожаром, который класси­фицируется как «целлюлозный», стандартизирован так называемый «углеводород­ный» пожар, что позволяет моделировать температурный режим, соответствующий горению нефти, нефтепродуктов или при­родного газа.

По сравнению со стандартным «целлюлоз­ным» пожаром (ГОСТ 30247.0-94) при «углеводородном» пожаре температура в огневой камере через 5 минут достигает 1000°С.

Можно отметить, что в случае «углеводо­родного» пожара происходит стреми­тельный рост температуры, который так­же сопровождается тепловым ударом пламени по верхним ограждающим кон­струкциям.

Оценка устойчивости и огнестойкости не­сущих конструкций железнодорожных и автомобильных тоннелей, а также эффек­тивности наружных технологических уста­новок по добыче, переработке и транс­портировке газа, нефти и нефтепродуктов чаще всего производится на основе стан­дарта UL-1709 (Underwriters Laboratory, США). Данный стандарт определяет кри­терии стойкости огнезащитных покрытий при пожаре, в ходе которого температура 1000 °С достигается за первые 5 минут го­рения. Для оценки эффективности огнезащиты трубопроводов дополнительно применяется метод «прямого удара» реак­тивного пламени. Критерием эффектив­ности огнезащитного состава служит вре­мя от начала испытания до наступления предельного состоя­ния.

При выборе огнеза­щитных покрытий для наружных коммуни­каций учитывается также их устойчи­вость к атмосферным факторам и воздей­ствию различных сред, типичных для определенной обла­сти применения.

Качество огнезащит­ных покрытий опре­деляется следующи­ми характеристи­ками:

· эффективностью огнезащитного ма­териала;

· величиной гаран­тированного срока службы;

· величиной срока годности состава;

· технологичностью нанесения и вос­становления;

· прочностью, пла­стичностью;

· стойкостью к сол­нечному и атмо­сферному воздей­ствию;

· диапазоном температур, при котором покрытие сохраняет свои огнезащитные свойства.

Рынок средств огнезащиты

В настоящее время на российском рынке представлены различные огнезащитные штукатурные составы и обмазки, которые сертифицированы в области пожарной безопасности. К ним, в частности, отно­сятся Ругосгеtе-241 («Пирокрит-241») от фирмы «Карболайн» (США); Chartek-7 от фирмы Akzop Nobel Coating B.V. (Нидер­ланды); СОТЕРМ-1М производства ООО «Технотерм Групп»; «Силофор» (ТУ 1526-001-18827740-02) от компании 000 «ЛХТ» и «СОШ-1» производства 000 «КРОЗ».

Как наиболее качественные зарубежные огнезащитные покрытия, которые могут обеспечить предел огнестойкости кон­струкций до 4 часов, себя зарекомендова­ли Ругосгеtе-241 и Chartek-7.

Серия огнезащитных материалов Ругосгеtе представлена на мировом рынке уже более 30 лет и широко используется для огнезащиты несущих конструкций особо важных объектов в разных странах. Ругос­геtе-241 представляет собой однокомпо­нентный порошкообразный материал на основе композиции 5 типов легковесных цементов с наполнителем из слюды и стекловолокон, который смешивается с водой перед нанесением на конструкцию. Состав рекомендуется применять для об­работки стальных и бетонных конструк­ций внутри помещений и под открытым небом. Ругосге1е-241 и Chartek-7, обла­дающие высокой ударной прочностью и долговечностью, очень хорошо зареко­мендовали себя при использовании на нефтеперерабатывающих и нефтехими­ческих заводах, прибрежных нефтяных платформах, атомных и обычных электро­станциях.

Несомненным достоинством составов Ругосгеге-241, СОШ-1 и Chartek-7 следу­ет назвать легкий способ их нанесения — распылением или шпателем; при этом не требуется специальной грунтовки. Со­ставы не содержат асбеста, хлоридов и сульфидов. Наносить составы на кон­струкции можно и в цеху, и на стройпло­щадке с последующей транспортировкой последних к месту монтажа. Снаружи со­ставы могут иметь гладкую поверхность либо окрашиваться краской под нужный дизайн.

Состав Ругосге1е-241 прошел широкие ис­пытания и сертификацию в различных международных организациях. Его испы­тания для стандартного и «углеводород­ного» пожара проведены в Великобритании международным испыта­тельным центром Fire Insurers’ Research and Testing Organization (FIRTO). Качество состава подтверждено сертификатом Lloyd’s Register of Shipping, который включа­ет в себя дополнительные испытания по методу «прямого удара» реактивного пла­мени. В настоящее время данный матери­ал является одним из наиболее долговеч­ных, ударопрочных и атмосфероустойчивых огнезащитных материалов на цемент­ной основе, представленных на мировом рынке.

Отсутствие отечественных гостированных методов испытаний для наружных техноло­гических установок и транспортных комму­никаций обуславливает необходимость учета зарубежного опыта в обеспечении необходимой и достаточной огнезащиты гражданских и промышленных объектов. Способы нанесения огнезащитного соста­ва показаны на рис. 1-3.

Современные огнезащитные средства для строительных конструкций.[ Специализированный каталог Пожарная безопастность 2005.]

Современные огнезащитные средства для строительных конструкций.

Огнезащитные средства для стальных конструкций.

Как известно, металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и воздействию огня: они быстро нагреваются и снижают прочностные свойства.

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

Одним из наиболее распространенных способов огнезащиты металлических конструкций является применение эффективных тонкослойных покрытий, представляющих собой сложные системы органических и неорганических компонентов. Огнезащитное действие этих покрытий основано на вспучивании нанесенного состава при температурах 170-200 °С и образовании пористого теплоизолирующего слоя, толщина которого составляет несколько сантиметров. При вспучивании и одновременном обугливании происходит образование мелкоячеистого по структуре слоя, обладающего низкой теплопроводностью, в результате чего резко замедляется прогрев металлических конструкций. Вспучивающиеся краски используются для огнезащиты стальных конструкций в течение 0,75-1 часа.

Эффективность огнезащитных средств для стальных конструкций определяется в соответствии с НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности». Сущность метода заключается в определении времени от начала теплового воздействия до наступления предельного состояния образца. Предельное состояние устанавливается по времени достижения критической температуры стали (двутавр № 20) 500 °С. Огнезащитные средства классифицируются по эффективности на 5 групп, в зависимости от времени достижения критической температуры (от 30 до 150 минут соответственно 5-я и 1-я группа эффективности).

Для огнезащиты металлических конструкций в настоящее время широко применяются следующие высокоэффективные составы: «Джокер» (НПО «Ассоциация Крилак», г. Москва), «Пенолюкс М-0145» (000 «Огнезащитные технологии», г. Новосибирск), ОЗК-45 (000 «НПЛ-38080, г. Москва), «Огракс-В-СК» (НПО «Унихимтек», г. Москва), «Сотерм-1М» (000 «Технотерм Групп»), 8 607 НВ (Нуллифаер Лтд, Великобритания) и другие.

