Стальные строительные конструкции нуждаются в огнезащите, т.к. время их прогрева до критической температуры 500 °С (при которой они теряют свою несущую способность) в «голом» состоянии крайне мало (5-10 минут) (про собственный предел огнестойкости стальных конструкций, pdf).
Существуют различные способы огнезащиты стальных конструкций:
- обкладка огнезащитными плитами, панелями, матами;
- нанесение огнезащитных штукатурок;
- нанесение вспучивающихся огнезащитных составов и красок.
Тонкослойные (вспучивающиеся) огнезащитные покрытия защищают стальные конструкции от нагрева до критических температур путем образования вспененного (вспученного) слоя – пенококса, обладающего теплоизолирующей способностью.
Фото - Внешний вид огнезащитного покрытия до и после огневого воздействия
Одной из главных характеристик таких покрытий является коэффициент вспучивания (или коэффициент терморасширения), который характеризуется отношением толщины вспученного слоя (пенококса) к начальной толщине сухого слоя огнезащитного покрытия. Т.е. коэффициент вспучивания показывает во сколько раз увеличивается огнезащитное покрытие при нагреве во время пожара. Часто в документации данный показатель также называют степенью расширения или кратностью вспучивания.
Коэффициент вспучивания, наряду с коэффициентом теплопроводности пенококса, напрямую влияет на теплоизолирующие свойства огнезащитного покрытия.
При этом следует отметить, что коэффициент вспучивания не является определяющей характеристикой для показателя огнезащитной эффективности, но неудовлетворительный (несоответствующий) коэффициент вспучивания может косвенно свидетельствовать о потере качественных характеристик огнезащитного материала или покрытия.
Методики определения коэффициента вспучивания огнезащиты
Одним из первых стандартов, содержащих методику определения коэффициента вспучивания, стал ГОСТ Р 12.3.047-98 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» (на текущий момент стандарт уже не действует).
Метод, предложенный в ГОСТ Р 12.3.047-98 (в разделе Ф.4.4 «Метод проверки коэффициента вспучивания огнезащитного покрытия»), достаточно прост. Огнезащитное покрытие наносится на металлическую пластину размером 100х100 мм с толщиной сухого покрытия 1 мм. Этот образец подвергается воздействию температуры 600 °С в течение 5 минут. Коэффициент терморасширения определяют как отношение толщины вспученного слоя h к исходной толщине покрытия h0:
Kвс = h / h0
При этом измерение толщины слоя h0 проводят штангенциркулем в трех сечениях образца. Коэффициент вспучивания определяют как среднеарифметическое трех измерений.
Фото - Внешний вид образца после температурного воздействия (методика по ГОСТ Р 12.3.047-98, раздел Ф4.4)
Согласно свода правил СП 433.1325800.2019 «Огнезащита стальных конструкций. Правила производства работ» при приемке огнезащитных работ определяется коэффициент вспучивания для тонкослойных (вспучивающихся) покрытий.
Коэффициент вспучивания определяется по методике, изложенной в п.6.5.3.1 СП 433.1325800.2019. В отличие от Ф.4.4 ГОСТ Р 12.3.047-98 методика, установленная в п.6.5.3.1 СП 433.1325800.2019, действует на настоящий момент (май 2024 г.).
В отличие от Ф.4.4 ГОСТ Р 12.3.047-98 испытания проводят при температуре (500 ± 25) °C, а коэффициент терморасширения определяют для проб, размещаемых в капсуле или ином приспособлении для удержания навесок образцов от расползания. Время воздействия высокой температуры на образец составляет 30 минут.
В ходе приемки огнезащитных работ, коэффициент вспучивания сравнивают с образцом-идентификатором. Допускается расхождение в результате на 20 %.
Также существует действующий ГОСТ Р 59637-2021, который также содержит методику определения коэффициента терморасширения (п.6.5 ГОСТ Р 59637-2021), которая отличается от методики СП 433.1325800.2019. Вероятно это связано с тем, что ГОСТ Р 59637-2021 разработан ФГБУ ВНИИПО МЧС России, в то время как разработчиком СП 433.1325800.2019 выступил ЦНИИСК им. Кучеренко.
Стоит упомянуть также совсем новый стандарт ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». Приведенный в нем метод дублирует метод, установленный в СП 433.1325800.2019.
