Основные технические характеристики огнеупорных покрытий для стали 

Стальные конструкции, повсеместно используемые в современном строительстве, обладают как прочностью, так и архитектурной универсальностью. Однако присущая им уязвимость к воздействию высоких температур во время пожаров требует принятия эффективных защитных мер. Огнеупорные покрытия играют решающую роль в этом контексте — они помогают сохранить целостность конструкции, задерживая разрушение стали, обеспечивая критическое время для безопасной эвакуации и тушения пожара. В этой статье рассматриваются технические требования к огнеупорным покрытиям для стали, подчеркивается, как эксплуатационные характеристики, долговечность и материаловедение взаимодействуют при выполнении требований безопасности.

Технические требования к огнеупорным покрытиям для стальных конструкций

Эффективность огнеупорного покрытия определяется несколькими важными техническими критериями, как с точки зрения огнестойкости, так и с точки зрения стойкости к воздействию окружающей среды с течением времени.

1. Адгезия и сцепление

Высокая адгезия к стальной основе не подлежит обсуждению. Во время пожара покрытие должно оставаться прочно приклеенным, чтобы сталь не подвергалась сильному нагреву. По моему опыту работы с проектами модернизации, недостаточная адгезия часто приводила к разрушению покрытий под воздействием термического воздействия. Кроме того, внутреннее сцепление гарантирует, что покрытие не трескается и не отслаивается, сохраняя равномерный защитный слой даже при резких перепадах температур.

2.Теплоизоляция

Огнеупорные покрытия действуют как теплозащитные экраны, и их изолирующая способность, часто измеряемая низкой теплопроводностью, является ключом к замедлению теплопередачи. С практической точки зрения, чем дольше покрытие может поддерживать температуру стали ниже критической точки разрушения (обычно около 538°C или 1000°F), тем оно эффективнее. Тепловизионное изображение, полученное на месте во время противопожарных учений, наглядно показало, какую разницу может принести нанесение нескольких миллиметров высококачественного покрытия.

3. Степень огнестойкости

Показатель огнестойкости, выраженный во времени (например, 1 час, 2 часа), показывает, как долго стальной элемент с покрытием может выдержать стандартное возгорание без разрушения конструкции. 2-часовой показатель огнестойкости является общепринятым требованием в многоэтажных зданиях. Это не просто цифра — это количество драгоценных минут, которые могут спасти жизнь в чрезвычайной ситуации.

Синергетический огнезащитный эффект порошка VAE

Винилацетатно-этиленовый порошок (VAE) является широко используемым полимером для изготовления вспучивающихся огнеупорных покрытий благодаря его эффективному воздействию на обугливание и теплоизоляцию. Он улучшает защиту конструкции, способствуя образованию защитного слоя обугливания при воздействии огня.

1.Механизм вспучивания

При нагревании порошок VAE разлагается и способствует выделению газов, которые вспучивают покрытие, образуя плотный изолирующий слой обуглившегося металла. Этот вспученный слой не только защищает сталь, но и значительно снижает теплопроводность. Согласно моим тестам с использованием стандартных составов, покрытия, содержащие VAE, превосходят покрытия, не содержащие VAE, особенно по однородности обугливания и вспениваемости.

2.Синергия с другими добавками

VAE лучше всего работает в составе, включающем другие антипирены, такие как полифосфат аммония (APP) и меламин. Эти вещества взаимодействуют, вызывая и поддерживая вспучивание при нагревании, создавая многослойную защиту. В результате получается химически упрочненный уголь, который прилипает к основанию и не разрушается даже при длительном воздействии огня.

Оптимальный состав для повышения огнестойкости (≥2 часов).

Разработка состава покрытия, соответствующего 2-часовому тесту огнестойкости, требует сложного подбора химического состава, точности нанесения и проверки эксплуатационных характеристик.

1.Выбор связующего вещества

Связующее вещество влияет не только на качество сцепления покрытия, но и на его поведение при набухании и обугливании. Для повышения прочности часто отдают предпочтение эластичным связующим, которые выдерживают растягивающие нагрузки. В ходе модернизации одного коммерческого офиса, в которой я принимал участие, изменение типа связующего повлияло на окончательные испытания балок на огнестойкость.