…

А.Б.СИВЕНКОВ (Начальник научно-исследовательского отдела «Проблем профилактики в строительстве и сертификации» УНК ППБС Академии ГПС МЧС России, к.т.н.)

ПАССИВНАЯ ОГНЕЗАЩИТА, НЕКОТРЫЕ АСПЕКТЫ [ Лысов В.С., Рекунов С.Н. — октябрь 2008 год]

ПАССИВНАЯ ОГНЕЗАЩИТА, НЕКОТРЫЕ АСПЕКТЫ

Прогресс в области пассивной огнезащиты в России идет весьма быстро. Ещё 10…15 лет назад,  ассортимент огнезащитных, вспучивающихся красок на Российском строительном рынке был весьма невелик.  Краски, в основном, были импортные, а диапазон пределов огнестойкости металлических конструкций, которые они обеспечивали, ограничивался 30, 45 и 60 минутами.
Спустя какое-то время  ассортимент огнезащитных красок стал быстро расширяться. Все отечественные производители огнезащитных материалов, у кого на тот момент был под рукой какой-нибудь тёплый гараж и полиэтиленовая, 200 литровая бочка, в которой можно было размешивать краски, ринулись в производство огнезащитных красок. За ними, чуть с опозданием, стали подтягиваться и более- менее крупные и средние производители лакокрасочной продукции, которые сочли необходимым обязательно иметь в своём ассортименте ещё и огнезащитную краску. На сегодняшний день  ассорти-мент огнезащитных красок превысил все разумные пределы, но всё равно продолжают появляться всё новые и новые наименования.
И всем ведь хочется свою огнезащитную краску продать. А рынок потребления та-кой продукции не так уж и велик. Огнезащитная краска не товар массового спроса. Потребляют эту продукцию в основном фирмы, которые производят огнезащитные работы и как тут убедить их в том, что именно твоя огнезащитная краска лучше всех?
И парадоксальный, острый ум  российских производителей и поставщиков ищет способы привлечь покупателей. И ведь находят. Качественный показатель огнезащитной краски, кроме чисто технологических параметров,  это толщина покрытия, при которой обеспечивается требуемый предел огнестойкости.  Поэтому, борьба за сбыт разворачи-вается на этом поле.
С введением в действие СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность», основная доля конструкций в строительстве, выполненных из стали, пришлась на предел огнестойкости 90 минут. И, конечно же, как грибы после дождя стали появляться сертификаты пожарной безопасности, подтверждающие способность огнезащитных красок обеспечивать предел огнестойкости 90 минут. Правда, речь в них шла о массивных стальных конструкциях с приведённой толщиной от 5,8 мм и выше.
Но и этого оказалось недостаточно. Довольно быстро начался процесс, который по своему характеру напоминал давнюю телевизионную игру под названием «Угадай мело-дию». Только здесь она проходила под девизом – «Кто обеспечит требуемый предел огнестойкости при меньшей толщине огнезащитного покрытия». И вот мы уже стано-вимся свидетелями новых достижений – огнезащитные краски преодолели барьер в 120 минут. Не за горами и другие вершины, например 180 или 240 минут. А почему нет?