В таблице ниже представлен сравнительный анализ упомянутых методов испытаний, со ссылками на нормативные документы.
| Методика | Образец | Время и температура воздействия | Критерии оценки результатов испытаний |
|
Ф.4.4 ГОСТ Р 12.3.047-98 (стандарт не действует с 2014-го года) |
Металлическая пластина 100х100 мм, толщина огнезащитного покрытия 1 мм |
5 минут 600 °C |
Значение коэффициента вспучивания должно составлять не менее 10 |
|
п.6.5.3.1 СП 433.1325800.2019, ГОСТ 31937-2024, СТО НОСТРОЙ 2.12.118-2013 |
Капсюль или иное приспособление для удерживания навесок образцов от расползания |
30 минут (500 ± 25) °C |
Сравнение результатов с образцом-идентификатором |
| п.6.5 ГОСТ Р 59637-2021 | Диск диаметром 3-5 мм, вырезанные с образцов |
5 минут 600 °C |
Коэффициент вспучивания Kвс должен составлять 2 и более |
Отметим, что определение коэффициента терморасширения при сертификационных испытаниях по ГОСТ Р 53295-2009 не производится, а для многих терморасширяющихся составов (красок) изготовитель не указывает коэффициент терморасширения в технической документации.
Кроме того, коэффициент терморасширения может определятся на специализированных приборах в ходе термомеханического анализа (ТМА)
Коэффициенты вспучивания различных видов составов
Согласно СП 2.13130, вспучивающееся огнезащитное покрытие - такое покрытие, действие которого основано на многократном увеличении исходной толщины. Считается, что многократное - все, что больше двух.
Представленные на сегодняшнем рынке средства огнезащиты по металлу можно условно разделить на следующие группы:
- невспучивающиеся материалы: огнезащитные плиты и маты, огнезащитная облицовка огнеупорными материалами, огнезащитные штукатурки;
- материалы с малым коэффициентом вспучивания (как правило - до 20): эпоксидные огнезащитные составы, огнезащитные обмазки;
- материалы с большим коэффициентом вспучивания (более 20): тонкослойные интумесцентные огнезащитные покрытия.
Действующий ГОСТ Р 59273-2020, который распространяется на огнезащитные составы (покрытия) по стали на водно-дисперсионной основе, содержит требование по коэффициенту вспучивания «не менее 20» для таких составов (данный ГОСТ может применяться изготовителями средств огнезащиты по их выбору для выпуска таких составов, но не является обязательным к применению).
Рассмотрим некоторые коэффициенты вспучивания (терморасширения) для огнезащитных составов, взятые из открытых источников:
- огнезащитная водно-дисперсионная винилацетатная краска ПЛАМКОР-1 (ТУ 20.30.11-082-12288779-2021) - коэффициент вспучивания не менее 10;
- огнезащитная акриловая композиция ПЛАМКОР-2 (ТУ 2313-074-12288779-2008) - коэффициент вспучивания не менее 20;
- огнезащитная атмосферостойкая органоразбавляемая эпоксидная композиция ПЛАМКОР-5 (ТУ 20.30.22-104-12288779-2017) - коэффициент вспучивания не менее 10;
- материал ОГРАКС-В-СК (ТУ 5728-021-13267785-00) - коэффициент вспучивания не менее 25 (на сайте изготовителя указан как «степень расширения - не менее 2500 %»);
- огнезащитный терморасширяющийся материал ОГРАКС-СКЭ - коэффициент вспучивания не менее 3 (на сайте изготовителя указан как «степень расширения - не менее 300 %»)
Также стоит отметить, что многие изготовители специально не указывают в технической документации коэффициент вспучивания (терморасширения), что оставляет им больше свободы для различных манипуляций. Однако, повсеместное применение таких стандартов как ГОСТ Р 59637-2021 и СП 433.1325800.2019, должно изменить эту ситуацию.
Литература и нормативные документы
1. ГОСТ Р 59637-2021 «Средства противопожарной защиты зданий и сооружений. Средства огнезащиты. Методы контроля качества огнезащитных работ при монтаже (нанесении), техническом обслуживании и ремонте» [сайт Росстандарта]
2. СП 433.1325800.2019 «Огнезащита стальных конструкций. Правила производства работ» [скачать PDF]
3. ГОСТ Р 12.3.047-98 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» (не действует на настоящий момент) [скачать PDF]
4. ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» [сайт Росстандарта].
5. СТО НОСТРОЙ 2.12.118-2013 «Строительные конструкции зданий и сооружений. Нанесение огнезащитных покрытий. Правила, контроль выполнения и требования к результатам работ» [НД на сайте НОСТРОЙ]
6. Руководство по оценке качества огнезащиты и установления вида огнезащитных покрытий на объектах. М.: ВНИИПО, 2011.
7. Методика. Оценка огнезащитных свойств покрытий в зависимости от сроков их эксплуатации. М.: ВНИИПО, 2014 [скачать PDF]
8. Основные требования к огнезащитным покрытиям металлоконструкций зданий, сооружений и наружных установок. Учебное пособие. М.В. Гравит [ссылка].
