Вспененное покрытие для стальных конструкций

Современные здания чаще всего имеют стальной каркас, способный быстро деформироваться при воздействии высоких температур. Для предотвращения их разрушения во время возможного пожара, такие конструкции защищают специальными покрытиями. Всё больше сейчас изучаются возможности увеличить огнестойкость строительных конструкций посредством тонкослойных покрытий, имеющих свойство вспучиваться при нагреве.

Главная особенность стальных конструкций – небольшой вес при высокой несущей способности. Возможность быстрой сборки делает их идеальным вариантом для применения на стадионах, терминалах аэровокзалов, в выставочных залах. Но там, где есть вероятность большого скопления народа, вместе со строительной эффективностью огромное значение получают и вопросы безопасности, особенно противопожарной. Стальные конструкции не горят, но при высоких температурах они быстро размягчаются, «плывут», претерпевают объёмные изменения. Происходит разрушение элементов конструкции и ослабление её структурного постоянства.

Пассивная защита

Для предотвращения прогиба стальных конструкций зданий под влиянием высоких температур их покрывают различными защитными составами. Это особые вспучивающиеся покрытия, набухающие при пожаре и обеспечивающие устойчивость металлических конструкций. Хотя толщина этой плёнки достаточно тонкая – от 300 микрометров до нескольких миллиметров – она создаёт серьёзную тепловую защиту. При сильном нагреве толщина вспучивающихся покрытий увеличивается в несколько десятков, а то и сотен раз, позволяя им выполнять роль защитного барьера, берегущего конструкцию от влияния высоких температур. Пена значительно понижает скорость нагревания стальных элементов, позволяя зданию дольше противостоять огню.

Специальные ингредиенты

Так как вспучивающиеся покрытия должны создавать защитную пену во время пожара, для их создания используются «активные» компоненты пентаэритрит, меламин и полифосфат аммония, а также органические связующие от копании WACKER. При высокой температуре связующее образует сплавленную матрицу, в которой осуществляются последующие термохимические реакции. Во-первых, разлагается полифосфат аммония, который является главным компонентом вспучивающихся покрытий. Образующаяся фосфорная кислота вступает в реакцию с пентаэритритом, создавая эфиры фосфорной кислоты. Если увеличение температуры продолжается, то разлагаются и эти эфиры, образуя остатки с содержанием фосфора и углерода. Подвергается распаду и меламин, образуя азот и аммиак. Все эти вещества действуют как пенообразователи, превращая остатки эфиров фосфора и углерода в слой термоизолирующей пены.

Основной фактор

Без связующего было бы тяжело достичь термоизолирующего эффекта, так как защитный слой не прилегал бы к металлической поверхности с достаточной прочностью и был бы слишком хрупким. Обычно при пожарах происходит сильная воздушная турбуленция и вибрация, поэтому важно, чтобы пена не отслаивалась от поверхности. Специальные сополимеры на основе винилацетата и этилена особенно эффективно способствуют образованию стабильной матрицы. Несмотря на то, что во вспучивающихся покрытиях связующее выполняет вспомогательную роль, оно очень важно для их эффективности, так как определяет скорость формирования пены и толщину её слоя вокруг стальных элементов.

Время и средства

Существуют разнообразные дисперсии. Есть связующие, которые создают пену с большим выходом и с более глубокими и мелкими порами, причём при этом необходима меньшая толщина покрытия, если сравнивать со стандартными системами. Вспучивающиеся покрытия иногда наносятся в несколько слоёв, что требует столько же этапов сушки. Более тонкое покрытие, создающее такую же эффективность, позволяет сэкономить средства, материалы и время. Существуют дисперсии, не содержащие пластификаторов.

Спецификации элементов стальных конструкций зданий практически во всех странах должны соответствовать определённым требованиям в отношении продолжительности времени, за которое они могут выдерживать воздействие огня. Например, в Германии класс «F 30» значит, что несущая конструкция при стандартных условиях способна противостоять воздействию огня на протяжении как минимум тридцать минут. Чем меньше толщина стального элемента, те более толстым должен быть слой защитного покрытия.