Protipožární ochrana kovových konstrukcí, podrobně analyzujeme

V současné době dochází k výrazné expanzi trhu s materiály zpomalujícími hoření. Úspěšně se vyvíjejí nové domácí prostředky požární ochrany, zavádějí se zahraniční. V této rozmanitosti ohnivzdorných materiálů a technologií stojí projektant a developer před úkolem optimálního výběru prostředků pasivní požární ochrany ve vztahu ke konkrétním objektům.

Protipožární ochrana kovových nosníků spočívá ve vytvoření tepelně izolačních clon na povrchu konstrukčních prvků, které odolávají vysokým teplotám a přímému působení ohně. Přítomnost těchto clon umožňuje zpomalit zahřívání kovu a zachovat funkce konstrukce v případě požáru po určitou dobu.

Volba způsobu požární ochrany pro nosné kovové konstrukce ve fázi návrhu pro konkrétní zařízení se provádí na základě technicko-ekonomického rozboru s přihlédnutím k podmínkám zařízení:

• hodnota požadované meze požární odolnosti konstrukce;
• složitost konfigurace návrhu;
• omezení hmotnosti nátěru zpomalujícího hoření;
• teplotní a vlhkostní podmínky provozu a stavebních a instalačních prací;
• stupeň agresivity prostředí ve vztahu k požární ochraně a konstrukčnímu materiálu;
• požadované termíny práce;
• estetické požadavky na design.

Metody požární ochrany nosných kovových konstrukcí

Betonování, cihelné obklady

Použití protipožární ochrany kovových sloupů pomocí betonu a cihelného zdiva je nejracionálnější v případech, kdy je současně s požární ochranou konstrukcí nutné je zesílit např. při rekonstrukci budov.

Cihelný obklad se používá pro protipožární ochranu svisle umístěných konstrukcí. Zesílení protipožárních cihelných obkladů je předepsáno s ohledem na zesílení vazby v rozích zdiva. Průměr výztužných tyčí není větší než 8 mm. Výztuž ohnivzdorné betonové vrstvy se může měnit v závislosti na tloušťce vrstvy a požadovaném stupni vyztužení konstrukce.

Pomocí obkladů z betonu a cihelného zdiva je zajištěna hranice požární odolnosti do 2,5 hodiny. Jsou odolné vůči povětrnostním vlivům a agresivnímu prostředí. Tyto metody požární ochrany však mají řadu funkcí:

• jsou spojeny s pracími náročnými na bednění a armování;
• nízká produktivita;
• výrazně těžší rám budovy;
• prodloužit dobu výstavby.

Tyto metody navíc nejsou použitelné pro požární ochranu nosných konstrukcí podlah (vazníky, trámy) a napojení podél sloupů a vazníků.

Podle doporučení TsNIISK pojmenovaného po. Kucherenko: přibližné hodnoty tloušťky protipožární vrstvy betonu potřebné k zajištění limitu požární odolnosti ocelových konstrukcí od 0,75 do 2,5 hodiny se pohybují od 20 do 60 mm.

Plechové a deskové obklady a zástěny

Deskové a deskové tepelně izolační materiály lze použít pro opláštění kovových konstrukcí, např.

• sádrokartonové a sádrovláknité desky;
• azbestocementové a perlit-fosfoheliové desky;
• desky na bázi expandovaného vermikulitu.

Pro upevnění plechových a deskových materiálů na kovovou konstrukci se svařují spojovací prvky – ocelové desky, úhelníky, čepy. Konstrukce tohoto protipožárního výrobku nevyžaduje čištění povrchu chráněných konstrukcí od dříve nanesených nátěrů barev a laků.

Podle VNIIPO a TsNIISK im. Kucherenko s použitím plechového a deskového opláštění poskytuje limit požární odolnosti až 2,5 hodiny.

Plechové a deskové obklady a zástěny jsou prakticky použitelné pro sloupy, sloupky a nosníky. Ale pro nátěry a vyztužení vazníků je použití těchto protipožárních produktů iracionální. Montáž plechových a deskových obkladů je limitována i nadměrnou spotřebou materiálu při nízké úrovni požadovaných limitů požární odolnosti chráněných konstrukcí a vysoké úrovni paropropustnosti.

