Огнезащитные краски
Всё возрастающие частота и интенсивность пожаров, всё увеличивающийся материальный ущерб от них, гибель и травматизм людей вынуждают искать новые формы предотвращения этих бедствий. Одна из них — использование огнезащитных красок.
В хронике бедствий последних лет всё более заметное место начинают занимать пожары. На недавнем международном симпозиуме в Цюрихе отмечалось, что пожары превращаются в одну из главных опасностей человечества. В настоящее время ежегодное количество жертв от пожаров во всем мире исчисляется десятками тысяч, количество травмированных — сотнями тысяч человек, а материальные убытки — миллиардами долларов.
Каждый час на планете вспыхивает около шестисот пожаров, каждый шестой сопровождается гибелью людей, на одного погибшего в среднем приходится 30 человек травмированных и обожженных. В России ныне происходит около 50 пожаров в сутки. За 9 месяцев 2003 г. в России зарегистрировано 121 432 пожара [1]. В них погибло 13 378 человек, в т. ч. 562 ребенка, травмировано 10 421 человек. Прямой материальный ущерб составил 3 115 млн. рублей. Рассматривая эти данные, следует учитывать, что далеко не каждый пожар регистрируется.
В настоящее время постоянно идут поиски всё более эффективных способов тушения пожаров и особенно способов предотвращения потери несущей способности металлических конструкций, разрушения железобетонных конструкций (КЖБ), возгорания конструкций из древесины (КД).
Наряду с этим изыскиваются способы сохранения во время пожара и других элементов здания, обеспечивающих его функционирование, — ограждающих конструкций, дверей, остекления, кровли, электропроводки и проводных систем связи, водопровода, канализации, газопровода, вентиляционной системы, лифтов.
Эти элементы отличаются друг от друга прежде всего материалами, из которых они изготовлены, их поведением при пожаре или тепловом ударе, рядом других особенностей. Следовательно, пригодности одного и того же способа для огнезащиты всех элементов здания ожидать трудно. Поэтому и приходится разрабатывать различные способы для стальных строительных конструкций (ССК), КЖБ, КД, для стекла (СТ), электропроводки (ЭП), водопровода (ВП), газопровода (ГП), вентиляционной системы (ВС). Разумеется, некоторые способы пригодны для огнезащиты нескольких элементов здания, например, ССК, КЖД, КД и т. п.
Как известно, пожар по условиям горения разделяют на два вида — углеводородный и целлюлозный. Первый обусловлен горением углеводородов (бензина, керосина, дизельного топлива, метана, пропан-бутановой смеси) и характеризуется стремительным ростом температуры: за пять минут она может повыситься до 1 100 0С.
При целлюлозном пожаре, обусловленном горением древесины, бумаги, картона, хлопчатобумажных тканей, температура поднимается значительно медленнее и не достигает столь высоких значений, обычный верхний предел — 800–900 0С. Но этот вид пожаров случается чаще, чем углелеводородный.
Вспучивающиеся краски для огнезащиты несущих стальных строительных конструкций
Общие требования к огнезащитным материалам, предназначаемым для несущих стальных строительных конструкций (ССК), изложены в Нормах пожарной безопасности (НПБ 236-97) «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Метод определения огнезащитной эффективности». В соответствии с ними для покрытий на ССК установлено 6 групп огнезащитной эффективности, которая измеряется временным интервалом от начала воздействия высокой температуры до достижения поверхностью конструкции температуры 500 0С. Для первой группы этот интервал составляет 150, для второй — 120, для третьей — 90, для четвертой — 60, для пятой — 45, для шестой — 30 мин.
В настоящее время для защиты ССК рекомендуется использовать два типа огнезащитных материалов. Для защиты от углеводородного пожара наиболее надежны обмазки. Они представляют собою композиции на основе минеральных вяжущих, обычно портландцементного или других видов цемента, гипса строительного, фосфатных связующих, жидкого стекла, наполненных асбестом, вспученным вермикулитом, перлитовым песком. Эти композиции наносят на стальную конструкцию слоем, толщина которого предопределяется желаемым интервалом времени огнезащитной эффективности. Этот вид огнезащиты в данном обзоре не рассматривается.