Мы, конечно, ни в коем случае  не подвергаем сомнению, справедливость таких дос-тижений. Однако, создается впечатление, что идет какая-то подмена понятий в части направления  результатов разработки технологий и материалов пассивной огнезащиты не на решение практических задач повышения пожарной безопасности строительных объектов, а на оптимизацию образцов для огневых испытаний в рамках весьма приближенной модели т.н. «целлюлозного» пожара с целью получения «революционных»  результатов испытаний.
Эта модель описывает температурный режим , который обеспечивается путем сжигания углеводородного топлива внутри печи, и оставляет без должного внимания ус-ловия тепломассообмена, сопутствующие пожару. Так в [1] отмечается, что в большинстве действующих документов по пожарной безопасности заложены упрощенные методики расчета (интегральные и зонные модели), не отражающие сложную термогазодинамическую картину реального пожара, которая характеризуется существенными трехмерностью и нестационарностью.
Реальный пожар как неконтролируемое горение является не изученным в должной мере теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров продуктов горения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассо-обмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горящими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассобменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции, дымоудаления и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов го-рения в объеме помещения.
В итоге появляются естественные сомнения по поводу поведения весьма слабых по прочности углеродных пен, получающихся в результате вспучивания слоя огнезащитной краски, с коэффициентом вспучивания более 50 раз, в условиях реального пожара, с непредсказуемыми скоростями потоков  продуктов горения, легко сдувающих с по-верхностей стальных конструкций любые непрочные покрытия.
Есть и  еще одна проблема, свойственная полимерным покрытиям, к коим относятся и огнезащитные краски, а именно —  их  старение.
На сегодняшний день нет достоверных данных, подтверждающих сохранение способности к вспучиванию, по отношению к первоначальной, в процессе продолжитель-ной эксплуатации покрытий, имеющих полимерную природу.
С другой стороны, создается впечатление, что совершенно забыт опыт, приобретенный в 70-е – 80-е годы прошлого века в процессе совместной работы ЦНИИСК им Кучеренко и ВНИИПО [2].
Разработанные на тот период методики, материалы и технологии, доработанные с учетом современных представлений о пассивной огнезащите с успехом могут быть при-менены и в настоящее время.
Особое сожаление вызывает практическое исключение из перечня материалов, применяемых для целей огнезащиты хризотила. Причины такой ситуации и  по-ложение дел на настоящий период времени изложены в различных многочисленных публикациях, например [3],  [4], [5].
Отличительная и уникальная черта хризотила – рост его кристаллов только в одном направлении, в результате чего их длина может в десятки тысяч раз превышать толщину и доходить до нескольких сантиметров. По той же причине хризотил при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие (меньше длины волны света) прочные эластичные волокна. При рассмотрении этих волокон в электронный микроскоп видно, что они внутри полые, их внутренний диаметр составляет приблизительно 13 нм,  а внешний 26 нм. Эти волокна сплетены в более толстые нити, длина которых может достигать 5 см и более [6].
Такая природа хризотила обусловливает его беспрецедентные армирующие свойства, обеспечивающие высокую прочность, трещиностойкость и адгезию покрытия даже при небольшом его количестве (несколько процентов) в огнезащитном составе. А использование при разработке составов нанотехнологических подходов, например, приме-нение в композиции механоактивированных ингредиентов позволит получить, как нам представляется, продукты с очень высоким уровнем соотношения цена – качество.
По крайней мере, сталкиваясь на практике, в процессе производства работ по реконструкции, с необходимостью демонтажа огнезащитных покрытий, выполненных на основе хризотила более 20 лет назад видно, что они имеют вполне приемлемый товарный вид (после очистки от пыли), высокие прочность и адгезию  по отношению к по-верхностям стальных конструкций, на которые они нанесены.
Эффективность огнезащитных покрытий, армированных  хризотиловыми волокнами, проявилась в полной мере во время трагических событий 11 сентября в Нью-Йорке, при-ведших к обвалам башен Всемирного торгового центра.
При строительстве этих башен для огнезащиты стального металлокаркаса Южной башни использовалась изоляция, не содержащая хризотил. Она рухнула через 47 минут после удара самолёта и начала пожара. А Северная башня, огнезащитная изоляция которой содержала хризотил до 37 этажа включительно — обвалилась уже через 104 мину-ты.
При строительстве башен близнецов использовались три типа огнезащитных составов, содержащих хризотил:
— Смесь минеральной ваты, гипса и портландцемента с добавлением 20 процентов хризотила. Она использовалась  для огнезащиты стального каркаса с первого до 36-го этажа Северной башни.
— Смесь вермикулита, гипса, 13-ти процентов хризотила, использовалась  для ограждаю-щих конструкций  на 37-м этаже Северной башни.
— Смесь 80-ти процентов хризотила и 20-ти процентов портланд-цемента использовалась, в частности, для огнезащиты лифтовых шахт обеих башен.
В результате исследований, осуществленных Американским обществом по испыта-нию материалов (ASTM) в связи с этой катастрофой, в частности было отмечено, что одной из основных причин быстрого обвала была недостаточная огнезащитная эффективность изоляционных материалов. А также то обстоятельство, что огнезащитная эффективность материалов, содержавших хризотил на 10…25 процентов выше, чем у аналогов, его не содержавших.
Испытания, проведенные ASTM, установили, что составы, заменившие хризотил содержащие, и отвечавшие требованиям соответствующих регламентов безопасности на 1970 год,  к 2001 году потеряли свои огнезащитные свойства до такой степени, что не обеспечили необходимый уровень пределов огнестойкости. Проверки изоляционных материалов с хризотилом в конструкциях нижних этажей показали, что они сохранили свои первоначальные характеристики. [ 7]
Таким образом, огнезащитные материалы, изготавливаемые на основе хризотила и перерабатываемые по технологиям полусухого и мокрого торкретирования, обладающие гарантированно низкой ценой и очень высокой долговечностью  вплоть до всего срока эксплуатации строительного объекта,  могли бы составить очень серьезную конкуренцию всем известным огнезащитным составам,  включая краски.
Но, отдавая отчет реальному положению дел на рынке пассивной огнезащиты, можно только предположить, что с повышением требований к реальному уровню пожарной безопасности зданий и сооружений, связанным с переходом на страховые принципы его определения, усилению уровня конкуренции между производителями огнезащитной продукции рано или поздно произойдет реанимация внимания к этому уникальному природному материалу, производимому в широких масштабах  в России, тем более, что его применение формально не запрещалось.
В сложившихся условиях наиболее эффективными представляются составы и изделия на минеральной основе, армированные волокнами, заменителями хризотила. Одними из них являются огнезащитные составы «Сотерм», полная информация о которых представлена на настоящем сайте.
Литература:
1. Зернов С.И., Богатищев Д.И., Пузач С.В. «Моделирование тепломассообмена при пожа-ре для оптимизации систем противопожарной безопасности», журнал «Системы безо-пасности» №1, 2004
2. ЦНИИСК им. Кучеренко. « Пособие по определению огнестойкости конструкций, пре-делов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80) », Москва Стройиздат 1985 г.
3. Сражение мирового масштаба, Строительная газета №27 от 05.07. 2004 г.
4. Новые европейские исследования доказали канцерогенность заменителей хризотил-асбеста, Московский комсомолец, 26.09. 2006 г.
5. Мировой запрет экспорта хризотил-асбеста в рамках Роттердамской конвенции не прошел. Россия вновь победила в битве, но не выиграла войну, Московский комсомолец, 03.11.2006 г.
6. Украинские ученые: Использование хризотил-асбеста не приводит к раку, Комсомоль-ская правда, 15.10.2007 г.
7. Леенсон И. «Асбест», Энциклопедия кругосвет
8. Последствия антиасбестовой кампании. Всемирный Торговый Центр, Информационный бюллетень Института Асбеста, №3, ноябрь 2002.
Прогресс в области пассивной огнезащиты в России идет весьма быстро. Ещё 10…15 лет назад,  ассортимент огнезащитных, вспучивающихся красок на Российском строительном рынке был весьма невелик.  Краски, в основном, были импортные, а диапазон пределов огнестойкости металлических конструкций, которые они обеспечивали, ограничивался 30, 45 и 60 минутами.
Спустя какое-то время  ассортимент огнезащитных красок стал быстро расширяться. Все отечественные производители огнезащитных материалов, у кого на тот момент был под рукой какой-нибудь тёплый гараж и полиэтиленовая, 200 литровая бочка, в которой можно было размешивать краски, ринулись в производство огнезащитных красок. За ними, чуть с опозданием, стали подтягиваться и более- менее крупные и средние производители лакокрасочной продукции, которые сочли необходимым обязательно иметь в своём ассортименте ещё и огнезащитную краску. На сегодняшний день  ассорти-мент огнезащитных красок превысил все разумные пределы, но всё равно продолжают появляться всё новые и новые наименования.
И всем ведь хочется свою огнезащитную краску продать. А рынок потребления та-кой продукции не так уж и велик. Огнезащитная краска не товар массового спроса. Потребляют эту продукцию в основном фирмы, которые производят огнезащитные работы и как тут убедить их в том, что именно твоя огнезащитная краска лучше всех?
И парадоксальный, острый ум  российских производителей и поставщиков ищет способы привлечь покупателей. И ведь находят. Качественный показатель огнезащитной краски, кроме чисто технологических параметров,  это толщина покрытия, при которой обеспечивается требуемый предел огнестойкости.  Поэтому, борьба за сбыт разворачи-вается на этом поле.
С введением в действие СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность», основная доля конструкций в строительстве, выполненных из стали, пришлась на предел огнестойкости 90 минут. И, конечно же, как грибы после дождя стали появляться сертификаты пожарной безопасности, подтверждающие способность огнезащитных красок обеспечивать предел огнестойкости 90 минут. Правда, речь в них шла о массивных стальных конструкциях с приведённой толщиной от 5,8 мм и выше.
Но и этого оказалось недостаточно. Довольно быстро начался процесс, который по своему характеру напоминал давнюю телевизионную игру под названием «Угадай мело-дию». Только здесь она проходила под девизом – «Кто обеспечит требуемый предел огнестойкости при меньшей толщине огнезащитного покрытия». И вот мы уже стано-вимся свидетелями новых достижений – огнезащитные краски преодолели барьер в 120 минут. Не за горами и другие вершины, например 180 или 240 минут. А почему нет?