Omítky

Použití cementově pískové omítky je způsobeno takovými výhodami, jako jsou:

• nízké náklady na materiály pro přípravu kompozice;
• zajištění významného limitu požární odolnosti chráněné konstrukce (až 2,5 hodiny);
• odolnost proti povětrnostním vlivům.

Současně má tento výrobek protipožární ochrany řadu nevýhod, které omezují jeho použití:

• vysoká pracnost nanášení nátěru díky nutnosti vyztužení ocelovou sítí;
• zvýšení zatížení základů budov v důsledku těžších rámů;
• nutnost použití antikorozních sloučenin.

Omítky navíc nesplňují estetické požadavky a nelze je aplikovat na konstrukce se složitými konfiguracemi – krovy, přípojky atd.

Snaha snížit hmotnost omítky vedla k vývoji lehkých omítek obsahujících:

• azbest;
• perlit;
• vermikulit;
• fosfátové sloučeniny a další materiály.

Snížení hmotnosti však vede ke vzniku nevýhod charakteristických pro lehké omítky: snížení strukturální pevnosti, nedostatečná přilnavost k povrchu, který má být natřen. Je třeba poznamenat, že omítkové směsi na bázi tekutého skla, vápna a sádry lze použít v místnostech s relativní vlhkostí nejvýše 60%.

Nátěry zpomalující hoření na bázi anorganického pojivového materiálu

Jako pojivo pro lehké protipožární nátěry se nejvíce používá tekuté sklo nebo silikofosfátové pojivo. Tekuté sklo má schopnost reagovat za vysokých teplot s oxidy plniva za vzniku tepelně odolných sloučenin.

Protipožární nátěry na bázi anorganického pojiva mají protipožární účinnost od 0,75 do 2,5 hodiny při tloušťce nátěru 5 až 65 mm. Vzhledem k vysoké hustotě struktury se však protipožární materiály na bázi tekutého skla vyznačují zvýšenou křehkostí a výrazným smrštěním při navlhčení a sušení. Vyznačují se vysoce alkalickou reakcí, která způsobuje destrukci základových kompozic a odlupování povlaku z povrchu konstrukce.

Před aplikací protipožárních nátěrů na bázi anorganického pojiva je nutné povrch chráněné konstrukce důkladně očistit od dříve nanesených nátěrů barev a laků, rzi a odmastit. Nátěry lze používat v uzavřených prostorách s relativní vlhkostí nejvýše 85 %.

Tepelně rozpínavé směsi zpomalující hoření

Protipožární kompozice tepelně expandujícího typu jsou jednou z perspektivních oblastí požární ochrany. Jejich protipožární účinek je založen na bobtnání naneseného nátěru při teplotách 170-250 °C a vytvoření porézní tepelně izolační vrstvy, která zabraňuje zahřátí kovu na teplotu, při které konstrukce ztrácí nosnost. kapacita. Složení protipožárních past je různorodé: od vodné disperze s anorganickými a organickými plnivy až po barvy s organickým rozpouštědlem s minerálními plnivy. Moderní protipožární směsi aplikované na povrch do tloušťky 2 mm zvětší objem při vystavení vysokým teplotám 10-40krát a mají protipožární účinnost až 1 hodinu.

Je třeba poznamenat, že aplikace sloučenin zpomalujících hoření se provádí na půdě uvedené v osvědčení o požární bezpečnosti. Před aplikací kompozice zpomalující hoření je nutné povrch chráněné konstrukce očistit od dříve nanesených nátěrů a laků, rzi, odmastit a napenetrovat. Aplikace protipožárního nátěru na jinou zeminu, než je uvedena v certifikátu, jakož i aplikace jiných nátěrů neuvedených v certifikátu na povrch protipožárního nátěru je nepřípustná.

Skupina společností UNICHIMTEK vyrábí širokou škálu protipožárních směsí vlastní konstrukce pod značkou OGRAX. Ohnivzdorné tepelně rozpínavé kompozice OGRAX® zlepšují vlastnosti požární odolnosti ocelových konstrukcí za jakýchkoliv provozních podmínek a tím poskytují spolehlivou pasivní požární ochranu budov a objektů občanské průmyslové výstavby.