Второй вид защиты, который используется преимущественно для предотвращения обрушения ССК во время целлюлозного пожара — окрашивание так называемыми вспучивающимися красками (ВК), такими лакокрасочными материалами (ЛКМ), которые образуют Пк, способные при достижении температуры вспучиваться (терморасширяться, вспениваться) и образовывать слой негорючей пены с малой теплопроводностью, которая и должна спасти конструкцию от опасного перегрева.
Ниже приведены конкретные представители мира ВК. Но предварительно просим извинения у читателей за отсутствие четкой схемы изложения информации и недосказанность при описании рецептур ВК, свойств Пк, образуемых ими, неодинаковый объем и глубину этого. Причиной является не небрежность автора, а отказ изготовителей предоставлять необходимые данные из-за пресловутой коммерческой тайны.
Краска «Экран–М» [3] — одна из первых ВК, разработанных еще в СССР. Предназначена для придания ССК предела огнестойкости 50 мин. Пк, образующееся из нее, можно эксплуатировать лишь в закрытом помещении при относительной влажности воздуха не выше 80 %. Краска двухупаковочная. В одной упаковке находится натриевое жидкое стекло, в другой — смесь карбамидной смолы с дициандиамидом, оксидом цинка, вспученным перлитовым песком.
Мастика ВПМ-2 [3]. Предназначена для придания ССК предела огнестойкости, равного 45 мин. Представляет собой двухупаковочную систему. В одной упаковке находится смесь карбамидной смолы с мелемом, натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы, дициандиамидом, в другой — смесь гомополимерной грубодисперстной поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) с полифосфатом аммония, асбестом хризотиловым и рубленным стекловолокном.
Землетрясением в Армении (1988 г.) был разрушен завод, производивший мелем. После распада СССР практически не стало и производителей ПВАД. Вследствие этого производство ВПМ-2 прекратилось.
В настоящее время ПВАД в России производится в количествах, способных удов-летворить любые потребности, а вместо мелема (его производство в России отсутствует) с успехом целесообразно использовать бисульфат графита [4]. Наряду с этим, вместо гомополимерной ПВАД для производства этой ВК целесообразно было бы использовать сополимерные ПВАД, Пк из которых пригодны для эксплуатации и в открытой атмосфере. Используя эти два обстоятельства, можно было бы восстановить производство этого огнезащитного материала, который прекрасно зарекомендовал себя в прежнее время.
Водно-дисперсионная паста «Огракс» В-СК. Предназначена для придания ССК предела огнестойкости, равного 30 мин. при толщине Пк 0,6 мм и 45 мин. при толщине 1,0 мм. Эксплуатировать Пк можно лишь в помещении.
Огнезащитная паста «Терма». Предназначена для придания ССК предела огнестойкости, равного 30 мин. при толщине Пк 2,6 мм. Относительная влажность воздуха должна быть не более 80 %. Пк может эксплуатироваться и вне помещения. Ориентировочный срок действия огнезащиты — 5 лет. Паста по степени воздействия на человека относится к 4-му классу опасности.
Краска огнезащитная ВУП-2. Предназначена для придания ССК предела огнестойкости, равного 60 мин. при толщине Пк 1,0 мм и 70 мин. при толщине 1,1 мм. Краску можно наносить лишь на стальные изделия, обработанные грунтовкой «УХРА-1503», ГФ–021 или им подобными. Окрасочные работы можно проводить лишь при температуре более 5 0С, время высыхания Пк при 20 0С — не более 6 час.
Краска огнезащитная ВД-АК-511. Пк из нее толщиной 1,8–2,0 мм обеспечивает предел огнестойкости до 0,75 часа.
Краску наносят в 5–6 слоев, что обес-печивает достижение указанной толщины Пк.
