Сталеві несучі конструкції — балки, ферми, колони, прогони — є основою більшості сучасних будівель промислового, комерційного та громадського призначення. Вони витримують навантаження від десятків тисяч тонн перекриттів і покрівель. Але у разі пожежі метал стає одним із найнебезпечніших матеріалів у будівлі.
Парадокс у тому, що сталь не горить. Але при нагріванні до 500–600 °C вона втрачає до 50% несучої здатності. При 700–800 °C — конструкція руйнується майже повністю. У типовій пожежі такі температури досягаються вже за 10–15 хвилин після займання. Без захисту металева несуча балка може обвалити перекриття раніше, ніж люди встигнуть евакуюватися.
Саме тому нормативні вимоги пожежної безпеки передбачають обов’язковий вогнезахист несучих металевих конструкцій у більшості типів будівель. У цій статті розберемо, як вогнезахист металевих конструкцій працює фізично, які продукти DEFENS підходять для різних об’єктів і від чого залежить вибір.
Чому метал небезпечний при пожежі
Для розуміння того, навіщо потрібен вогнезахист, важливо зрозуміти фізику руйнування металу при нагріванні.
Сталева несуча конструкція розрахована на певне статичне навантаження з запасом міцності. При пожежі температура зростає за логарифмічною кривою: перші хвилини — відносно повільно, потім — різкий стрибок. Критична температура для більшості несучих сталевих елементів — 500–550 °C: при цій температурі межа текучості сталі падає настільки, що конструкція не витримує розрахункового навантаження і деформується або руйнується.
На відміну від залізобетону, який повільно поглинає теплову енергію через масивність, тонкостінні сталеві профілі (двотаврові балки, прокатні швелери, труби) мають велику площу поверхні при малій масі. Вони нагріваються дуже швидко — за лічені хвилини від початку пожежі.
Завдання вогнезахисту — відтягнути момент досягнення критичної температури на час, достатній для евакуації людей і прибуття пожежних підрозділів.
Межа вогнестійкості: що означають позначення R30, R60, R90, R120
Вогнестійкість несучих конструкцій позначається буквою R з числом хвилин. Це час, протягом якого конструкція зберігає несучу здатність при стандартному температурному режимі пожежі.
- R30 — 30 хвилин вогнестійкості
- R60 — 60 хвилин
- R90 — 90 хвилин
- R120 — 120 хвилин
Для більшості громадських і промислових будівель висотою понад 2 поверхи нормативи вимагають мінімум R60–R90. Для висотних будівель, ТРЦ, спортивних арен і об’єктів підвищеної складності — R120.
Вимоги визначаються проєктом будівлі та відповідними будівельними нормами. Виконання цих вимог — обов’язкова умова здачі об’єкта в експлуатацію.
Механізм дії інтумесцентного вогнезахисту
Більшість сучасних вогнезахисних фарб для металу діють за інтумесцентним принципом (від латинського intumescere — спухати, набрякати).
У звичайному стані така фарба виглядає як звичайне покриття — тонкий шар на поверхні металу. Але при підвищенні температури (зазвичай від 150–200 °C) у складі покриття відбуваються хімічні реакції: кислотний донор, вуглецьутворювач і спінювач вступають у взаємодію і утворюють пористий спінений шар — пінококс.
Пінококс збільшується в об’ємі у 30–70 разів порівняно з початковим шаром покриття (залежно від матеріалу) і є надзвичайно ефективним теплоізолятором. Його пориста структура затримує передачу тепла до металу, зберігаючи конструкцію холоднішою ще довгий час після початку пожежі. Саме це уповільнення нагріву і визначає межу вогнестійкості — R60, R90 або R120.
Після пожежі пінококс руйнується і обсипається — метал залишається без захисту. Але своє завдання він уже виконав: дав людям час евакуюватися.
Продукти DEFENS для вогнезахисту металевих конструкцій
DEFENS пропонує три основні рішення для вогнезахисту сталевих конструкцій — дві інтумесцентні фарби та вогнезахисну штукатурку.
DEFENS M — Вогнезахисна фарба на водній основі
Водорозчинний однокомпонентний вогнезахисний склад спучуючого типу — найпоширеніший продукт лінійки для об’єктів усередині приміщень. Забезпечує межу вогнестійкості сталевих несучих конструкцій до R120.
Матеріал призначений для захисту несучих сталевих будівельних конструкцій у громадських, торгових, промислових і цивільних об’єктах. Область застосування — максимально широка: ТЕЦ, ГРЕС, АЕС, ТРЦ, підприємства харчової промисловості (поза контактом з харчовими продуктами), а також зовнішні роботи в умовах впливу кліматичних факторів — за умови нанесення захисного покривного матеріалу поверх.
