Рис. 3. Металлические конструкции Торгового центра г. Казани после пожара

Автор: И.Р. Ладыгина, И.В. Сиротов (НПО «Ассоциация Крилак»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №11/2015

В настоящее время на российском рынке присутствует большое количество огнезащитных материалов как российского, так и зарубежного производства. Все огнезащитные составы и покрытия на их основе должны соответствовать требованиям Федерального закона Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», соответствующих ГОСТ Р по огнезащите металлических конструкций, электрических кабелей и воздуховодов, ведомственных норм и правил.

В условиях импортозамещения строительных материалов и повышенных требований к ним (экологичность, атмосферостойкость, стойкость против химически агрессивных веществ) возникает необходимость в разработке обладающих такими свойствами огнезащитных материалов с целью их применения на объектах различного промышленного назначения.

Испытания огнезащитных составов и покрытий на их основе проводят в специализированных аккредитованных испытательных центрах по стандартной кривой пожара, принятой в РФ ВНИИПО МЧС, либо по кривым пожара, принятым в Европе (Evrocod), либо по кривой углеводородного пожара RWS (Нидерланды). Из кинетики развития пожара видно, что испытания огнезащитных покрытий на основе импортных составов проходят в более жестких условиях. В настоящее время пожары из-за большого содержания горючих материалов в зданиях и других промышленных объектах (тоннели, гаражи и др.) условия развития пожара в наибольшей степени приближены к условиям испытаний по кривой RWS (рис. 1).

Рис. 1. Кривые развития пожара
Рис. 1. Кривые развития пожара

Стандартная температурная кривая пожара, в настоящее время принятая в РФ, отвечает условиям развития пожара в надземных сооружениях, соответствует типичному офисному пожару и позволяет лишь прогнозировать поведение конструкций при пожаре именно в них.

В НПО «Ассоциация Крилак» разработан широкий спектр различных огнезащитных составов для металлоконструкций, кабеля, воздуховодов и систем вентиляции, которые могут применяться и на объектах энергетики.

Огнезащита металлических и железобетонных конструкций

Одной из важных проблем защиты зданий и сооружений объектов энергетики от воздействия пожара является пассивная защита несущих металлических и железобетонных конструкций, которые являются одними из основных элементов при строительстве различных объектов жилого и промышленного назначения.

Критическим состоянием для металлоконструкций является нагрев металла до температуры 500°С, в результате чего происходит деформация конструкций и потеря несущей способности.

Незащищенность (или недостаточная защищенность) металлоконструкций от перегрева в результате пожара может привести как к частичному, так и к полному разрушению сооружения.

Рис. 2. Здание Торгового центра в г. Казани после пожара
Рис. 2. Здание Торгового центра в г. Казани после пожара

Рассмотрим пожар в Торговом центре г. Казани (рис. 2). При строительстве Торгового центра не была проведена необходимая огнезащита несущих металлических конструкций. В результате возникновения пожара в пристроенном к Торговому центру кафе огонь перешел на здание центра. Температура металлоконструкций, расположенных в его части, примыкающей к кафе, достигла критического уровня (500°С), в результате была потеряна их прочность, упругость и несущая способность (рис. 3). Потеря несущей способности металлических конструкций в локальном месте привела к тому, что весь Торговый комплекс просто напросто сложился. При этом пожар привел к человеческим жертвам, был нанесен значительный материальный ущерб.

Рис. 3. Металлические конструкции Торгового центра г. Казани после пожара
Рис. 3. Металлические конструкции Торгового центра г. Казани после пожара

В соответствии с требованиями действующих СНиП несущие металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений должны быть защищены от воздействия огня при пожаре. Одним из способов защиты таких конструкций является нанесение огнезащитных покрытий, увеличивающих время (так называемый предел огнестойкости металлоконструкций R) от начала огневого воздействия до момента наступления предельного состояния конструкции.