Краска огнезащитная КОП-100. Предназначена для придания ССК предела огнестойкости, равного 45 мин. при толщине слоя 1,5 мм.
Представляет собой смесь полиэфиров, специальных огнеупорных солей и расширяющихся веществ.
Краска огнезащитная «Протерм Стил». Пк из нее толщиной 1 мм обеспечивают огнезащитную эффективность в течение 45 мин.
Вспучивающиеся краски для огнезащиты бетонных и железобетонных конструкций
При пожаре возможно хрупкое разрушение бетона. Оно возникает как правило уже через 5–20 мин. от начала огневого воздействия и проявляется откалыванием от нагреваемой поверхности кусков бетона в виде лещадок площадью до 1 кв. м и толщиной до 5 см. Хрупкое разрушение сопровождается треском различной интенсивности, при этом возможно разлетание кусков бетона массой до нескольких килограммов на расстояние до 20 м [5]. Причин хрупкого разрушения бетона несколько.
При достижении температуры 250 0С начинается дегидратация минералов, образующих цементную матрицу, что приводит к снижению прочности. При достижении температуры 600 0С начинается диссоциация на оксиды самих минералов, составляющих цементную матрицу, что дополнительно разупрочняет цементный камень.
При нагревании аморфная часть цементного камня претерпевает усадку, в то время как кристаллические новообразования и негидратированные зерна цемента — увеличение объема. Наконец, при нагревании возникают напряжения, порожденные различием в коэффициентах объемного расширения цементной матрицы и заполнителей.
Для защиты КЖБ пригодны те же ВК, что и для ССК, в частности, те, что описаны выше.
Вспучивающиеся краски, предназначенные для огнезащиты несущих конструкций из древесины
Хотя древесина — материал горючий, который быстро воспламеняется и распространяет огонь, тем не менее деревянные конструкции, особенно большого сечения, при горении могут сохранять несущую способность в течение более продолжительного времени, нежели стальные или железобетонные. Объясняется это тем, что на поверхности древесины при горении образуется слой угля, своего рода вспученное покрытие, которое тормозит горение.
Повысить огнестойкость деревянных конструкций можно, во-первых, теми же огнезащитными ВК, которые описаны выше. Однако необходимо отметить, что есть ВК, рекомендуемые для окрашивания лишь древесины. Наряду с этим деревянные изделия защищают от возгорания и распространения пламени с помощью лаков, образующих на субстрате прозрачное покрытие. Текстура древесины под этим покрытием остается видимой.
В наибольших объемах в настоящее время древесину защищают от горения с помощью антипиренов, водными растворами которых на определенную глубину пропитывают деревянные полуфабрикаты (брус, доски). Однако в настоящей статье рассматриваются лишь ВК, производимые специально для древесины.
Требования к материалам, предназначенным для огнезащиты древесины, изложены в Нормах пожарной безопасности (НПБ 251-98) «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний».
Вспучивающееся огнезащитное покрытие ВПД. Так была названа, по-видимому, первая в бывшем СССР ВК для древесины. Пленкообразователем в ней является меламино-мочевино-формальдегидная смола ММФ-50 в смеси с натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы [6]. Ныне эта ВК не производится.
Огнезащитное покрытие ОВПФ-1.Предназначено для огнезащиты деревянных конструкций, эксплуатируемых внутри помещений. Обеспечивает 1-ую группу огнезащитной эффективности (ГОЭ), расчетный срок эксплуатации — до 10 лет. Покрытие наряду с огнезащитными обладает и биоцидными свойствами.
Температура в момент смешивания и в течение всего времени отверждения должна быть не ниже +5 0С, относительная влажность воздуха — не более 80 %. Для обеспечения 1-ой ГОЭ Пк должно быть толщиной 2 мм. По степени воздействия на человека относится к 4-му классу опасности.
