Огнезащита металлоконструкций: требования, способы и ошибки
Сталь не горит, но при пожаре быстро теряет прочность. Уже при температуре около 500 °C несущая способность стальных элементов снижается примерно вдвое, а незащищённая балка может обрушиться через 10–15 минут после начала интенсивного пожара. Именно поэтому нормы пожарной безопасности требуют защищать несущие металлоконструкции так, чтобы они сохраняли устойчивость в течение заданного времени — предела огнестойкости.
Рассказываем, как определяются требования к огнезащите, какие способы существуют и как избежать распространённых ошибок.
Что такое предел огнестойкости
Предел огнестойкости — время, в течение которого конструкция сохраняет несущую способность в условиях стандартного пожара. Обозначается буквой R с числом минут: R15, R45, R90 и так далее. Требуемый предел огнестойкости зависит от степени огнестойкости здания, которая в свою очередь определяется этажностью, площадью пожарного отсека и классом функциональной пожарной опасности.
Собственный предел огнестойкости незащищённой стальной конструкции составляет примерно 15 минут, а для тонкостенных элементов — ещё меньше. Если нормы требуют R45, R60 или R90, без огнезащиты не обойтись.
| Степень огнестойкости здания | Требуемый предел для колонн (ориентировочно) | Типичные объекты |
|---|---|---|
| --- | --- | --- |
| I | R120 | Многоэтажные общественные здания |
| II | R90 | Крупные склады и торговые центры |
| III | R45 | Небольшие производственные здания |
| IV | R15 | Одноэтажные склады малой площади |
| V | не нормируется | Временные и вспомогательные постройки |
Точные требования определяются проектом с учётом конкретных параметров здания. Таблица приведена для общего понимания.
Приведённая толщина металла
Скорость нагрева стального элемента зависит от его массивности. Массивный двутавр нагревается медленнее, чем тонкостенная труба. Для оценки используют приведённую толщину металла — отношение площади сечения к обогреваемому периметру. Чем она больше, тем меньший слой огнезащиты нужен для достижения заданного предела огнестойкости.
Поэтому при выборе огнезащиты конструктор и технолог рассматривают каждый тип сечения отдельно. Расход материала на колонну из массивного двутавра и на связь из лёгкого уголка может различаться в разы.
Способы огнезащиты
Тонкослойные вспучивающиеся краски
Наиболее популярный способ для промышленных и складских зданий. Краска наносится слоем от одного до нескольких миллиметров, а при нагреве вспучивается и образует пористый теплоизолирующий слой толщиной в десятки раз больше исходного. Покрытие выглядит как обычная краска, не утяжеляет конструкцию и позволяет сохранить архитектурный облик.
Вспучивающиеся составы обеспечивают пределы огнестойкости от R15 до R90, а некоторые системы — до R120. Для эксплуатации на улице или во влажных помещениях их защищают финишным покрытием.
Огнезащитные штукатурки
Составы на цементной или гипсовой основе с лёгкими наполнителями наносятся толстым слоем — от 10 до 60 мм. Они обеспечивают высокие пределы огнестойкости, устойчивы к механическим воздействиям, но значительно утяжеляют конструкцию и выглядят грубо. Применяются там, где эстетика не важна, а требования к огнестойкости высоки.
Конструктивная огнезащита
Облицовка конструкций огнестойкими плитами на основе гипса, вермикулита или минеральной ваты. Даёт предсказуемый результат, позволяет достичь высоких пределов огнестойкости, монтируется «сухим» способом. Недостаток — увеличение габаритов конструкций и трудоёмкость при сложной геометрии.
Обетонирование
Классический способ, при котором стальная колонна или балка заключается в бетонную оболочку. Применяется в многоэтажном строительстве, где огнестойкость должна быть максимальной, а сталежелезобетонные конструкции дают дополнительный выигрыш в несущей способности.
Нанесение в цеху или на объекте
Огнезащитные краски можно наносить в заводских условиях или на строительной площадке. Заводское нанесение даёт стабильное качество: контролируемые температура и влажность, удобный доступ ко всем поверхностям, точный контроль толщины. Однако при транспортировке и монтаже покрытие может повреждаться, и его придётся восстанавливать.
Нанесение на объекте позволяет избежать повреждений при монтаже, но требует создания подходящих условий: температура, влажность, защита от осадков, леса или подъёмники для доступа. Выбор зависит от размеров объекта, сроков и климатических условий.
Совместимость с антикоррозийной защитой
Огнезащитная краска наносится поверх антикоррозийного грунта, и они должны быть совместимы. Производители огнезащитных составов указывают перечень допустимых грунтов. Несовместимость может привести к отслаиванию огнезащиты или к тому, что при пожаре покрытие не вспучится как положено.
Ошибка, которая встречается регулярно: огнезащиту наносят на грунт, не указанный в документации производителя. Формально всё покрашено, но фактический предел огнестойкости не подтверждён.
Контроль качества
После нанесения огнезащиты проверяют толщину сухого слоя в нескольких точках каждого элемента, адгезию и отсутствие дефектов: пропусков, трещин, наплывов. Результаты оформляют актами. Для сдачи объекта нужны сертификаты на огнезащитный состав, проект огнезащиты с расчётом толщин и акты приёмки.
Эксплуатация и повторное обследование
Огнезащитное покрытие, как и любое другое, со временем стареет. Производители указывают гарантированный срок службы составов, обычно от 10 до 30 лет в зависимости от условий эксплуатации. В течение этого срока покрытие нужно периодически осматривать: проверять отсутствие отслоений, трещин, механических повреждений, следов намокания. Особенно уязвимы участки рядом с проездами погрузчиков, места крепления оборудования и зоны, где проводились ремонтные работы.
Если после монтажа инженерных систем к конструкциям приваривали кронштейны или сверлили отверстия, покрытие в этих местах обязательно восстанавливают тем же составом и с той же толщиной. Иначе локальный участок без защиты станет слабым звеном при пожаре. По окончании гарантийного срока проводят обследование покрытия и, при необходимости, его обновление — это дешевле, чем полное удаление и повторное нанесение огнезащиты.
Частые ошибки
- Огнезащита не предусмотрена в бюджете на стадии проекта, и её «добавляют» в конце, когда средства уже распределены.
- Толщина слоя рассчитана для одного профиля, а нанесена одинаково на все элементы.
- Покрытие повреждено при монтаже и не восстановлено.
- Не учтена несовместимость грунта и огнезащиты.
- Тонкослойная краска для внутренних помещений нанесена на уличные конструкции без защитного финиша.
Наш подход
Мы учитываем требования к огнестойкости на стадии проектирования конструкций. Иногда рациональнее увеличить сечение элемента и снизить расход огнезащиты, чем наносить толстый слой на тонкостенный профиль. После выбора системы мы рассчитываем толщины для каждого типа сечения, наносим огнезащиту в цеху или на объекте и передаём заказчику полный комплект документов для приёмки. Такой подход обеспечивает и безопасность здания, и прозрачность затрат.