Мы, конечно, ни в коем случае  не подвергаем сомнению, справедливость таких дос-тижений. Однако, создается впечатление, что идет какая-то подмена понятий в части направления  результатов разработки технологий и материалов пассивной огнезащиты не на решение практических задач повышения пожарной безопасности строительных объектов, а на оптимизацию образцов для огневых испытаний в рамках весьма приближенной модели т.н. «целлюлозного» пожара с целью получения «революционных»  результатов испытаний.
Эта модель описывает температурный режим , который обеспечивается путем сжигания углеводородного топлива внутри печи, и оставляет без должного внимания ус-ловия тепломассообмена, сопутствующие пожару. Так в [1] отмечается, что в большинстве действующих документов по пожарной безопасности заложены упрощенные методики расчета (интегральные и зонные модели), не отражающие сложную термогазодинамическую картину реального пожара, которая характеризуется существенными трехмерностью и нестационарностью.
Реальный пожар как неконтролируемое горение является не изученным в должной мере теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров продуктов горения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассо-обмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горящими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассобменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции, дымоудаления и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов го-рения в объеме помещения.
В итоге появляются естественные сомнения по поводу поведения весьма слабых по прочности углеродных пен, получающихся в результате вспучивания слоя огнезащитной краски, с коэффициентом вспучивания более 50 раз, в условиях реального пожара, с непредсказуемыми скоростями потоков  продуктов горения, легко сдувающих с по-верхностей стальных конструкций любые непрочные покрытия.
Есть и  еще одна проблема, свойственная полимерным покрытиям, к коим относятся и огнезащитные краски, а именно —  их  старение.
На сегодняшний день нет достоверных данных, подтверждающих сохранение способности к вспучиванию, по отношению к первоначальной, в процессе продолжитель-ной эксплуатации покрытий, имеющих полимерную природу.
С другой стороны, создается впечатление, что совершенно забыт опыт, приобретенный в 70-е – 80-е годы прошлого века в процессе совместной работы ЦНИИСК им Кучеренко и ВНИИПО [2].
Разработанные на тот период методики, материалы и технологии, доработанные с учетом современных представлений о пассивной огнезащите с успехом могут быть при-менены и в настоящее время.
Особое сожаление вызывает практическое исключение из перечня материалов, применяемых для целей огнезащиты хризотила. Причины такой ситуации и  по-ложение дел на настоящий период времени изложены в различных многочисленных публикациях, например [3],  [4], [5].
Отличительная и уникальная черта хризотила – рост его кристаллов только в одном направлении, в результате чего их длина может в десятки тысяч раз превышать толщину и доходить до нескольких сантиметров. По той же причине хризотил при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие (меньше длины волны света) прочные эластичные волокна. При рассмотрении этих волокон в электронный микроскоп видно, что они внутри полые, их внутренний диаметр составляет приблизительно 13 нм,  а внешний 26 нм. Эти волокна сплетены в более толстые нити, длина которых может достигать 5 см и более [6].
Такая природа хризотила обусловливает его беспрецедентные армирующие свойства, обеспечивающие высокую прочность, трещиностойкость и адгезию покрытия даже при небольшом его количестве (несколько процентов) в огнезащитном составе. А использование при разработке составов нанотехнологических подходов, например, приме-нение в композиции механоактивированных ингредиентов позволит получить, как нам представляется, продукты с очень высоким уровнем соотношения цена – качество.
По крайней мере, сталкиваясь на практике, в процессе производства работ по реконструкции, с необходимостью демонтажа огнезащитных покрытий, выполненных на основе хризотила более 20 лет назад видно, что они имеют вполне приемлемый товарный вид (после очистки от пыли), высокие прочность и адгезию  по отношению к по-верхностям стальных конструкций, на которые они нанесены.
Эффективность огнезащитных покрытий, армированных  хризотиловыми волокнами, проявилась в полной мере во время трагических событий 11 сентября в Нью-Йорке, при-ведших к обвалам башен Всемирного торгового центра.
При строительстве этих башен для огнезащиты стального металлокаркаса Южной башни использовалась изоляция, не содержащая хризотил. Она рухнула через 47 минут после удара самолёта и начала пожара. А Северная башня, огнезащитная изоляция которой содержала хризотил до 37 этажа включительно — обвалилась уже через 104 мину-ты.
При строительстве башен близнецов использовались три типа огнезащитных составов, содержащих хризотил:
— Смесь минеральной ваты, гипса и портландцемента с добавлением 20 процентов хризотила. Она использовалась  для огнезащиты стального каркаса с первого до 36-го этажа Северной башни.
— Смесь вермикулита, гипса, 13-ти процентов хризотила, использовалась  для ограждаю-щих конструкций  на 37-м этаже Северной башни.
— Смесь 80-ти процентов хризотила и 20-ти процентов портланд-цемента использовалась, в частности, для огнезащиты лифтовых шахт обеих башен.
В результате исследований, осуществленных Американским обществом по испыта-нию материалов (ASTM) в связи с этой катастрофой, в частности было отмечено, что одной из основных причин быстрого обвала была недостаточная огнезащитная эффективность изоляционных материалов. А также то обстоятельство, что огнезащитная эффективность материалов, содержавших хризотил на 10…25 процентов выше, чем у аналогов, его не содержавших.
Испытания, проведенные ASTM, установили, что составы, заменившие хризотил содержащие, и отвечавшие требованиям соответствующих регламентов безопасности на 1970 год,  к 2001 году потеряли свои огнезащитные свойства до такой степени, что не обеспечили необходимый уровень пределов огнестойкости. Проверки изоляционных материалов с хризотилом в конструкциях нижних этажей показали, что они сохранили свои первоначальные характеристики. [ 7]
Таким образом, огнезащитные материалы, изготавливаемые на основе хризотила и перерабатываемые по технологиям полусухого и мокрого торкретирования, обладающие гарантированно низкой ценой и очень высокой долговечностью  вплоть до всего срока эксплуатации строительного объекта,  могли бы составить очень серьезную конкуренцию всем известным огнезащитным составам,  включая краски.
Но, отдавая отчет реальному положению дел на рынке пассивной огнезащиты, можно только предположить, что с повышением требований к реальному уровню пожарной безопасности зданий и сооружений, связанным с переходом на страховые принципы его определения, усилению уровня конкуренции между производителями огнезащитной продукции рано или поздно произойдет реанимация внимания к этому уникальному природному материалу, производимому в широких масштабах  в России, тем более, что его применение формально не запрещалось.
В сложившихся условиях наиболее эффективными представляются составы и изделия на минеральной основе, армированные волокнами, заменителями хризотила. Одними из них являются огнезащитные составы «Сотерм», полная информация о которых представлена на настоящем сайте.
Литература:
1. Зернов С.И., Богатищев Д.И., Пузач С.В. «Моделирование тепломассообмена при пожа-ре для оптимизации систем противопожарной безопасности», журнал «Системы безо-пасности» №1, 2004
2. ЦНИИСК им. Кучеренко. « Пособие по определению огнестойкости конструкций, пре-делов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80) », Москва Стройиздат 1985 г.
3. Сражение мирового масштаба, Строительная газета №27 от 05.07. 2004 г.
4. Новые европейские исследования доказали канцерогенность заменителей хризотил-асбеста, Московский комсомолец, 26.09. 2006 г.
5. Мировой запрет экспорта хризотил-асбеста в рамках Роттердамской конвенции не прошел. Россия вновь победила в битве, но не выиграла войну, Московский комсомолец, 03.11.2006 г.
6. Украинские ученые: Использование хризотил-асбеста не приводит к раку, Комсомоль-ская правда, 15.10.2007 г.
7. Леенсон И. «Асбест», Энциклопедия кругосвет
8. Последствия антиасбестовой кампании. Всемирный Торговый Центр, Информационный бюллетень Института Асбеста, №3, ноябрь 2002.