Краска огнезащитная «Терма». Обеспечивает 1-ую ГОЭ. При высыхании образуется Пк белого цвета с высокими декоративными свойствами. Может быть употреблена и для огнезащиты стальных СК.
Огнезащитная краска ОЗК-45Д. Предназначена для огнезащиты деревянных изделий, эксплуатируемых как внутри помещений, так и на открытом воздухе, но под навесом. Краска в емкости пожаровзрыво-безопасна и нетоксична. Обеспечивает 1-ую ГОЭ. Ориентировочный срок службы покрытия — не менее 5 лет.
Максимальное вспучивание Пк, образованного этой краской, происходит при температуре 800 0С, причем коэффициент вспучивания при этом достигает 15.
Огнезащитная краска ВУП-2Д. Предназначена для огнезащиты деревянных изделий, эксплуатируемых внутри помещения. Обеспечивает 1-ую ГОЭ. Пк, образуемые ею, проявляют высокие адгезию, прочность при ударе, эластичность.
Лак ОЗП-Д. При расходе 1,6 кг/кв. м формируется прозрачное глянцевое ПК толщиной 1,5 мм. Обеспечивает 1-ю ГОЭ.
Огнезащитный лак СФ. Предназначен для огнезащитной обработки древесины. Обеспечивает 1-ю ГОЭ. Ориентировочный срок службы — до 5 лет.
Огнезащита электрических кабелей
Электропроводка, особенно силовые кабели, из-за перегрузок и коротких замыканий нередко бывает причиной пожаров. Поэтому ее тоже окрашивают ВК, в соответствии с НПБ 238-97 «Огнезащитные кабельные покрытия. Общие технические требования и методы испытаний» (с изм. 1, 2000 г.). В РАО «ЕЭС России» обобщен опыт применения огнезащитных покрытий в кабельном хозяйстве электростанций и сетей, и в апреле 2002 г. введен в действие отраслевой нормативный документ «Правила применения огнезащитных покрытий кабелей на энергетических предприятиях».
«Правила...» устанавливают основные требования к применению огнезащитных покрытий кабелей и предназначены для использования при проектировании, реконструкции, ремонте и эксплуатации кабельных сооружений. Один из разделов «Правил...» вводит термины и их определения в новой для энергетических предприятий области — Пк терморасширяющегося типа.
Обозначены и наиболее важные с точки зрения повышения пожарной безопасности области применения огнезащитных кабельных Пк. Это наиболее ответственные кабельные линии управления, защиты, автоматики, электропитания ответственных механизмов и оборудования, а также участки кабелей, где наиболее вероятны механические повреждения или воздействия тепловых и огневых источников. Уделено большое внимание организации работ по огнезащитной обработке кабелей. Определен порядок приемки, сформулированы требования к оценке качества огнезащитных работ. Подробно рассмотрены вопросы контроля толщины слоя огнезащитного кабельного покрытия на одиночных кабелях, пучках кабелей, обеспечивающего необходимую и достаточную эффективность Пк.
Краска огнезащитная на водной основе ВУП-2К. Предназначена для получения защитного ПК на кабельных линиях, образованных силовыми и контрольными кабелями, а также кабелями связи. Пк эластично, водостойко, проявляет высокую адгезию к различным оболочкам кабелей, кроме маслонаполненных. Предел распространения горения — не более 1,5 м, толщина Пк должна быть не менее 0,6 мм. Наносить краску можно при температуре более + 10 0С.
Огнезащитный состав ПК «Терма». Предназначен для огнезащитной обработки электрических кабелей, проводов и кабельных линий, кабельных переборок. Производят состав двух типов: А и Б. Тип А предназначен для кабельных переборок, тип Б — для прочих целей, указанных выше. Ориентировочный срок огнезащиты — до 15 лет.
Состав представляет собой двухупаковочную систему: в одной упаковке порошок, в другой жидкость.
Готовый состав наносят при температуре воздуха не ниже + 5 0С и относительной влажности воздуха не более 80 %. Толщина ПК должна быть не менее 1,2 мм.