Oblasti použití metod požární ochrany s přihlédnutím k jejich vlastnostem

Požární ochrana kovových konstrukcí (nosné trámy, sloupy, vazníky) je důležitým prvkem při výstavbě budov a konstrukcí pro jakýkoli účel. Na realizaci tohoto opatření závisí osud objektu při požáru a další možnosti jeho obnovy.

Podle svých vlastností je kov schopen udržet si své pevnostní charakteristiky, dokud se kolem něj nevytvoří prostředí, které podporuje jeho tavení a deformaci. S takovými změnami je poškozena struktura budovy jako celku, což vyvolává kolaps konstrukce a výskyt možných obětí.

Proč je nutné zajistit protipožární ochranu kovu?

Struktura jakéhokoli kovu je citlivá na plamen, stejně jako na jakékoli teplo. Protipožární úprava kovových konstrukcí se provádí právě z tohoto důvodu. To zvyšuje pevnost a stabilitu konstrukce jako celku. Z hlediska požární bezpečnosti je kovový základ každé stavby nejzranitelnější živel při požáru, ale nelze se vyhnout jeho použití ve stavebnictví.

Hranice odolnosti vůči teplu při požáru u kovu je pouze do čtvrt hodiny, zatímco stávající stavební předpisy vyžadují protipožární ochranu až 2,5 hodiny při stavbě konstrukcí.

Protipožární ochrana kovových konstrukcí spočívá ve vytvoření tepelně izolační clony na povrchu opracovávaného prvku. Tímto způsobem je kov spolehlivě zachován až do úplného uhašení ohně. Čím méně se kovové konstrukce zahřívají, tím menší je riziko zřícení budovy a v důsledku toho se prodlužuje doba pro bezpečnou evakuaci nejen osob, ale i hmotného majetku.

Specializované metody požární ochrany

Kromě nátěrů lze provést protipožární nátěry kovových konstrukcí formou omítek, betonáží, vyzdívek z cihel a dalších moderních nehořlavých materiálů na bázi minerálních vláken, perlitu a dalších plniv.

Dnes se populární protipožární nátěr kovových konstrukcí vyrábí pomocí tekuté sklo, minerální vlákna, vermikulit a cementy. V prodeji je ohnivzdorná barva na kov, která může okamžitě pěnit, která se také skládá z anorganických a organických prvků. Všechny použité materiály mají jednu společnou vlastnost – schopnost zvětšit objem a vytvořit porézní strukturu, která tvoří ochrannou žáruvzdornou clonu pro oheň.

Při volbě způsobu zajištění požární odolnosti konstrukce je třeba vzít v úvahu důvod, proč může na staveništi vzniknout požár, a také jaká kritická teplota vzduchu může při požáru vzniknout a ovlivnit kovovou konstrukci. Důležité je také počítat s tím, že budova je během provozu vystavena různým vlivům, které mohou zkrátit životnost protipožární úpravy (náhlé změny teploty a vlhkosti vzduchu, meteorologické jevy, vibrace, mechanické vlivy).

Jak chránit kovové konstrukce nátěrem

Existuje velké množství konstrukčních metod pro ochranu kovu před možným požárem, například omítkou na pletivo nebo pokládkou cihel. Ale je po nich největší poptávka nestavební techniky, jak to vyžadují regulační dokumenty. Protipožární ochrana kovových konstrukcí podle SNiP spočívá v tom, že na vybraný prvek je aplikována protipožární barva.

Zvenčí akce vypadá docela jednoduše a není náročná na práci, stačí si koupit barvu a zpracovat strukturu. Pro úplnou ochranu je nutné mít přesné výpočty počtu nátěrových vrstev na každém kovovém prvku budovy, předem určit procento jejich odolnosti vůči plameni a také zvolit technicky správný způsob nanášení protipožárního nátěru na kov. Pohodlí materiálu barvy a laku spočívá v nepřítomnosti deformačního zatížení na povrchu chráněného předmětu.