ОГНЕЗАЩИТНЫМ КРАСКАМ — КАЧЕСТВЕННАЯ И ДЕШЕВАЯ АЛЬТЕРНАТИВА[ Лысов В.С., январь 2009 г]

ОГНЕЗАЩИТНЫМ КРАСКАМ — КАЧЕСТВЕННАЯ И ДЕШЕВАЯ АЛЬТЕРНАТИВА

     В условиях усиления конкуренции на рынке огнезащиты, обусловленной сокращением объемов строительства, становится все более актуальной цена огнезащитных материалов, играющая ведущую роль в стоимости работ по огнезащите.

     Учитывая впечатляющее падение курса рубля по отношению к ведущим мировым валютам (на настоящий период времени относительно сентября 2008 г. порядка 30 процентов) следует ожидать существенного роста стоимости  импортных огнезащитных материалов, в первую очередь огнезащитных красок. Оценочно, цена на них может превысить 300 руб. за килограмм. Похожая судьба ожидает и огнезащитные краски отечественного производства т.к. в их состав входят весьма не дешевые импортные ингредиенты, такие как меламин, полифосфат аммония, пентаэритрит.

     Таким образом, на фоне дорожающей краски все актуальнее смотрятся огнезащитные материалы, производимые на основе отечественной сырьевой базы, ценовой уровень которой в рублях если и изменился, то в сторону  снижения. К ним, в первую очередь, относится различная продукция на основе неорганики, такая как: обмазки, штукатурки,  базальтовые и минераловатные маты, минераловатные и вермикулитовые плиты и т.п., особенно, на пределы огнестойкости от одного часа и выше, где актуальность использования огнезащитных красок по соображениям, изложенным выше, явно снижается. Например, существенным ограничением для применения огнезащитных штукатурок до настоящего времени являлась их недостаточная презентабельность в декоративном плане. На сегодня ценовая разница по сравнению с огнезащитными красками позволяет решить эту проблему, например, хорошо известным путем, обшиванием штукатурного покрытия гипсокартоном. Другая особенность ограничивающая применение штукатурных покрытий высокая зависимость их качества от жесткого соблюдения технологических требований и заметный уровень трещинообразования на этапе кристаллогидратации гидравлического вяжущего. Очевидным выходом из этого положения является применение, особенно в местах концентраторов напряжений (ребра, углы, выступы и т.п.), стальной штукатурной сетки, цены на которую заметно снижаются.  При этом, по сравнению с огнезащитными красками, получается качественное огнезащитное покрытие, гарантированно сохраняющее свою огнезащитную эффективность на весь срок его эксплуатации, ограниченный лишь сроком  эксплуатации самого объекта защиты.

     Таким образом, складывающееся  экономическое положение выводит огнезащитные штукатурные составы на достойную позицию по всем группам огнезащитной эффективности, обеспечивающую высокий конкурентный уровень по сравнению с огнезащитными красками.

     Исходя из изложенного, со своей стороны  для повышения пределов огнестойкости стальных конструкций предлагаем по разумным ценам, соответствующим состоянию рынка огнезащиты на настоящий период времени, как огнезащитный штукатурный состав СОТЕРМ-1М, так и выполнение работ на его основе.

ОГНЕЗАЩИТНАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ОКРАШИВАНИЕ ИЛИ ОШТУКАТУРИВАНИЕ?)[ Лысов В.С., Рекунов С.Н.]

ОГНЕЗАЩИТНАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ОКРАШИВАНИЕ ИЛИ ОШТУКАТУРИВАНИЕ?)

Для производства работ по нанесению огнезащитных покрытий в условиях низких температур (ниже плюс 3-х градусов по Цельсию) действительно имеются ЛКМ на основе органических растворителей и специальных добавок, стимулирующих в таких условиях процесс полимеризации пленок на основе дисперсии полимера, входящего в состав краски, с образованием твердого соя пленки необходимой толщины.

Но при этом следует учитывать некоторые, казалось бы, не очень очевидные обстоятельства:

— на окрашиваемой поверхности не допускается наличие влаги в любом виде (конденсат, иней и т.п.), иначе будут проблемы с адгезией;

— в зависимости от температуры окружающей среды высыхание нанесенного слоя краски может продолжаться несколько суток;

— на основании действующих рекомендаций температура краски должна быть выше температуры металла на 10…15 ˚С;

— ограниченная возможность механизированного нанесения. Это обусловлено тем, при безвоздушном распылении образуется факел распыла, состоящий из мелкодисперсных капелек краски. В результате, общая поверхность всех капелек настолько велика, что они до момента попадания на окрашиваемую поверхность теряют необходимую вязкость из-за охлаждения. Поэтому рекомендуется ручное нанесение (кисточкой, валиком);

Естественно, определенные ограничения имеют место и при создании огнезащитного покрытия с использованием штукатурных составов на гидравлических вяжущих. При применении специальных противоморозных добавок работы можно производить при температуре до -7 ˚С.

В отличие от красок, при механизированном нанесении также образуется факел распыла из капель штукатурного раствора. Но их геометрические размеры, измеряемые миллиметрами в сотню раз крупнее и соответственно имеют достаточную теплоемкость, чтобы не замерзнуть до попадания на защищаемую поверхность и обеспечить формирование однородного слоя.

Также при использовании стальных штукатурных сеток требования к состоянию поверхностей металлических конструкций могут быть не столь жесткими как под покраску, т.к. сетка позволяет получить прочное монолитное  покрытие, плотно прилегающее к металлу.

В периоды, когда температурный фон не позволяет выполнять работы по нанесению штукатурки можно все усилия направить на монтаж штукатурной сетки.

