Огнезащитные покрытия

При введении в эксплуатацию строительные конструкции и сооружения подвергаются проверке на огнестойкость. Это условие является обязательным, так как при термическом воздействии меняются свойства и технические характеристики строительного сырья и материалов. Длительное воздействие высоких температур может привести к утрате прочности и других свойств материалов, которые будут снижать несущую способность объектов и в результате могут привести к трагическим последствиям, угрожающим человеческой жизни и здоровью, нарушению экологического фона. Во избежание подобного, а также для предотвращения порчи стройсырья и крушения конструкций, прибегают к ряду мер, нацеленных на обеспечение безопасности. Для этого применяются различные способы огнезащиты, способные противостоять длительным и интенсивным термическим нагрузкам.

Технологии защиты

Изоляция стройматериалов от разрушительного действия термических факторов – основная задача мер огнезащиты. Есть две технологии, которые применяются при проектировании сооружений ради их термозащиты:

1. Механические методы (обычно, это применение облицовочных материалов).
2. Методы физико-химические, в ходе которых поверхности обрабатываются огнезащитными составами.

Вторые, в свою очередь, подразделяются на:

• пассивные, не способные при повышении температурного режима менять свой агрегатный вид, но обеспечивающие благодаря своим физическим и химическим особенностям защиту материалов;
• активные – покрытия, агрегатное состояние которых в процессе взаимодействия с огнем меняется, за счет чего образуется специальный термозащитный слой, обеспечивающий целостность основания.

Эти технологии и методы преследуют единую цель – создание термоизоляционного экрана, повышающего предельную способность конструкций противостоять высоким температурам. Лакокрасочные составы, которые относятся к категории активных физико-химических огнезащитных средств, производят в виде вспенивающихся (вспучивающихся) составов.

Специальные добавки

Существует 4 группы добавок с различными свойствами и составом, способных минимизировать вред от воздействия интенсивных термонагрузок, оказываемых на поверхности из металла или дерева:

1. Многоатомные спиртовые субстанции, в составе которых имеется длинная углеродная смесь (например, резорцин, крахмал, манит, пр.).
2. Кислоты природного происхождения либо, способные образовывать такие кислоты в условиях температурного режима свыше +100⁰С соединения (фосфорная, а также серная кислота и соли).
3. Органические производные карбоновой кислоты (амины) и аммиака (амиды).
4. Химические соединения с галогеносодержащими веществами в составе.

ЛКМ, вспенивающиеся для защиты от огня

Принцип действия вспенивающихся средств огнезащиты основан на процессе значительного увеличения защитного покрытия при нагреве (в 20-40 раз), которое в результате превращается в высокопористую углеродную субстанцию – пенококс. А ему, как известно, свойственна низкая теплопроводность.

Механизм формирования углеродной структуры из нанесенного покрытия с химической точки зрения представляет собой последовательный механизм:

1. 1 этап – термическая активация фосфатных групп.
2. 2 эт. – образование сложных соединений (полиолов).
3. 3 эт. – формирование углеродно-фосфорного гелеобразного вещества.
4. 4 эт. – завершающее образование углеродной субстанции.

Учитывая, что совокупность этапов образования из огнезащитного покрытия во вспененный каркас относится к процессам физико-химического характера, то следует брать во внимание не только свойства составляющих смесей (температуру кипения и кристаллизации, а также плавления каждого компонента), но и факторы деструкции. Для того, чтобы на завершающей стадии образовалась стабильная вспененная структура, нужно обеспечить активирование процесса газообразования между расплавлением и отвердеванием пленки. Учитывая все эти нюансы, подбирается подходящий состав огнезащитных покрытий так, чтобы в случае необходимости они смогли взаимодействовать в четкой последовательности и обеспечить тем самым образование огнезащитного углеродного каркаса (пенококса).

Компоненты составов

Огнезащитные покрытия состоят из следующих компонентов:

• Источника формирования карбонового основания. Углеродный каркас пенококса образуется за счет наличия в огнезащитных смесях полиолов (это спирты многоатомные) – и эффективным процесс образования углеродного скелета будет в том случае, если в молекулах спирта будет присутствовать длинная цепь из углеродов.
• Факторов дегидратации, определяющих скоротечность процесса коксообразования, от которого зависит темп формирования слоя с термоизолирующими свойствами, обусловленного присутствием гидроксидных групп полиолов в составе.
• Катализаторов, благодаря которым может в разы увеличиваться скорость развития углеродного слоя (такая функция обеспечивается кислотами, амидами, аминами).
• Пенообразователя, в качестве которого выступают амиды, аммиак и амины, а также элементы, образующиеся в процессе во время нагрева (азот, углекислый газ и другие).
• Добавок (наполнители, пигменты). От их присутствия в составе может зависеть толщина пенной субстанции. Но некоторые добавки в составе способны влиять на кинетические процессы образования коксового вещества не в пользу огнезащитных свойств покрытия (за исключением диоксида титана, который часто добавляется при производстве смесей для термозащиты материалов).
• Компонентов-образователей пленки, способных сохранять химико-физические, термопластичные и другие свои свойства на протяжении длительного срока службы (такими компонентами в составе обладают водно-дисперсионные смеси, ЛКМ на основе сополимеров винилацетата или ПВАД).

Широкую популярность приобрели покрытия для защиты от огня в строительной сфере. Обусловлен рост популярности и востребованности таких составов, в первую очередь, их преимуществами.

К ним можно отнести:

• Гарантированный эффект
• Отличные адгезионные способности с любой обрабатываемой поверхностью.
• Экономическая рентабельность.
• Декоративность.
• Высокие огнезащитные свойства.
• Простота и практичность применения.
• Комфортное нанесение.

Для оценки уровня эффективности огнезащитных смесей в условиях лаборатории организуются и проводятся тематические исследования. В ходе таких тестирований определяется огне- и термоустойчивость стройматериалов различного происхождения путем обработки их поверхности испытуемым составом с дальнейшим нагреванием сырья в особых печах с температурным режимом, приближенному к естественному во время пожара (при +300⁰С и выше). Без данных исследований невозможна дальнейшая реализация и тем более эксплуатация огнезащитного покрытия.