Технічні характеристики:
| Показник | Значення |
|---|---|
| Колір і зовнішній вигляд | Однорідна густа маса білого кольору |
| Блиск | Матовий |
| Щільність | 1,28 – 1,36 г/см³ |
| Вміст нелетких речовин | ≥ 65% |
| рН | 7,5 – 9,5 |
| Час висихання до ступеня 3 (20 °С) | ≤ 6 год |
| Адгезія до металу | ≤ 1 бал |
| Об’ємний коефіцієнт спучування | 30,16 см³/г |
| Межа вогнестійкості | до R120 |
| Термін служби покриття | до 30 років |
| Температура експлуатації | від –50 °С до +40 °С |
| Температура нанесення | від +5 °С до +35 °С |
| Час формування покриття | не менше 7 діб |
| Фасування | 25 кг (металеве або пластикове відро) |
Коефіцієнт спучування 30,16 см³/г — підтверджений показник ефективності інтумесцентної реакції. Термін служби покриття до 30 років без потреби поновлення — одна з ключових переваг для об’єктів, де регулярне обслуговування ускладнене або дороге.
Наноситься методом безповітряного розпилення агрегатами високого тиску (180–250 бар) виробництва Graco або Wagner. Для невеликих площ і важкодоступних місць допускається пензель або валик. Базовий колір — білий; можливе колерування в пастельні ненасичені тони в заводських умовах.
При нанесенні на відкритому повітрі або в умовах підвищеної вологості необхідно наносити захисний покривний матеріал поверх вогнезахисного шару. Вибір покривного матеріалу узгоджується з виробником.
DEFENS MS — Вогнезахисна фарба на основі розчинника
Інтумесцентний вогнезахисний засіб на основі розчинника — альтернатива DEFENS M для об’єктів з підвищеними вимогами до водостійкості покриття або специфічними умовами нанесення.
При дії високих температур DEFENS MS спучується і утворює монолітний вуглецевий шар пінококсу з високими теплоізолюючими властивостями. Забезпечує межу вогнестійкості металевих конструкцій (несучих балок) до R120.
Застосовується в громадських, торгових, промислових, цивільних і енергетичних об’єктах, включаючи АЕС. Після висихання вогнезахисного шару допускається нанесення декоративного лакофарбового покриття — це дозволяє поєднати нормативно необхідний вогнезахист із декоративним оздобленням конструкцій у видимих зонах.
Технічні характеристики:
| Показник | Значення |
|---|---|
| Тип | Інтумесцентна фарба на основі розчинника |
| Колір | Однорідна густа маса білого кольору, характерний запах |
| Межа вогнестійкості | до R120 |
| Витрата фінішного шару | 200–250 г/м² |
| Температура нанесення | +5 °С до +40 °С |
| Відносна вологість при нанесенні | ≤ 80% |
Ключова відмінність від DEFENS M: матеріал на основі розчинника. Це означає, що покриття потенційно більш стійке до впливу вологи в процесі експлуатації, і підходить для умов, де водна основа небажана. При цьому вимагає дотримання заходів безпеки при нанесенні (вентиляція, засоби захисту органів дихання).
Підготовка поверхні — очищення до ступеня не нижче Sa2/St2 за ISO 8501-1. Наноситься пензлем, валиком або розпиленням. Поперечний напрямок нанесення наступного шару — для рівномірного покриття.
DEFENS M 120 — Вогнезахисна фарба
Окремий продукт лінійки, спеціально розроблений для досягнення межі вогнестійкості R120 — найвищого нормативного рівня. Призначений для несучих сталевих конструкцій на об’єктах, де вимоги до вогнестійкості є найбільш жорсткими: висотні будівлі, великі ТРЦ, спортивні арени, об’єкти критичної інфраструктури.
DEFENS MP — Вогнезахисна штукатурка
Принципово інший тип вогнезахисного матеріалу для металевих конструкцій — штукатурний (пасивний). На відміну від інтумесцентних фарб, які реактивно спінюються при нагріванні, штукатурка працює бар’єрно: вже нанесений товстий шар мінерального матеріалу має низьку теплопровідність і уповільнює нагрів металу пасивно — за рахунок своєї маси та структури.
Переваги штукатурки перед фарбами:
- Більша товщина захисного шару дає вищу ефективність при тривалому впливі вогню.
- Не потребує специфічних умов нанесення (температури спінювання).
- Не деградує з часом так само, як інтумесцентна плівка.
Недоліки: значна маса додаткового навантаження на конструкцію, менш естетичний вигляд (конструкція стає масивнішою), складніше нанесення у важкодоступних місцях.