Огнезащитный состав ПК. Предназначен для огнезащитной обработки электрических кабелей, проводов и кабельных линий, кабельных перегородок. Срок действия огнезащиты — до 5 лет.
Состав представляет собой двухупаковочную систему, состоящую из сухого компонента и пленкообразователя. Наносят состав в два слоя при температуре воздуха не ниже + 5 0С и относительной влажности не более 80 %.
Огнезащитная краска КЛ-1. Это водоразбавляемая краска, Пк из которой при толщине 0,8 мм обеспечивает требования НПБ 238-97. Может эксплуатироваться в условиях повышенной влажности неограниченное время без потери огнезащитных свойств.
«Протерм СЕ». Предназначена для кабельных коммуникаций. При толщине покрытия всего 0,5 мм коэффициент снижения длительных токовых нагрузок остается равным 1. Экспертным заключением РАО «ЕЭС России» эта ВК рекомендована на предприятиях электроэнергетики.
Огнезащитный состав ТОЗ-В1. Пк из него предназначены для эксплуатации внутри помещения.
Краска огнезащитная КОП-200. Представляет собой композицию из водной дисперсии полимеров и специальных добавок, обеспечивающих требуемые огнезащитные совйства. Выполнение норм пожарной безопасности обеспечивается покрытием толщиной 0,5 мм.
«Эндотерм ХТ-150». Двухупаковочная система: в одной упаковке находится раствор хлорсульфированного полиэтилена в сольвенте, в другой — сухая смесь, содержащая вспучивающийся графит, антипирены, минеральный наполнитель.
Пк, образующееся из этой ВК, обладают высокими (минимальный радиус изгиба без растрескивания 10 мм, относительное удлинение при разрыве 12 мм) эластичностью и адгезией к поливинилхлориду, полиэтилену, резине, т. е. ко всем тем материалам, из которых преимущественно изготавливают оболочки кабелей.
При формировании Пк толщиной 1,5±0,5 мм обеспечивается нераспространение горения, соответствующее категории А по ГОСТ 12176-89 (МЭК 332.4.3). Окрашивать этой ВК можно в интервале температур от –10 до +50 0С.
Эндотерм ХТ-150 может быть использован и для огнезащиты ССК, обеспечивая предел огнестойкости 1 час, деревянных, железобетонных конструкций, вентиляционных коробов, кабелей, изделий из пластика.
Разработана серия ВК под объединяющим названием «Огракс». Ниже приведены конкретные представители этих покрытий.
«Огракс-В1». Паста для защиты кабеля от пожара в помещениях. Необходимо формирование Пк толщиной 0,5 мм. Паста не содержит органических растворителей, что позволяет наносить ее в невентилируемых пространствах. После нагревания до 230–250 0С Пк вспучивается, толщина его увеличивается в десятки раз. Пк обладает хорошими адгезией и эластичностью. Наносить его толщиной более 1 мм не рекомендуется, так как затрудняется отвод теплоты от кабеля, что приводит к ускорению старения изоляции.
«Огракс-В». Паста для защиты кабеля от пожаров в помещении. Во всём подобна «Огракс-В1», но Пк из нее рекомендуется формировать толщиной 0,8 мм.
«Огракс-ВВ». Состав для защиты кабеля от пожара на открытом воздухе, а также во влажных помещениях. Свойства Пк, образуемых этой ВК, подобны формирующимся из пасты «Огракс-В»
Одним из элементов здания являются проходки через стены. Они должны быть устроены так, чтобы через них кабель можно было свободно протаскивать в обычных условиях. При пожаре же они должны наглухо перекрывать путь огню. Для обеспечеия таких требований предложены мастики ППВ и ПП-ВН, которые вспучиваются во время пожара, а также огнезащитная вспучивающаяся композиция ФК-75 на основе фенольной смолы, огнестойкого наполнителя и противотлеющей добавки.