Огнестойкость железобетонных конструкций с внешним усилением из углепластика, ее оценка при разработке проекта огнезащиты[ В.С. Лысов ]

Огнестойкость железобетонных конструкций с внешним усилением из углепластика, ее оценка при разработке проекта огнезащиты

В настоящее время углепластики широко применяются в строительстве для усиления конструкций из железобетона в том числе и в тех случаях, когда к этим конструкциям предъявляются требования по огнестойкости в зависимости от степени огнестойкостей строительных объектов (в соответствии с ФЗ 123 [1] и СП 2.13130.2012 [2]) , на которых они используются.

Композитное усиление применяют в двух принципиально отличающихся ситуациях. Первая, когда композиционный материал используют для восстановления несущей способности конструкции с пониженными в процессе эксплуатации значениями прочности арматурной стали и бетона, что приводит к снижению первоначальной проектной несущей способности конструкции.

Такие ситуации являются типовыми при ремонте или реконструкции зданий и сооружений, имеющих остаточный потенциал по несущей способности и при сохранении существующего уровня эксплуатационных нагрузок. В этих условиях, в случае пожара и как следствие потери композитного усиления, железобетонная конструкция окажется в исходном (до ремонтном) состоянии.

Поэтому, в подобных случаях, мероприятия по огнезащите должны, в первую очередь, обеспечить огнестойкость самой железобетонной конструкции без учета армирующего эффекта от углепластикового усиления.

Для оценки огнестойкости указанной железобетонной конструкции и в случае ее (огнестойкости) недостаточности, для определения параметров дополнительной огнезащиты, можно воспользоваться либо расчетной методикой, изложенной в СТО-НСО ПБ-20/ОЖБК [3], либо рекомендациями, приведенными в Пособии [4]. А при необходимости, провести испытания по ГОСТ 30247. [5,6], о чем будет сказано ниже.

Вторая, когда внешнее усиление угепластиком осуществляется по причине изменения проектной нагрузки на конструкцию в сторону увеличения в целях повышения ее несущей способности.

В этом случае, для установления пределов огнестойкости конструкций в целях определения возможности их применения в соответствии с противопожарными требованиями, изложенными в нормативных документах, можно проводить испытания, установленные стандартами [5,6].

Такие испытания, как правило, должны проводиться на образцах с проектными параметрами, как по размерам, так и схемам нагружения, условиям опирания и т.п.

Их результаты, с одной стороны, распространяются только на испытанную конструкцию.

С другой, как указано в ГОСТ 30247.0-94 [6] результаты, полученные при испытании, могут быть использованы для оценки огнестойкости расчетными методами других аналогичных (по форме, материалам, конструктивному исполнению) конструкций. Но даже при этом расширении результаты испытаний по ГОСТ 30247.1-94 [5] имеют весьма ограниченную применимость.

Также, необходимо отметить, что рассматриваемые испытания обязательными не являются и их результаты могут быть использованы при добровольной сертификации, подтверждающей, что испытанная под проектной нагрузкой по ГОСТ 30247.0-94 [6] конкретная конструкция имеет достигнутый предел огнестойкости.

Более универсальным представляется расчетно-аналитический подход к определению предела огнестойкости строительной конструкции. Такой подход не противоречит требованиям, изложенным в статьях 35 и 87 ФЗ 123 [1]. Так из содержания п.2 ст. 35 ФЗ 123 следует, что наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливаются по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний по потере: несущей способности (R), теплоизолирующей способности (I), целостности (E).

Для рассматриваемого типа конструкций достижение предельных состояний по E,I не возможно в силу температурных ограничений, присущих, применяемому для внешнего армирования, углепластику.

Схематически, расчет предела огнестойкости строительной конструкции, находящихся под нагрузкой, состоит из двух частей. В первой выполняется статический расчет и определяется критическая температура конструкции (или ее элементов, определяющих ее несущую способность) в условиях проектной нагрузки, при которой она теряет несущую способность. Во второй выполняется теплотехнический расчет, в результате которого определяется время достижения, указанной выше, критической температуры в условиях стандартного пожара. Это время и будет определять значение предела огнестойкости рассматриваемой строительной конструкции. Примерами реализации такого подхода могут служить, разработанные во ВНИИПО, рекомендации по разработке проектной документации [7], инструкция по расчету фактических пределов огнестойкости стальных конструкций [8] и правила [3], выпущенные ФГУП «НИЦ «Строительство» .

Следуя этой схеме для определения критической температуры железобетонной конструкции, усиленной системой внешнего армирования на основе углепластика, представляющего собой композицию углеродных волокон и отвержденного полимерного связующего, будем исходить из того, что ее несущая способность, зависит от температуры в значительно большей степени, чем конструкции без усиления.

Это объясняется тем, что физическое состояние полимерной матрицы композита чаще всего определяется по изменению деформации материала под нагрузкой при изменении температуры. Область перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние характеризуется температурой стеклования. Эта температура определяет верхний температурный предел работоспособности напряженных материалов. Это же относится и к пространственно-сшитым термореактивным связующим, образующим полимерную матрицу углепластиков, так как достоверных данных о влиянии на температуру стеклования армирующего наполнителя нет [9].

Поэтому температура «нулевой прочности», соответствующая температуре стеклования полимерной матрицы холодного отверждения, углепластика 50?С…120?С значительно ниже той, 450?С…600?С, при которой стальная арматура в растянутой зоне конструкции переходит в состояние «пластического шарнира», а бетон в сжатой зоне растрескивается.

Исходя из принципа непрерывности деформаций, при увеличении пластической составляющей деформации в слое углепластикового усиления (прежде всего в адгезионной прослойке) вследствие его прогрева, происходит перераспределение нагрузки в сторону увеличения на стальную арматуру и бетон. Например, в случае плиты перекрытия, работающей на изгиб, растет нагрузка в ее растянутой зоне на нижний пояс стальной арматуры и в зоне сжатия на бетон и стальную арматуру в верхнем поясе армирования. В конечном итоге, при полной потере упругости в слое углепластика, лишенная усиления железобетонная конструкция под действием нагрузки, превышающей проектную, в короткое время потеряет несущую способность.

Таким образом, с достаточной степенью точности, за критическую температуру, при которой происходит потеря несущей способности железобетонной конструкции, усиленной системой внешнего армирования на основе углепластика, можно принять температуру стеклования его полимерной матрицы.

При необходимости значение критической температуры может быть уточнено по результатам испытаний на несущую способность железобетонных образцов, усиленных углепластиком, при температурах, в том числе, превышающих температуру стеклования полимерной матрицы углепластика.

Так результаты испытаний железобетонных образцов, усиленных системой FibARM на основе эпоксидного адгезива FibARM Resin 230 в условиях статического нагружения в диапазоне температур от — 60?С до 90?С, проведенных в ХК «Композит», показали, что верхний предел рабочего диапазона необходимо ограничить температурой 40…50?С [10]. Это связано с тем, что при более высоких температурах происходит заметное снижение прочности испытываемых образцов. А начиная от температуры 60?С наблюдается резкое падение их несущей способности. Таким образом, температура 60?С и может считаться критической. Эта температура практически совпадает с температурой стеклования адгезива FibARM Resin 230, равной 65?С.