Способы огнезащиты металлических и железобетонных конструкций:

  • конструктивная огнезащита (применяется при приведенной толщине металла менее 5,8 мм) – способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на создании на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционного слоя средства огнезащиты. К конструктивной огнезащите относятся толстослойные напыляемые составы, штукатурки, облицовка плитными, листовыми и другими огнезащитными материалами, в том числе на каркасе, с воздушными прослойками, а также комбинация данных материалов, в том числе с тонкослойными вспучивающимися покрытиями;
  • тонкослойное вспучивающееся огнезащитное покрытие (огнезащитная краска) – способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на нанесении на обогреваемую поверхность конструкции специальных красок или лакокрасочных систем по ГОСТ 28246–2006, предназначенных для повышения предела огнестойкости строительных конструкций и обладающих огнезащитной эффективностью. Принцип действия огнезащитной краски (лакокрасочной системы) основан на химической реакции, активируемой при воздействии пожара, в результате которой толщина огнезащитного покрытия многократно увеличивается, образуя на обогреваемой поверхности конструкции теплоизоляционный слой, защищающий конструкцию от нагревния;
  • комбинированный способ огнезащиты – сочетания различных способов огнезащитной обработки. Наносимые огнезащитные покрытия подразделяются на толстослойные (с толщиной слоя свыше 3 мм); тонкослойные (с толщиной слоя до 3 мм). Каждый вид покрытия имеет свои преимущества и недостатки:
  • толстослойные покрытия имеют высокую огнезащитную эффективность (до 4 ч) при большой толщине слоя, но их невозможно применять для обеспечения небольших пределов огнестойкости конструкции. Они имеют недостаточно эстетичный внешний вид;
  • тонкослойные (вспучивающиеся) покрытия (краски) обеспечивают высокую огнезащитную эффективность при минимальных толщинах слоя покрытия; эстетичный внешний вид и возможность использования для защиты металлоконструкций практически на всех видах объектов; широкий спектр пределов огнезащитной эффективности при небольших изменениях толщины слоя покрытия.

Основные характеристики огнезащитных составов и покрытий для металлических конструкций производства НПО «Ассоциация Крилак» представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Основные характеристики огнезащитных красок

 Показатель Огнезащитная краска
«Джокер М» «Джокер В» «Джокер 521» «Лидер СП»
Группа огнезащитной эффективности (при приведенной толщине металла / толщине покрытия, мм)  2 (6,9/2,95)  3 (4,13/1,6)  3 (4,13/1,7)  3 (3,4/3,0)
 Тип связующего Винилацетатная дисперсия, водная Акриловая дисперсия, водная Метакриловая смола в растворителе  

Эпоксидная

Адгезия к поверхности, балл 1 1 1 1
  

Стойкость против действия агрессивных сред

 

При наличии покрывного слоя

 Атмосферостойкая; Сейсмостойкая; стойкая в агрессивных средах   Атмосферостойкая Атмосферостойкая; стойкая против полярных и неполярных растворителей
Срок службы, лет Не менее 15 Не менее 25 Не менее 15 Не менее 15
 Основной способ нанесения Агрегат безвоздушного распыления (АВД)  АВД  АВД  АВД

Механизм действия вспучивающихся покрытий можно рассмотреть на примере огнезащитной краски «Джокер М». При воздействии пламени на покрытие происходит его послойное вспучивание (не менее чем в 40–50 раз), образовавшийся достаточно жесткий высокопористый кокс обладает очень низким коэффициентом теплопроводности и тем самым увеличивает время от момента начала огневого воздействия до наступления критического состояния металлоконструкции (500°С), препятствует прогреву металлоконструкции.

Механизм огнезащиты толстослойных покрытий отличается от механизма работы тонкослойного огнезащитного покрытия на основе красок. Высвобождается гидратно-связанная вода, образуется невысокий прочный слой, препятствующий прогреву металла.

Толстослойные огнезащитные составы по металлу, такие, как «Монолит М1», «МонокоттмКрилак» и «ОФП- НВ» «Эскалибур», обеспечивают предел огнестойкости металлической конструкции до 4 ч.

Огнезащитные составы в зависимости от их природы наносят на поверхность конструкций различными способами: для толстослойных огнезащитных составов – сухой или мокрый торкрет; для тонкослойных составов (краски) – аппараты безвоздушного нанесения высокого давления (АВД типа «Грако», «Вагнер»).

