www.89.mchs.gov.ru

Оценка надежности вспучивающихся огнезащитных красок

Вспучивающиеся покрытия, известные с 80-х годов прошлого века, в настоящее время широко используются в качестве средств, повышающих степень огнестойкости конструкций зданий и сооружений, так как обладают высокой огнезащитной эффективностью и производительностью. При воздействии повышенных температур краска вспучивается, многократно увеличиваясь в объеме и образуя при этом пористый слой, наделенный теплоизоляционными свойствами.

Огнезащитная краска представляет собой полимерную матрицу с включением связующего, антипиренов и газообразующих агентов – вспучивающих добавок. Область их применения широка: повышение пределов огнестойкости металлических конструкций, снижение пожароопасности деревянных конструкций и кабельных изделий.

Параметры, характеризующие долговечность и качество

В принципе, основных всего два: адгезия (сцепление с предыдущим покрытием) и огнезащитная эффективность, представляющая совокупность теплофизических характеристик (теплопроводность, температуропроводность и др.) как самого материала, так и образующегося пенококса. В порядке убывания важности можно назвать следующие параметры:

• время высыхания (затвердевания) связано с реологическими закономерностями и пропорциями в рецептуре отвердителя (при наличии);
• другие физико-механические параметры, среди которых удар, твердость и эластичность;
• сохранение цвета, белесость, меление.

Обычно огнезащитные покрытия – белые с ненормируемым оттенком, но зачастую специальные условия эксплуатации либо желание заказчика вынуждают окрашивать конструкции в определенный цвет. Особо следует отметить, что огнезащитные краски содержат большое количество (5 – 20 %) диоксида титана, что не позволяет проводить их интенсивную колеровку, не снижая при этом огнезащитные свойства. В итоге возможно получить только материалы светло-пастельных оттенков.

Как правило, современные вспучивающиеся покрытия, если соблюдать все инструкции, способны сохранять свои эксплуатационные свойства в течение 5 – 10 лет.

Факторы, влияющие на снижение надежности

В первую очередь необходимо рассматривать сами условия, при которых эксплуатируются конструкции. К примеру, применение материалов, не предназначенных для проведения работ в зимний период, в условиях низкой температуры среды и высокой влажности. Гидрофобные огнезащитные покрытия (легкие штукатурные смеси, огнезащитные обмазки с крупнодисперсным наполнителем) через месяц после нанесения за счет аккумулирования влаги, различных агрессивных паров и газов теряют свою огнезащитную эффективность на 50 – 100%.

аgudКроме того, эксплуатация красок в помещениях с блуждающими электротоками в большинстве случаев снижает их адгезию к металлу. Использование же материалов без специально нанесенного слоя финишного покрытия в промышленной среде (присутствие взвесей и сернистого газа) при атмосферных воздействиях (солнечная радиация, влага и т.д) негативно сказывается на огнезащитных свойствах (Рисунки 1 – 5).
Таким образом, при разработке огнезащитных составов необходимо оценивать влияние на свойства покрытий высокой и низкой температур, влажности воздуха, агрессивных паров и газов, атмосферных осадков.

Обычно при испытании вспучивающихся покрытий используются стандартные методы, разработанные для лакокрасочных материалов. Так, исследуются способность к влагопоглощению, физико-механических свойства (адгезия, удар, истирание и т.д.) в различных условиях эксплуатации с моделированием ускоренных испытаний.

Однако специальные требования, предъявляемые к данным составам, и их целевое назначение добавили в арсенал разработчиков новые инструментальные методы, такие как термический и рентгенофазовый анализ, исследование теплофизических характеристик – коэффицентов кратности вспучивания в зависимости от процентного содержания воды, рецептурных вариаций, исследование коэффициентов теплопроводности как покрытия, так и образующегося в результате температурных воздействий пенококса.

Для того чтобы оценить и спрогнозировать поведение того или иного огнезащитного состава, уже используемого или вновь разрабатываемого, по истечении конкретного срока эксплуатации необходим набор соответствующих показателей, о которых говорилось выше.

rhhsОни определяются путем отбора образцов огнезащитного покрытия непосредственно с объекта и сравниваются с данными, полученными после проведения исследований по методике искусственного старения. К примеру, при сравнении двух образцов огнезащитной краски «Терма»™ (контрольному и подвергшемуся искусственному старению, смоделированному на интервал в 15 лет) в ходе термического анализа было установлено, что полимерная матрица сохранила ингредиенты вспучивающейся композиции, и пики остались практически без изменений, что также позволяет говорить о сохранении огнезащитной эффективности покрытия. Такие работы проводятся для анализа огнезащитных покрытий, нанесенных на строительные конструкции действующих предприятий.

Как показал опыт аккредитованной лаборатории «МНИЦСиПБ» (Санкт-Петербург), в большей степени на огнезащитную эффективность состава влияют характеристики пор (их величина и плотность пенококса), распределение по размерам и данные термогравиметрического анализа – потеря массы и ее скорость при определенных фиксированных температурах, особенно в интервале от 100 до 600°С. Согласно данным, предоставленным лабораторией, в дальнейшем достаточно высокие показатели огнезащитной эффективности можно прогнозировать при кратности вспучивания в интервале 40 – 50 мм. Поры же должны оставаться мелкими и распределяться следующим образом: до 1 мм их количество не превышает 30%, количество пор более 2-х мм – не должно составлять менее 3%. Потеря массы образца покрытия в навеске при термогравиметрическом анализе не должна составлять менее 45% в интервале до 600°С.  Другая цель подобных исследований – определить надежность вышеуказанных составов при тепловом воздействии в зависимости от различного процентного соотношения компонентов, входящих в рецептуру огнезащитного материала.

3

На основании оценки реальных и экспериментальных данных (независимо от модели, фрагмента конструкции, подложки материала) с помощью дифференциально-термического анализа, значений эффективного коэффициента теплопроводности можно подтвердить сходность показателей и прогнозирования сроков эксплуатации, близких к реальным.

Проведенный теоретический анализ влияния различных факторов на огнезащитную способность покрытий позволяет учесть их при разработке составов и выполнении огневых испытаний в части химического и минералогического составов (принимая во внимание коэффициент теплопроводности матрицы), подбора вспучивающего компонента (для получения наибольшей кратности вспучивания) и формы пор (за счет исключения деформирования состава при огневом воздействии).

В настоящее время в аккредитованной лаборатории ООО «МНИЦС и ПБ» ведутся исследования в области прогнозирования сроков эксплуатации огнезащитных покрытий в зависимости от содержания примесей в промышленной среде и температурно-влажностных характеристик. Ведь огнезащитные вспучивающиеся покрытия как многокомпонентные сложные системы требуют особого внимания к соблюдению условий нанесения, хранения и эксплуатации.

Марина Викторовна Гравит, к.т.н., заместитель генерального директора ООО «МНИЦС и ПБ» по научно-техническому сопровождению особо сложных и уникальных объектов

Смотрите также

otdelka_lodgii

На Среднем Урале запускают производство огнестойкого утеплителя

В индустриальном парке «Богословский» (Краснотурьинск) в 2018 году появится завод по производству негорючей теплоизоляции из …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Ваше имя

Ваш e-mail

Контактный телефон