Теперь о времени прогрева слоя композита на поверхности железобетонной конструкции до критической температуры, равной температуре стеклования (50?С…120?С), в условиях пожара. Очевидно, это может произойти в течение нескольких первых минут от его начала.

То есть у такой конструкции собственный предел огнестойкости, в первом приближении, можно принять отсутствующим, независимо от ее формы, размеров, условий опирания, схемы нагружения и т.п. Эти факторы должны учитываться при проектировании композитного усиления, его конструктивных параметров, степени армирования и т.п. [11].

Огнестойкость такой конструкции в условиях пожара может быть обеспечена только посредством огнезащитного покрытия, толщиной достаточной для того, чтобы время, за которое слой углепластика нагрелся до температуры стеклования, не было меньше заданного.

Время, за которое композит под слоем огнезащиты прогревается до температуры стеклования, может быть определено как расчетным путем, в результате теплотехнического расчета, так и по результатам испытаний огнезащитного покрытия на огнезащитную эффективность, например, по методу [12] c двумя уточнениями, не изменяющими сущность этого метода.

Первое, предельное состояние определяется по критической температуре для армирующего слоя из углепластика, расположенного на поверхности образца плиты из железобетона под слоем огнезащиты.

И второе, величина критической температуры этого композитного слоя должна быть не более температуры стеклования его полимерной матрицы.

Таким образом, полученная в результате испытаний по этой методике, величина огнезащитной эффективности средства огнезащиты и будет определять предел огнестойкости усиленной углепластиком конструкции, защищенной покрытием на основе этого средства огнезащиты толщиной не меньше той, которая была у огнезащитного покрытия испытанных образцов.

При этом, как отмечается в Пособии [11], необходимо иметь в виду то, что даже после потери композиционным материалом армирующего потенциала конструкция будет способна воспринимать определенный уровень нагрузок в течение какого-то промежутка времени. То есть, ее критическая деформация или обрушение произойдут не мгновенно.

Рассматривая оба подхода, испытания по ГОСТ 30247 и расчетно-аналитический, к оценке предела огнестойкости железобетонной конструкции с внешним усилением углепластиком, необходимо отметить то, что они дополняют друг — друга.

Очевидно, испытания по ГОСТ 30247 не являются инструментом определения проектных параметров средства огнезащиты, необходимых и достаточных для обеспечения заданного для конструкции предела огнестойкости, а предназначены для оценки того, насколько эти параметры достаточны или нет для обеспечения огнестойкости испытываемой конструкции.

При этом, полученная таким образом оценка, как было отмечено выше, распространяется только на ту конструкцию, включающую усиление и огнезащитное покрытие, которая была испытана. И там же указано, что результаты, полученные при испытании, могут быть использованы для оценки огнестойкости расчетными методами других аналогичных (по форме, материалам, конструктивному исполнению) конструкций.

Но данная ремарка не раскрывает в достаточной степени понятие аналогичная конструкция и не содержит ссылку на расчетные методы.

Можно предположить, что под расчетными методами подразумеваются расчеты по описанной выше схеме, то есть вычисляется в условиях нагружения критическая температура и затем рассчитывается время ее достижения в стандартных условиях.

Фактически предел огнестойкости, полученный по результатам испытаний по ГОСТ 30247, по величине всегда будет превышать предел огнестойкости, определенный альтернативным образом, при идентичных параметрах средства огнезащиты. Это объясняется тем, как отмечается в Пособии [11], что после потери композиционным материалом армирующего потенциала конструкция будет способна воспринимать определенный уровень нагрузок в течение какого-то промежутка времени. Очевидно, эта разница будет тем больше, чем меньше степень внешнего армирования.

Изложенное выше полностью соответствует парадигме понятия проект огнезащиты, представленной в пункте 3.5 СП 2.13130.2012 [2]. Откуда буквально следует, что проект огнезащиты: «проектная документация и (или) рабочая документация, содержащая обоснование принятых проектных решений по способам и средствам огнезащиты строительных конструкций для обеспечения их предела огнестойкости по ГОСТ 30247, с учетом экспериментальных данных по огнезащитной эффективности средства огнезащиты, а также результатов прочностных и теплотехнических расчетов строительных конструкций с нанесенными средствами огнезащиты».

Для обеспечения огнестойкости железобетонных конструкций, с внешним углепластиковым усилением нами были разработаны и сертифицированы на огнезащитную эффективность две системы на основе огнезащитного состава СОТЕРМ-1Б.

Первая, с общей толщиной покрытия 47 мм имеет огнезащитную эффективность 120 мин., для случаев, когда для усиления применяется углепластик с температурой стеклования его полимерной матрицы от 57 ?С и более. Эта огнезащитная система защищена патентом [13].

Вторая, с толщиной покрытия 42 мм имеет огнезащитную эффективность 180 мин., для случаев, когда для усиления применяется углепластик с температурой стеклования его полимерной матрицы от 100 ?С и более.

На основании изложенного выше подхода оценки пределов огнестойкости железобетонных конструкций, усиленных системами внешнего армирования на основе углепластика, применительно к представленным выше огнезащитным покрытиям на основе состава СОТЕРМ-1Б с достаточной степенью точности, пределы огнестойкости будут: — для железобетонной конструкции, усиленной углепластиком с температурой стеклования от 57 ?С и более, защищенной огнезащитным покрытием общей толщиной 47 мм — 120 мин.;

— для железобетонной конструкции, усиленной углепластиком с температурой стеклования от 100 ?С и более, защищенной огнезащитным покрытия общей толщиной 42 мм — 180 мин.

Также нами проводились испытания по ГОСТ 30247. [4,5] многопустотной железобетонной плиты НВК 62-12Э-15 размерами 6200х1150х220 мм под равномерно распределенной нагрузкой 1115 кг/м? с огнезащитным покрытием на основе состава СОТЕРМ-1Б средней толщиной 25 мм. В результате через 180 мин. средний прогиб не превысил 53 мм. При этом разрушения огнезащитного покрытия в течение всего времени проведения испытаний не произошло.

Это говорит о возможности применения огнезащитного покрытия на основе состава СОТЕРМ-1Б на полноразмерных железобетонных конструкциях, находящихся под проектными нагрузками.

Выводы:

1. В ситуации, когда целью внешнего армирования углепластиком является восстановление несущей способности конструкции, задача обеспечения ее огнестойкости решается как для обычной железобетонной конструкции без учета армирующей составляющей от углепластика в несущей способности усиленной конструкции.