Pro výpočet počtu vrstev jsou zapotřebí údaje o požární odolnosti konstrukce a časovém období, během kterého kov vlivem ohně neztratí svou pevnost. Na základě výpočtů se určí počet vrstev barvy, které zvýší tepelnou odolnost kovu.

Ohnivzdorné barvy na vodní nebo latexové bázi jsou nejlevnější, bez zápachu a šetrné k životnímu prostředí. Pokud je barva na bázi akrylu, pak se snadněji tónuje.

Existují dva druhy ohnivzdorných nátěrů – bobtnající a nenabobtnající. První mají vyšší stupeň požární ochrany, protože na kovovém povrchu tvoří silnou porézní vrstvu, která při interakci s ohřátým vzduchem uvolňuje inertní plyny. Barva obsahuje mastek, kaolinovou vlnu a perlit. Barva umožňuje udržet kov neporušený po dobu 2-2,5 hodiny, což je regulační požadavek.

Nejtěžší při výběru barvy je určit její kvalitu. Bezohlední výrobci často vydávají obyčejnou vodou ředitelnou barvu za zpomalovač hoření. Takže ani přítomnost certifikátů nezaručuje, že toto složení je vysoce kvalitní. K určení, zda je barva vhodná pro požární ochranu kovových konstrukcí, stačí zpracovat malou plochu kovu. Kvalita nátěru bude dána vznikem trhlin, bobtnání a jiných defektů.

Video – protipožární ochrana kovu barvami na organické bázi:

Jak probíhá zpracování?

Nátěr zpomalující hoření na kovové konstrukce se nanáší pomocí airless zařízení. Při aplikaci je důležité zachovat tloušťku nátěru, protože při zasychání se tenká vrstva pokryje prasklinami a příliš silná vrstva bude schnout dlouho. V obou případech bude povrchová úprava bezvýznamná.

Při aplikaci nátěru odborníci vždy berou v úvahu koeficient smrštění při sušení. Při nanášení každé vrstvy se sleduje její tloušťka pomocí elektromagnetického vírového tloušťkoměru.

Je důležité připravit povrch pro zpracování. Při nesprávné přípravě a aplikaci může být kovová protipožární ochrana v krátké době zničena jakýmkoli vnějším vlivem. Zpočátku se kov vyčistí. Jsou známy 2 nejdostupnější metody – chemické a mechanické. První metodou je aplikace speciální kompozice, která zcela odstraní starou barvu a rez. Druhým způsobem je ošetření prvku abrazivním nástrojem nebo pískovacím strojem, kterým lze také zbavit stop rzi, zbytků barev a dalších materiálů.

Kovovou konstrukci je nutné po vyčištění odmastit organickým rozpouštědlem, aby byly zcela odstraněny stopy oleje a mastnoty. Současně s tímto postupem se z povrchu odstraní prach.

Aplikace nátěru zpomalujícího hoření

Okamžitě, téměř odmaštěním, je ošetřena první vrstva retardéru hoření, tzn. vycpávka. Pro zvýšení odolnosti kovu proti korozi můžete použít akryl jako základní nátěr. Po zaschnutí základní vrstvy můžete začít nanášet barvu.

Ochrana vermikulitovými deskami

Materiál vermikulit se vyznačuje nejvyšší odolností vůči plameni. Vermikulitové desky jako konstrukční protipožární ochrana kovových konstrukcí vyžadují minimální přípravu kovu před montáží.

Pomocí pískovacích strojů se kov čistí od stop barvy, rzi, okují a dalších nečistot. Základní nátěr a odmašťování nejsou nutné, což výrazně snižuje náklady.

Podle tloušťky se vermikulitové desky dělí na:

1. 30 mm – umožňuje zvýšit dobu požární odolnosti na 90 minut.
2. 40 mm – umožňuje zvýšit dobu požární odolnosti na 120 minut.
3. 50 mm – umožňuje zvýšit dobu požární odolnosti na 150 minut.

Desky se připevňují ke konstrukcím pomocí standardních šroubů a samořezných šroubů. Spáry mezi deskami se doporučuje ošetřit nehořlavým tmelem. Instalace desek zahrnuje vytvoření rámu, který obklopuje všechny kovové konstrukční prvky.