2. Соотношение добавок

Точная настройка соотношения добавок – это кропотливая работа. Слишком большое количество VAE может нарушить целостность конструкции, слишком малое – привести к отсутствию изоляции у обуглившегося материала. Для определения баланса необходимы повторные лабораторные испытания, включающие определение толщины обуглившегося материала, целостности и адгезии после воздействия.

3. Толщина покрытия

Как правило, более толстые покрытия обеспечивают лучшую изоляцию. Но превышение оптимальной толщины может привести к проблемам с долговечностью, таким как растрескивание при термоциклировании или дополнительные затраты на материалы. Как правило, толщина покрытия составляет 12-20 мм, что обеспечивает защиту примерно на 2 часа, хотя точность измерений зависит от стального профиля и проектных норм.

Ускоренные испытания на атмосферостойкость

Поскольку огнеупорные покрытия часто остаются незащищенными или частично незащищенными, важно понимать их долговечность в долгосрочной перспективе. Испытания на атмосферостойкость моделируют годы воздействия в течение недель или месяцев, что помогает предсказать, как будут стареть покрытия в реальных условиях.

1. Воздействие ультрафиолета

Ультрафиолетовое излучение солнца может постепенно разрушать связующее и поверхностные добавки, что приводит к образованию мела или потере адгезии. Я видел, как покрытия в жарком климате теряют свои эксплуатационные свойства всего через несколько лет, если изначально не учитывать устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Ускоренное УФ-тестирование подтверждает, что покрытие сохраняет свою структуру и защитные свойства.

2. Влагостойкость

Коррозия стали от попадания влаги представляет собой скрытую угрозу. Испытания на влагостойкость гарантируют, что покрытие образует водонепроницаемое уплотнение или, по крайней мере, надлежащим образом управляет паропроницаемостью, предотвращая повреждение стали с течением времени.

3. Температурный режим

Перепады температур, особенно в климате с резкими сезонными или суточными колебаниями, могут нарушить эластичность и целостность покрытия. Испытания на термоциклирование помогают предсказать, будет ли покрытие трескаться, отслаиваться или расслаиваться после многократного расширения и сжатия, что особенно важно для наружных конструктивных элементов.

Пример из практики: Противопожарная защита высотных зданий

Отличным примером применения этих принципов в действии служит крупномасштабный городской высотный проект. Стальной каркас должен был пройти проверку на огнестойкость в течение 2 часов, чтобы соответствовать требованиям пожарной безопасности.

1.Выбор покрытия

После сравнения лабораторных данных и макетов, полученных на месте, команда выбрала вспучивающееся покрытие на водной основе, содержащее порошок VAE и синергетические добавки. Это решение отличалось высокой плотностью обугливания и устойчивостью к атмосферным воздействиям еще до начала официальных испытаний.

2.Процесс нанесения

Нанесение проводилось с использованием автоматизированных систем безвоздушного распыления для обеспечения однородности, особенно в труднодоступных местах пересечения балок. Для достижения точных показателей толщины использовалась влажная пленка. Судя по моим беседам с инженерами сайта, структурированный процесс контроля качества способствовал прохождению финальной проверки без переделок.

3.Оценка производительности

После установки образцы были протестированы на огнестойкость по протоколам сторонних производителей, что подтвердило их целостность в течение 2 часов. Ускоренные испытания на устойчивость к атмосферным воздействиям, включая 1000 часов циклов ультрафиолетового излучения и распыления воды, также подтвердили долговечность системы для стали, подверженной воздействию внешних факторов.

Противопожарная защита стальных конструкций — это не просто нормативный документ, это требование безопасности. При правильном составлении, включающем такие ключевые ингредиенты, как порошок VAE и дополнительные антипирены, огнеупорные покрытия обеспечивают надежную защиту от воздействия высоких температур. В сочетании с надлежащей техникой нанесения и проверенными в ходе тщательных испытаний на атмосферостойкость и огнестойкость, эти покрытия продлевают срок службы и безопасность стальных конструкций в любых условиях.