При толщине слоя более 10 мм целесообразно составы наносить на штукатурную сетку. Для увеличения адгезии штукатурных огнезащитных составов к защищаемой поверхности применяются различные праймеры на основе акриловых и других дисперсий, а для придания атмосферостойкости покрытию применяются алкидные, хлоркаучуковые и другие лакокрасочные материалы.

Все указанные огнезащитные составы имеют сертификаты на соответствие требованиям ГОСТ Р 53295–2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности».

Для огнезащиты железобетонных строительных конструкций могут применяться как огнезащитные составы, так и штукатурные составы, которые препятствуют прогреву бетона и металлической арматуры, приостанавливают взрывное воздействие паров воды на него. К ним относятся огнезащитная краска «Джокер 522», штукатурный огнезащитный состав «Монолит» и др.

Огнезащита кабельных трасс и коммуникаций

Исследования показывают, что на объектах энергетики особо серьезную проблему представляет защита кабельных линий. Защитить кабели от возгорания и распространения по ним огня можно только с помощью огнезащитных покрытий. Наибольший интерес представляют вспучивающиеся покрытия. Они наносятся тонким слоем и в процессе эксплуатации выполняют функцию лакокрасочного декоративного материала. При действии высоких температур покрытия вспучиваются, значительно увеличиваясь в объеме, с образованием пенистого обуглероженного слоя. Вспучивающиеся покрытия являются сложными системами, основные компоненты которых – связующее, антипирен и газообразователь.

При воздействии пламени такие вспучивающиеся покрытия образуют толстый пористый слой, который блокирует конвективный перенос теплоты к защищаемой поверхности, а выделяющиеся негорючие газы подавляют пламя вблизи слоя покрытия и поглощают теплоту в результате эндотермических реакций разложения.

Таблица 2

 Показатель Огнезащитный штукатурный состав
«Монолит МI» «МонокоттмКрилак» ОФП-НВ «Эскалибур»
Повышение предела огнестойкости конструкции R, мин (при толщине покрытия, мм)  240 (45)  240 (60)  240 (6)5
Повышение предела огнестойкости конструкции EI, мин (при толщине покрытия, мм)      150 (50)
Прочность на сжатие, МПа 3,3 1,7 1,7
Прочность на отрыв от основы, МПа 0,52 0,1 0,1
Морозостойкость,  циклы 50 Для внутренних работ Для внутренних работ
Удельная масса, кг/м3 800 280 330
рН 11,5 12,0 12,0
Срок службы, лет Не менее 15 Не менее 50 Не менее 15
Основной способ нанесения Мокрый торкрет Сухой торкрет Сухой торкрет

Образующийся пористый слой обуглившегося покрытия является барьером между источником теплоты и защищаемой поверхностью. Объем образовавшегося обугленного слоя в зависимости от состава может составлять от 5 до 200 первоначальных объемов покрытия.

Для огнезащиты кабельных трасс и коммуникаций имеются огнезащитное покрытие «КЛ–1» и водостойкое огнезащитное покрытие «КЛ-1В» Покрытие на основе огнезащитной краски «КЛ–1» имеет толщину 0,5…0,8 мм и хорошую адгезию к любым видам оплетки (ПВХ, полиэтилен, резина). Покрытие на основе огнезащитной водостойкой краски «КЛ-1В» имеет толщину 0,8 мм, устойчиво к воздействию агрессивных сред и воды. Огнезащитные краски «КЛ-1» и «КЛ-1В» соответствуют требованиям ГОСТ Р 53311–2009 «Покрытия кабельные огнезащитные. Методы определения огнезащитной эффективности». Характеристики огнезащитных красок представлены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики огнезащитных красок для электрических кабелей

 Показатель Огнезащитная краска
«КЛ-1» «КЛ-1В» (на графите)
Огнезащитная эффективность По ГОСТ Р 53311–2009 По ГОСТ Р 53311-2009
Толщина сухого слоя, мм 0,7 (ПВХ); 0,8 (резина, ПЭ) 0,8 (ПВХ, резина, ПЭ)
Теоретический расход на 1 мм сухого слоя, кг/м2 1,4 1,4
Время межслойной сушки, ч Не менее 2 Не менее 4
Время полного высыхания, сут Не менее 2 Не менее 2
Коэффициент вспучивания Не менее 30 Не менее 30