DEFENS MP рекомендується для несучих сталевих конструкцій у промислових об’єктах, де естетика не є пріоритетом, зате потрібен надійний тривалий захист.
Порівняльна таблиця продуктів DEFENS для вогнезахисту металу
| Продукт | Тип | Межа вогнестійкості | Основа | Зовнішній вигляд | Термін служби |
|---|---|---|---|---|---|
| DEFENS M | Інтумесцентна фарба | до R120 | Водна | Тонкошарове покриття | до 30 років |
| DEFENS MS | Інтумесцентна фарба | до R120 | Розчинник | Тонкошарове покриття | — |
| DEFENS M 120 | Вогнезахисна фарба | R120 | — | Тонкошарове покриття | — |
| DEFENS MP | Штукатурка | — | Мінеральна | Товстошарове нанесення | — |
Як підбирають вогнезахист під конкретний об’єкт
Вибір матеріалу та товщини шару вогнезахисного покриття — це проєктне завдання. На нього впливають:
Необхідна межа вогнестійкості. Визначається проєктом і вимогами ДБН / пожежних норм. Для більшості об’єктів — R60 або R90, для висотних і особливих — R120.
Тип і перетин конструкції. Тонкостінні профілі нагріваються швидше, ніж масивні, тому для досягнення однієї й тієї самої межі вогнестійкості потрібна більша товщина покриття. Це розраховується через наведену товщину металу (відношення площі поперечного перерізу до периметру обігріву, виражене в мм) — чим менше це значення, тим більше покриття потрібно.
Умови експлуатації. Закрите приміщення з нормальним кліматом, приміщення з підвищеною вологістю або хімічними парами, зовнішні конструкції під навісом чи без — кожна умова вимагає відповідного вибору матеріалу і системи покривних шарів.
Вимоги до зовнішнього вигляду. У видимих зонах (вестибюлі, торгові зали, спортивні арени) перевага надається тонкошаровим інтумесцентним фарбам з можливістю нанесення декоративного шару. У прихованих технічних зонах — штукатурка або нефінішовані фарби.
Система нанесення: ґрунт + вогнезахист + покривний шар
Вогнезахисна фарба в більшості випадків не наноситься безпосередньо на чистий метал. Правильна система включає три компоненти.
Ґрунт — антикорозійний матеріал, що наноситься першим. Забезпечує адгезію вогнезахисного шару до металу та первинний захист від корозії. Ґрунт обов’язково має бути сумісним з конкретним вогнезахисним матеріалом — несумісна ґрунтовка може порушити адгезію або інтумесцентну реакцію. Для продуктів DEFENS M і DEFENS MS перелік сумісних ґрунтів узгоджується з виробником.
Вогнезахисний шар — DEFENS M, DEFENS MS або DEFENS M 120 у кількості шарів і загальній товщині, що визначається проєктним розрахунком залежно від наведеної товщини металу і необхідної межі вогнестійкості.
Покривний (захисний) шар — наноситься поверх вогнезахисного для захисту від вологи, УФ і механічних пошкоджень. Є обов’язковим при зовнішньому застосуванні або в умовах підвищеної вологості.
Реальні об’єкти із застосуванням DEFENS
Продукти DEFENS M і DEFENS MS підтверджені реальними реалізованими проєктами: ТРЦ у Харкові, ТЦ і ТРЦ у Києві, спортивний комплекс у Кишиневі (Молдова), логістичний центр у Львові, складські і виробничі приміщення Київської обл., спортивний комплекс у Рівному. Усі матеріали мають висновки СЕС, підтверджені нормативні показники і рекомендовані для застосування на всіх типах промислових, цивільних і громадських об’єктів.
Висновок
Вогнезахист металевих конструкцій — не опція, а нормативна вимога і реальний рятівник людських життів. Правильно підібраний і нанесений вогнезахисний матеріал відтягує момент руйнування конструкції на 60–120 хвилин, даючи людям можливість евакуюватися, а пожежникам — взяти ситуацію під контроль.
DEFENS пропонує повну лінійку для вогнезахисту сталевих конструкцій: DEFENS M (водна основа, до R120, термін служби 30 років), DEFENS MS (розчинник, до R120, для складних умов), DEFENS M 120 (для найвищого нормативного рівня R120) та DEFENS MP (штукатурка для промислових об’єктів). Усі матеріали мають відповідні сертифікати та висновки СЕС, підтверджені реалізованими об’єктами в Україні та за кордоном.
Якщо вам потрібна консультація з підбору системи вогнезахисту для конкретного об’єкта — звертайтесь до команди DEFENS:
+38 (067) 777-18-57
info@defens.ua