2. В ситуации, когда целью внешнего армирования углепластиком является повышение несущей способности железобетонной конструкции, всегда требуется применение огнезащитного покрытия, имеющего огнезащитную эффективность, достаточную для обеспечения огнестойкости усиленной углепластиком конструкции в течение заданного времени в условиях пожара.

3. Оценка предела огнестойкости конструкции с внешним углепластиковым усилением может быть получена экспериментально при стандартных условиях или расчетным путем, что не противоречит требованиям ФЗ 123.

4. Так как результаты испытаний распространяются только на испытанную конструкцию, то более универсальным является расчетно-аналитический подход, построенный на определении критической температуры для конструкции при проектной нагрузке и времени за которое эта температура может быть достигнута в условиях стандартного пожара.

5. Показано, что критическая температура для железобетонной конструкции, усиленной углепластиком равна температуре стеклования его полимерной матрицы.

6. Для железобетонной конструкции, усиленной углепластиком, огнезащитная эффективность средства огнезащиты и предел огнестойкости усиленной конструкции, защищенной этим средством огнезащиты той же толщины, могут совпадать по величине.

7. Время, за которое композит под слоем огнезащиты прогревается до температуры стеклования, может быть определено как расчетным путем, в результате теплотехнического расчета, так и по результатам испытаний огнезащитного покрытия на огнезащитную эффективность.

8. Полученная в результате испытаний, величина огнезащитной эффективности средства огнезащиты и будет определять предел огнестойкости усиленной углепластиком конструкции, защищенной этим средством огнезащиты с толщиной покрытия не меньше той, которая была у покрытия испытанных образцов.

9. Предложенный подход к оценке предела огнестойкости железобетонной конструкции, усиленной системой внешнего армирования на основе углепластика не противоречит нормативному определению понятия проект огнезащиты.

10. Для обеспечения огнестойкости железобетонных конструкций, с внешним углепластиковым усилением были разработаны и сертифицированы на огнезащитную эффективность две огнезащитные системы на основе огнезащитного состава СОТЕРМ-1Б.

11. Предел огнестойкости железобетонной конструкции, усиленной углепластиком с температурой стеклования полимерной матрицы от 57 ?С и более, защищенной огнезащитной системой на основе огнезащитного состава СОТЕРМ-1Б общей толщиной покрытия 47 мм составляет 120 мин. А предел огнестойкости железобетонной конструкции, усиленной углепластиком с температурой стеклования полимерной матрицы от 100 ?С и более, защищенной огнезащитной системой на основе огнезащитного состава СОТЕРМ-1Б общей толщиной покрытия 42 мм составляет 180 мин.

Список литературы:

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями и дополнениями).

2. Свод правил. СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»

3. СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций» ФГУП «НИЦ «Строительство», М: 2006.

4. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (К СНиП II-2-80), М: Стройиздат 1985.

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

6. ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования».

7. Болодян И.А., Шевчук А.П., Голованов В.И., Ружинский А.В., Пехотиков А.В. «Рекомендации по разработке проектной документации огнезащиты стальных конструкций». Приложение к НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности». 1-я редакция.

8. Инструкция по расчету фактических пределов огнестойкости стальных конструкций с композицией огнезащитной, выполненной из плит теплоизоляционных из минеральной (каменной ваты) CONLIT SL 150 ТУ 2767-029-45757203-10 и клея CONLIT Glue NE 2252-018-52935415-2010, ФГУ ВНИИПО МЧС РФ, М: 2011

9. Альперин В.И., Корольков Н.В., Мотавкин А.В., Рогинский С.Л., Телшов В.А. «Конструкционные стеклопластики», М.: Химия 1979.

10. Буклет «Система внешнего армирования FibARM. Расчетное обоснование». ЗАО «Холдинговая компания «Композит».

11. Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. «Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами», М.: Стройиздат 2007.

12. Огнезащита железобетонных конструкций. Методы определения эффективности средства огнезащиты. СТО-НСО ПБ-20/ОЖБК, М: 2011.

13. Лысов В.С. Патент на полезную модель № 151423 «Композиционная огнезащита» приоритет от 25.06.2013.

ОГНЕЗАЩИТА КОНСТРУКТИВНАЯ[ Лысов В.С. ООО «Технотерм Групп», Рекунов С.Н. ООО «Системы Пожарной Защиты»]

ОГНЕЗАЩИТА КОНСТРУКТИВНАЯ

Тема конструктивной огнезащиты начала раскручиваться с 2013 года после введение в действие Свода правил СП 2.131130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» в конце 2012 года, в текст которого, отличие от редакции 2009 года, было внесено понятие конструктивная огнезащита. Конструктивная огнезащита, это: «Способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на создании на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционного слоя средства огнезащиты. К конструктивной огнезащите относятся толстослойные напыляемые составы, огнезащитные обмазки, 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. Способ нанесения (крепления) огнезащиты должен соответствовать способу, описанному в протоколе испытаний на огнестойкость и в проекте огнезащиты» (раздел 3.,термины и определения, п. 3.2.). Там же в п. 3.3 приводится определение понятия тонкослойное огнезащитное покрытие (вспучивающееся покрытие, краска): «Способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на нанесении на обогреваемую поверхность конструкции специальных лакокрасочных составов с толщиной сухого слоя не превышающей 3 мм, увеличивающих ее многократно при нагревании». А дальше в разделе 5., требования к строительным конструкциям, п. 5.4.3. вводится ограничение на применимость тонкослойных огнезащитных покрытий: «Применение тонкослойных огнезащитных покрытий для стальных конструкций, являющихся несущими элементами зданий I и II степеней огнестойкости, допускается для конструкций с приведенной толщиной металла согласно ГОСТ Р 53295 не менее 5,8 мм».

В результате, возможность использования для огнезащиты вспучивающихся красок была существенно ограничена. Реакцией на это ограничение стало появление на рынке большего количества так называемых обмазок, позиционируемых как конструктивная огнезащита, которые по сути своей являются теми же вспучивающимися покрытиями, что и краски, только более густыми.

Видимо, ожидая подобного развития событий, авторы СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии», введенного в действие в январе 2013 года, добавили в определение конструктивной огнезащиты фразу о том, что покрытие не изменяет свою толщину при огневом воздействии: «Способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на создании на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционного слоя средства огнезащиты, не изменяющего свою толщину при огневом воздействии» (раздел 3., термины и определения, п. 3.11.).

Таким образом, любые, так называемые обмазки, по сути остающиеся интумисцентными лакокрасочными материалами не могут быть отнесены к конструктивной огнезащите со всеми вытекающими из этого обстоятельства последствиями.

Полностью определению конструктивная огнезащита соответствует, предлагаемый нами огнезащитный состав СОТЕРМ, на основе которого реализуются варианты огнезащиты различных строительных конструкций: металлических, железобетонных, в том числе, усиленных углепластиком.