По исследованиям ИЦ «Лакокраска» и других испытательных центров (ИСТЭК), данные покрытия могут успешно защищать электрические кабели с различными оплетками в течение 25–30 лет при эксплуатации в условиях умеренного и тропического климата и высокой влагостойкости. РНЦ «Курчатовский институт» провел исследования и подтвердил высокую радиационную стойкость «КЛ-1» при мощности дозы g-излучения 100 рентген/с и суммарной дозе облучения 8,28Ч106 рентген и хорошую дезактивируемость покрытия. Такое же заключение имеется от НИКИМТ и на покрытие «КЛ-1В».

Полученные данные свидетельствуют о том, что огнезащитные краски «КЛ-1» и «КЛ-1В» можно использовать в радиационно-опасных помещениях и установках, а также при достаточно жестких условиях эксплуатации.

Помимо огнезащитных покрытий для защиты кабельных линий и коммуникаций разработаны различные кабель-ные проходки – Щит-АК-1, Щит-АК-2, Щит-АК-3, Щит-АК-М1, обеспечивающие предел огнестойкости до 120 мин.

Огнезащита систем вентиляции и кондиционирования

Главной проблемой проектирования и эксплуатации воздуховодов с точки зрения обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений является исключение возможности распространения пламени в пределах здания вследствие возгорания в одном помещении или внутри воздуховода.

Это обстоятельство принуждает уделять огнезащите этого типа строительных конструкций значительное внимание с точки зрения как нормирования, так и анализа механизма распространения пламени и технических средств локализации пожара.

При проектировании, строительстве и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования в зданиях и сооружениях с учетом их функционального назначения должны выполняться требования СНиП 41-01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», НПБ 239–97, НПБ 241–97 и других нормативных документов.

Основными мероприятиями пассивной огнезащиты воздуховодов являются:

  • обеспечение предела огнестойкости воздуховодов общеобменной приточно-вытяжной вентиляции и противодымной защиты (дымоудаление и подпор воздуха);
  • уплотнение мест прохода транзитных воздуховодов через ограждающие конструкции негорючими материалами на всю толщину пересекаемой конструкции без снижения нормативного предела ее огнестойкости.

Работы по повышению пределов огнестойкости воздуховодов должны проводиться согласно проекту огнезащиты, разработанному в соответствии с требованиями СНиП 41-01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», НПБ 239–97 и других нормативных документов, согласованных с надзорными органами Государственной противопожарной службы.

Согласно СНиП 41-01–2003, в пределах одного пожарного отсека условия прокладки, а также пределы огнестойкости транзитных воздуховодов и коллекторов систем любого назначения на всем протяжении от места пересечения противопожарной преграды (стены, перегородки, перекрытия) обслуживаемого помещения до помещения для вентиляционного оборудования следует предусматривать в соответствии c нормами противопожарной безопасности.

Транзитные воздуховоды, прокладываемые через чердак (к помещению для вентиляционного оборудования) и подполье, следует предусматривать с пределом огнестойкости EI 30.

Транзитные воздуховоды, прокладываемые за пределами обслуживаемого пожарного отсека, после пересечения ими противопожарной преграды обслуживаемого пожарного отсека следует проектировать с пределом огнестойкости EI 150. Указанные транзитные воздуховоды допускается проектировать с пределом огнестойкости ниже нормируемого, но не менее EI 15 при прокладке их в отдельной шахте с ограждающими конструкциями с пределом огнестойкости EI 30.

Ограждающие конструкции помещения для вентиляционного оборудования, размещаемого в пределах обслуживаемого пожарного отсека, следует предусматривать с пределом огнестойкости REI 45, двери – с пределом огнестойкости не менее EI 30.

Ограждающие конструкции помещения для вентиляционного оборудования, размещаемого в пределах другого пожарного отсека, следует предусматривать с пределом огнестойкости REI 150, двери – с пределом огнестойкости не менее EI 30.