Вспучивающиеся краски для огнезащиты воздуховодов и систем кондиционирования
Огнезащитный состав «Файрекс-300». Наносят с армирующей прослойкой из спецткани. Обеспечивает предел огнестойкости до 1,5 час. Изготовлен на неорганическом пленкообразователе. Пк, образующееся из него, предназначено для эксплуатации внутри помещения. Вспучивается при достижении температуры 120 0С.
Огнезащитное покрытие ОФП-НВ («Крат»). Оно повышает предел огнестойкости до 2,5 час.
Вспучивающиеся краски, предназначенные для огнезащиты кровель
Кровельные покрытия на большей части промышленных и жилых зданий выполнены из горючих битумных материалов. Защитить от огня всю поверхность таких кровель нереально. Однако для снижения пожарной опасности этого элемента здания предложено устраивать на кровлях противопожарные пояса, назначения которых — отсекать движущееся из-за горения битума пламя. Такие пояса изготавливают из различных огнезащитных материалов, в том числе и из ВК, например из огнезащитной кровельной мастики ОКМ. Это пастообразная масса серого цвета. Наносят ее в два-три слоя. При этом формируется ПК толщиной 3–4 мм. Наносить пасту можно лишь при температуре выше 5 0С и относительной влажности воздуха не более 85 %. По степени воздействия на человека относится к 3-му классу опасности.
Огнезащитный окрасочный состав ХТ-8000. Предназначен для защиты битумно-рубероидных кровель от выгорания. Наряду с этим он повышает гидроизолирующие свойства кровли. При его использовании отпадает надобность в гравийной засыпке кровли и нанесении светоотражающего слоя. Высокие огнезащитные свойства (класс горючести Г-1, распространение пламени — класс РП 1) сочетаются у ПК из этого состава с водо- и атмосферостойкостью (долговечность в условиях У-1 свыше 20 лет), высокой адгезией не только к битуму, но и к стали, бетону, древесине, многим материалам. Поэтому он рекомендован и для огнезащиты стальных, бетонных, деревянных конструкций. Попадая в зону возгорания, ПК из этого состава при температуре 400 0С увеличивается в объеме в 20 раз.
Битумные кровельные покрытия перед окрашиванием составом ХТ-8000 рекомендовано загрунтовать составом ХТ-7000 на основе хлорсульфированного полиэтилена.
Вспучивающиеся краски для огнезащиты оконных проемов
Силикатное стекло — основной ныне материал для заполнения оконных про-емов, негорючее. Однако к огню и тепловому удару оно неустойчиво. При пожаре стекло — обычно наиболее быстро разрушающийся элемент ограждения. Следствием разрушения является поступление в очаг пожара свежего воздуха и образование осколков, которые могут травмировать как обитателей горящего здания, так и пожарных. Поэтому вызывает удивление то, что в России повышению огнестойкости стеклянных ограждений до сих пор внимание почти не уделяется. Среди отечественных ВК нет ни одной, предназначаемой для стекол. Нет и норм пожарной безопасности для этого элемента ограждения. За рубежом ВК для огнезащиты силикатных стекол уже производятся.
Литература
1. Пожарная безопасность. 2003, №3, с. 73.
2. ГОСТ 30247-94. «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость».
3. Страхов В. Л., Крутов А. М., Давыдкин Н. Ф.Огнезащита строительных конструкций. /Под ред. Ю. А. Кошмарова. — М.: Информационно-издательский центр «Тимр», 2000, с. 443.
4. Романенков И. Г., Левитес Ф. А. Огнезащита строительных конструкций. — М.: Стройиздат, 1991, с. 320.
5. Рекомендации по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре. / НИИ бетона и железобетона. — М.: Стройиздат, 1979, с. 21.
6. Способы и средства огнезащиты древесины (Руководство). — М.: Изд-во Всесоюзного НИИ пожарной обороны, 1985, с. 57.
| Автор: В. А. Войтович Дата: 11.08.2005 Журнал Стройпрофиль 5-05 Рубрика: безопасность. огнезащита Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |