Главная страница » Статьи » Защита от коррозии » Огнезащита металлоконструкций

Огнезащита металлоконструкций

«Металл же не горит, зачем его защищать?» — вопрос, который мы слышим от заказчиков удивительно часто. Сталь действительно негорючий материал. Но при нагреве она быстро теряет прочность, и именно это делает незащищённый стальной каркас уязвимым при пожаре. Колонна, которая легко держит расчётную нагрузку при комнатной температуре, при нагреве до 500 градусов сохраняет лишь около половины своей прочности, а дальше теряет её стремительно. В реальном пожаре такая температура в конструкции достигается за 10–20 минут. Огнезащита нужна, чтобы отодвинуть этот момент и дать время на эвакуацию людей и работу пожарных.

Что такое предел огнестойкости и откуда берутся требования

Каждая несущая конструкция здания должна сохранять работоспособность при пожаре в течение определённого времени — это и есть предел огнестойкости. Обозначается он буквой R (потеря несущей способности) и числом минут: R15, R30, R45, R60, R90, R120 и так далее. Требуемый предел зависит от степени огнестойкости здания, его класса функциональной пожарной опасности, этажности, площади пожарного отсека. Эти требования устанавливаются Федеральным законом о технических требованиях пожарной безопасности и сводами правил, в первую очередь СП 2.13130.

У незащищённой стальной конструкции собственный предел огнестойкости обычно составляет R10–R15, в зависимости от массивности сечения. Если требуется R45 или R90, без огнезащиты не обойтись. Конкретный требуемый предел для каждой конструкции определяет проектировщик в разделе «Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности», а состав огнезащиты — в отдельном проекте огнезащиты.

Критическая температура

Для стальной конструкции существует понятие критической температуры — той, при которой она теряет несущую способность при данной нагрузке. Для сильно нагруженных элементов она может быть около 450 градусов, для слабо нагруженных — 550–600 и выше. Обычно в расчётах огнезащиты принимают 500 градусов как стандартную величину, но более точный расчёт позволяет иногда уменьшить толщину защиты, если конструкция работает с запасом.

Приведённая толщина металла — ключевой параметр

Тонкая полка уголка нагревается гораздо быстрее, чем массивная колонна из широкополочного двутавра. Чтобы учитывать это, используют приведённую толщину металла — отношение площади поперечного сечения к обогреваемой части периметра. Чем больше приведённая толщина, тем медленнее прогревается элемент и тем тоньше может быть огнезащитный слой.

Для примера: у тонкостенной профильной трубы небольшого сечения приведённая толщина около 2–3 мм, у среднего двутавра — 4–6 мм, у тяжёлой колонны — 10 мм и более. Производители огнезащитных составов публикуют таблицы, где для каждой приведённой толщины и каждого требуемого предела огнестойкости указана нужная толщина сухого слоя покрытия. Эти данные подтверждаются сертификационными испытаниями.

Отсюда первый практический вывод: чем легче и тоньше профиль, тем дороже обходится его огнезащита. Иногда выгоднее применить более массивный профиль и сэкономить на защите, чем экономить металл и потом наносить огромные толщины покрытия. Этот вопрос стоит обсудить с проектировщиком ещё на стадии КМ.

Виды огнезащиты стальных конструкций

Существует три основных подхода, и каждый имеет свою нишу.

Вид огнезащиты	Как работает	Достижимый предел	Плюсы	Минусы
Вспучивающиеся (интумесцентные) покрытия	Тонкий слой при нагреве вспенивается в 20–50 раз и образует теплоизолирующий кокс	Чаще R15–R90, отдельные составы до R120	Тонкий слой, сохраняет форму и внешний вид, можно наносить в цеху	Чувствительны к качеству нанесения, условиям эксплуатации и толщине
Огнезащитные штукатурки и напыляемые составы	Толстый слой на минеральной основе с низкой теплопроводностью	До R150 и выше	Высокие пределы, не зависят от химии вспучивания	Большой вес и толщина, неэстетичный вид, мокрые процессы на объекте
Конструктивная огнезащита: плиты, маты, облицовки	Короб из огнестойких плит или обёртка минераловатными матами	До R150 и выше	Сухой монтаж, предсказуемый результат, не зависит от погоды	Занимает пространство, сложна на узлах, трудоёмка на сложной геометрии

В гражданском и складском строительстве Москвы чаще всего применяются вспучивающиеся составы — для пределов до R45–R60 они оптимальны по стоимости и удобству. Для R90 и выше, особенно на лёгких профилях, нередко экономичнее конструктивная защита плитами.

Вспучивающиеся составы: подробнее о самом популярном

Принцип работы такой: при нагреве до 150–250 градусов компоненты покрытия начинают реагировать, выделяют газы и образуют пористый угольный слой, который во много раз толще исходного. Этот слой и защищает металл от прямого нагрева. Покрытие толщиной 1 мм может превратиться в «шубу» толщиной несколько сантиметров.

Типы по основе

Водно-дисперсионные. Без запаха, удобны внутри помещений, но чувствительны к влаге и морозу при хранении и нанесении. Применяются в отапливаемых зданиях, обязательно требуют защитного финиша при повышенной влажности.
На органических растворителях. Лучше переносят влажность, можно наносить при более низких температурах, подходят для неотапливаемых помещений. Пахнут, требуют вентиляции.
Эпоксидные. Очень стойкие, подходят для улицы и агрессивных сред, но дорогие. Часто применяются на промышленных объектах и в нефтегазе.

Совместимость с антикоррозийным грунтом

Огнезащитное покрытие наносится не на голый металл, а на антикоррозийный грунт. Это критически важно: если металл под огнезащитой начнёт ржаветь, покрытие отслоится и в нужный момент не сработает. При этом не каждый грунт совместим с каждым огнезащитным составом. Производители огнезащиты указывают перечень допустимых грунтов, и отступать от него нельзя: при пожаре несовместимый грунт может размягчиться раньше, чем вспучится покрытие, и вся «шуба» сползёт с конструкции. О подборе грунтов подробнее — в отдельной статье нашего блога о лакокрасочных системах.

Финишный слой

Вспучивающиеся покрытия чувствительны к влаге, ультрафиолету и механическим повреждениям. Во многих случаях их перекрывают защитным финишем — тоже из перечня, одобренного производителем. Кроме защиты, финиш позволяет получить нужный цвет. Но финиш не должен быть слишком толстым и жёстким, иначе он помешает вспучиванию.

Совет заказчику. Прежде чем грунтовать конструкции в цеху, выясните, каким составом и по какому проекту будет делаться огнезащита. Мы неоднократно сталкивались с ситуацией, когда металл приходил на объект загрунтованным «чем было», а потом оказывалось, что этот грунт не совместим с выбранной огнезащитой и его нужно снимать. Достаточно одного письма проектировщику огнезащиты, чтобы этого избежать.

Порядок работ на объекте

Огнезащита обычно выполняется после монтажа каркаса, но до устройства ограждающих конструкций и инженерных сетей, которые закроют доступ к балкам и колоннам. Последовательность выглядит так.

Проверка проекта огнезащиты, сертификатов на материалы, технологического регламента производителя.
Осмотр конструкций: целостность грунта, отсутствие коррозии, загрязнений, масла. Ремонт грунта в местах монтажных стыков, сварки и повреждений.
Контроль условий: температура воздуха и металла, влажность, точка росы — по требованиям конкретного состава.
Нанесение огнезащитного состава послойно, обычно безвоздушным распылением. Толщина одного слоя ограничена, поэтому для толщины 1,5–3 мм может понадобиться несколько проходов с межслойной сушкой.
Контроль толщины мокрого слоя гребёнкой при нанесении и сухого слоя толщиномером после высыхания.
Нанесение финишного слоя, если он предусмотрен.
Оформление исполнительной документации и приёмка.

Конструктивная огнезащита плитами монтируется по своей технологии: каркас или клеевое крепление, обработка стыков, герметизация примыканий. Здесь важна аккуратность на узлах, где сходятся несколько элементов: именно там чаще всего остаются незащищённые участки.

Огнезащита и монтажные узлы

Часто упускают из виду, что огнезащите подлежит не только «тело» колонны или балки, но и узлы их соединения: фланцы, накладки, болты, опорные столики, связи, если они участвуют в обеспечении устойчивости. Болты с гайками и шайбами — элементы с очень маленькой приведённой толщиной, и они прогреваются раньше всего. Проект огнезащиты должен указывать, как защищаются узлы, а исполнитель — следить, чтобы покрытие нанесено и туда.

Ещё один важный момент — элементы, которые крепятся к уже защищённым конструкциям после огнезащиты: кронштейны для инженерных сетей, подвесы потолков, крепления оборудования. Каждое такое крепление повреждает покрытие. Правильно — планировать их до огнезащиты или восстанавливать покрытие после монтажа. На практике смежники об этом забывают, и перед сдачей объекта приходится обходить весь каркас с ремонтным составом. При монтаже металлоконструкций мы стараемся заранее согласовать с инженерными службами места креплений, чтобы не портить готовую огнезащиту.

Эксплуатация и обслуживание

Огнезащитное покрытие имеет срок службы, который указывается производителем — обычно от 10 до 25 лет в зависимости от состава и условий. По его истечении или при обнаружении повреждений покрытие проверяют и при необходимости восстанавливают или наносят заново. Управляющей организации полезно периодически осматривать огнезащиту на предмет:

механических повреждений от погрузчиков, тележек, стеллажей;
отслоений и трещин, особенно в зонах вибрации;
следов протечек и намокания;
самовольных креплений к конструкциям без восстановления покрытия;
признаков коррозии из-под покрытия.

На складах особенно опасны удары погрузчиков по колоннам. Колонны в проездах лучше защищать отбойниками — металлическими ограждениями, которые принимают удар на себя. Это и сохраняет огнезащиту, и защищает сам каркас от деформаций. Такие отбойники мы делаем в рамках изготовления металлоконструкций.

Документы и приёмка

Огнезащита — работа, которую проверяет пожарный надзор и строительный контроль, поэтому документальная часть здесь не менее важна, чем сама работа. Исполнитель огнезащитных работ должен иметь лицензию МЧС на соответствующий вид деятельности. После завершения работ заказчик получает:

проект огнезащиты или технические решения с расчётом толщин;
сертификаты соответствия на огнезащитный состав и, если требуется, на грунт и финиш;
акты освидетельствования скрытых работ на подготовку поверхности и грунтование;
журнал производства огнезащитных работ;
акты замеров толщины покрытия с привязкой к конструкциям;
акт приёмки огнезащитных работ.

При приёмке выборочно замеряют толщину сухого слоя в нескольких точках на каждом типе конструкций. Средняя толщина не должна быть меньше проектной, а отдельные точки допускаются ниже в установленных пределах. Внешне покрытие должно быть сплошным, без пропусков, отслоений, трещин и наплывов.

Огнезащита — не та работа, на которой стоит экономить или делать «по-быстрому». Но и переплачивать за неё не обязательно: правильный выбор профилей на стадии проектирования, совместимый грунт в цеху, продуманная последовательность работ на объекте снижают стоимость заметнее, чем поиск самого дешёвого состава. Если вы на стадии проекта или подготовки к монтажу, свяжитесь с нами через раздел контактов — подскажем, как увязать изготовление, грунтование и огнезащиту в одну цепочку.