К системам дымоудаления здания согласно СНиПа 41-01–2003 предъявляются следующие требования:

  • предел огнестойкости воздуховода дымоудаления (до вентилятора) из коридоров здания должен составлять не менее EI 30;
  • предел огнестойкости воздуховода дымоудаления (до вентилятора) из офисных помещений здания должен составлять не менее EI 45;
  • предел огнестойкости воздуховода дымоудаления из помещений подземной автостоянки должен составлять не менее EI 60 в пределах обслуживаемого противопожарного отсека и не менее EI 150 за пределами обслуживаемого отсека после пересечения огнестойкой преграды до вентилятора.

Согласно СНиПа 41-01–2003 предел огнестойкости воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции офисных помещений здания в пределах обслуживаемого этажа не нормируется.

Транзитные воздуховоды приточно-вытяжной вентиляции, проходящие через необслуживаемые этажи здания должны иметь предел огнестойкости не менее EI 30, если они проходят в незащищенной шахте, и EI 15, если воздуховоды проходят в защищенной шахте с собственным пределом огнестойкости не мене EI 30.

Для систем вентиляции подземных автостоянок (парковок) предъявляются особые требования:

  • в случае транзитной прокладки через помещения автостоянки воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции, обслуживающих помещения здания, они должны обладать пределом огнестойкости не менее EI 150;
  • предел огнестойкости воздуховодов приточно-вытяжной вентиляции, прокладываемых в пределах обслуживаемого пожарного отсека не нормируется;
  • транзитные воздуховоды приточно-вытяжной вентиляции автостоянки, проходящие вне пределов обслуживаемого пожарного отсека, но в пределах автостоянки должны иметь предел огнестойкости не менее EI 150.

Для обеспечения требуемых пределов огнестойкости воздуховодов применяются огнезащитные составы:

  • огнезащитный состав «Файрекс-300», обеспечивающий предел огнестойкости EI 90 при толщине покрытия 8 + 1 мм;
  • маты прошивные марки М-50, обеспечивающие предел огнестойкости EI 150 при толщине покрытия 50 мм;
  • огнезащитный состав «ОФП-НВ», обеспечивающий предел огнестойкости EI 180 при толщине покрытия 30 + 5 мм;
  • материал теплоизоляционный огнезащитный «Термал», обеспечивающий предел огнестойкости EI 180.

Все огнезащитные материалы соответствуют требованиям ГОСТ Р 5399–2009 «Воздуховоды. Метод испытаний на огнестойкость».

Основные характеристики этих огнезащитных составов и материалов представлены в табл. 4.

Таблица 4

Характеристики огнезащитных материалов для воздуховодов

  

 

Показатель

 Огнезащитные составы Теплоизоляционные материалы
 «Файрекс-300»  ОФП-НВ Маты прошивные М- 50  «Файрекс-300»  ОФП-НВ
 Тип основы  Неорганическая  Неорганическая  Тонкое базальтовое волокно  Вспененный полиэтилен  Базальтово е волокно
 Плотность, кг/м3  Не более 1300 Не более 400 (насыпная)  Не более 50  Не более 30 Не более 200
 Расход, кг/м2 6 (при толщине слоя 4 мм) 4 (при толщине

слоя 10 мм)

     
 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К)  Не нормируется  0,067 (при 20°С)  0,041 (при 25°С)  0,037 (при 25°С)  0,044 (при 30°С)
 Предел огнестойкости (соответствие  требованиям ГОСТ, НПБ)  EI 90 (при толщине покрытия 8 мм)  EI 180 (при толщине покрытия 30 мм)  EI 150 (при толщине покрытия 50 мм)   

Г1 В1 Д2

  

EI 180

 Сертификат пожарной безопасности  ССПБ.RU.УП 001.В03497  ССПБ.RU.УП 001.В03504  ССПБ.RU.УП 001.В03951  ССПБ.RU.ОП019

.В00534

ССПБ.RU.О П032.В0016 6

Таким образом, НПО «Ассоциация Крилак» производит полный перечень огнезащитных материалов, которые могут применяться на объектах промышленного назначения, в том числе и энергетического комплекса Российской Федерации. НПО «Ассоциация Крилак» выполняет также проекты огнезащиты и выполняет огнезащитные работы.