Vermikulitové desky jsou šetrné k životnímu prostředí, bezpečné pro člověka i životní prostředí, snadno se instalují a nevyžadují náklady na zpracování kovů.

Ochrana čedičem

Složení zpomalující hoření pro kovové konstrukce – jedná se o nátěr z čediče a specializovaného tmelu. Čedič ve formě rolí má dobré vlastnosti zpomalující hoření. Dodává se ve dvou formách – s fóliovým povrchem a bez něj.

Instalace čediče se skládá z následujících kroků:

1. Standardní čištění kovů.
2. Řezání vlákna na rozměry chráněného prvku.
3. Příprava lepidla a nářadí pro jeho aplikaci.
4. Nanášení lepidla na kov.
5. Lepení čediče z vnější strany fóliovou stranou.
6. Izolace spojů mezi kusy čedičového vlákna pomocí hliníkové pásky.

Ochrana tekutým sklem

Tekuté sklo je vodný roztok křemičitanu sodného. Získává se vypalováním pískové směsi a sody. Z této kompozice se vyrábí beton, protipožární barvy a další materiály. Kromě protipožární ochrany ve stavebnictví se tekuté sklo používá pro hydroizolaci základů a instalaci bazénů.

Chcete-li připravit ohnivzdorný roztok, musíte smíchat tekuté sklo s cementem, pískem a retardérem hoření v poměru 1,5: 1,5: 1,5: 4. Nanáší se na povrch stejným způsobem jako barva, ale v jedné vrstvě.

Vlastnosti požární ochrany kovových konstrukcí

V oblastech, kde budou kovové konstrukční prvky a jejich ohnivzdorná vrstva v předpokládaném agresivním prostředí (ve speciálních klimatických pásmech, chemická výroba), je nutné použít základní nátěry bohaté na zinek, které mají antikorozní vlastnosti. Tato metoda se nazývá zinkování za studena, které zároveň tvoří elektrochemickou ochranu kovu.

Kromě standardního postupu přípravy povrchu pro nátěr a základní nátěr je nutné důkladně očistit všechny svarové spoje a spoje, jakož i vysušit konstrukci.

Ochrana betonem a cihlami

Nejracionálnější způsob, jak zvýšit požární odolnost budovy při její rekonstrukci, kdy je vyžadováno vyztužení kovových podlah. Cihlový obklad je účinný pouze u kovových konstrukcí, které jsou svislé. Současně je podle SNiP 2.03.11-85 nutné přijmout opatření k ochraně kovu před korozí. Betonáž stavebních prvků závisí na tloušťce požadované protipožární ochrany.

Tyto dvě metody zvýšení požární odolnosti se často používají společně, protože je dosaženo maximálních výsledků, a samotné materiály jsou velmi odolné vůči agresivnímu prostředí, srážkám a mechanickému namáhání.

Navzdory mnoha výhodám je proces betonování a organizace cihelného obkladu pracný proces, protože je zapotřebí bednění. Při výrobě cihelného obkladu a betonování rám konstrukce ztěžkne.

Pro dosažení ohnivzdornosti až 2,5 hodiny je nutné provést betonáž nebo pokládku z cihel tloušťky 20-60 mm.

Ochrana plechovým opláštěním

Opláštění chráněných kovových konstrukcí je tvořeno sádrokartonovými, sádrovláknitými, azbestocementovými, perlit-fosfoheliovými deskami a deskami. Pro jejich zajištění musí být spojovací prvky přivařeny ke kovu. Teprve poté mohou být desky a plechy připevněny ke konstrukci pomocí čepů a rohů. Při instalaci tohoto způsobu protipožární ochrany není třeba utrácet peníze za specializovanou přípravu kovu, odstraňování rzi a dříve nanesené nátěry a laky.

Doba potřebná k dostatečnému zahřátí kovu a úplnému spálení obkladu je 2,5 hodiny. Metoda je vhodná pro ochranu trámů a sloupů.

Nevýhodou metody je vysoká spotřeba materiálu a jeho vysoká paropropustnost.

Video – protipožární úprava nosných kovových konstrukcí: