УДК 624.014:699.812.2
О.Н. Гвоздева
Отряд государственной пожарной службы №2,
пожарная часть №20, г. Магнитогорск
Строительные конструкции из металла являются негорючими, но в условиях пожара они быстро нагреваются и теряют свою несущую способность уже через 15 мин. В тех случаях, когда требуемый предел огнестойкости конструкции превышает это значение, конструкции подвергают огнезащите.
Задача огнезащиты металлических конструкций заключается в создании на поверхности конструкции теплоизолирующих экранов, выдерживающих воздействие высоких температур (до 1100 оС) и непосредственное воздействие огня. Такие экраны позволяют замедлить прогревание металла и сохраняют несущую способность конструкции. Конструктивные решения по обеспечению огнезащиты металлических конструкций разнообразны. Наиболее традиционными методами огнезащиты металлических конструкций являются: использование кирпичной обкладки, обетонирование, оштукатуривание цементно-песчаным раствором, легкими штукатурными растворами на основе пористых заполнителей, облицовка гипсокартонными, гипсоволокнистыми и асбестоцементными листами, облицовка стальными листами в сочетании с минеральной ватой и минераловатными плитами, нанесение фосфатных составов и вспучивающихся красок (табл.1).
Из вышеперечисленных методов, обкладка кирпичом и оштукатуривание приводит к утяжелению строительных конструкций, к увеличению трудозатрат и, как следствие, к удорожанию строительства; окраска не позволяет значительно повысить огнестойкость и является дорогостоящим методом; производимые обмазочные материалы также являются дорогостоящими и труднодоступными.
За последние три десятилетия, вспучивающиеся огнезащитные покрытия получили широкое применение во многих странах. Это объясняется их низкой теплопроводностью в условиях пожара вследствие образования мелкоячеистого слоя покрытия, который затрудняет прогрев металла. При вспучивании происходит размягчение связующего с одновременным эндотермическим разложением антипиренов и газообразователей, что обуславливает огнезащитные свойства вспучивающегося покрытия и повышение предела огнестойкости металла до требуемых величин. В качестве вяжущего для огнезащитных покрытий широко применяют растворимое стекло, которое обладает высокой температуроустойчивостью и активностью по отношению к заполнителям. Растворимое стекло является одним из наиболее перспективных и доступных вяжущих для изготовления огнезащитных составов высокой прочности при низкой плотности (200 – 300 кг/м3). Огнезащитные покрытия на основе жидкого стекла имеют высокую адгезию к металлам. В огнезащитных составах на основе растворимого стекла, в качестве заполнителей используют пористые заполнители, волокнистые материалы, отвердители растворимого стекла, добавки.
В качестве отвердителя растворимого стекла используют нефелиновый шлам, феррохромовые и феррованадиевые шлаки, кремнефтористый натрий, ортофосфорную кислоту и др. Добавки глинозема, шамота, магнезита, молотого доменного шлака повышают огнеупорность и снижают усадку огнезащитных составов.
Последние исследования по созданию огнезащитных вспучивающихся покрытий продолжались в направлении расширения ассортимента и повышения эксплуатационных качеств покрытий.
Традиционно для обеспечения теплоизоляционных качеств покрытия в исходную рецептуру вводят вспученный перлит, вермикулит, полые фосфатные микросферы, сажу, отходы пенополиуретана и пенополистирола, асбестовые, каолиновые, минеральные и стеклянные волокна. В конце 80 г. были разработаны новые огнезащитные составы на основе мелема (ВПМ 2),расширяющегося графита (модифицированный ВПМ 2) и факкора (ВПМ-3) [3].
Мелем, выполняет функции термостойкого наполнителя, так как, его термические превращения сопровождаются образованием более конденсированной структуры, устойчивой к разложению до температуры более 700 С. Это очень важно для устойчивости вспененного угольного слоя к длительному воздействию высоких температур. Вместе с тем изменение его химической структуры сопровождается газовыделением, способствующим вспучиванию покрытия. Учитывая последнее свойство мелема, возникли предположения — о возможности использования в качестве заменителя мелема, термически расширяющихся графитов [2]. Вспучивающийся графит образуется при обработке природного графита сильными кислотами. После отмывки и просушки он представляет собой по внешнему виду продукт, мало отличающийся от графита. Однако в процессе нагрева происходит его бурное увеличение в объеме, сопровождающееся отщеплением присоединившихся кислотных групп, раскрывающих слоистую структуру кристаллов. Свойство вспучивания графита с образованием устойчивого к воздействию высокой температуры остатка, обусловило возможность замены им мелема при одновременной корректировке рецептуры по содержанию остальных компонентов.
Факкор поглощает тепло в интервале 199-412 оС [3]. При взаимодействии пламени вспучивание данного огнезащитного покрытия происходит более интенсивно, поэтому для достижения одинаковой огнестойкости металлических конструкций (0,75ч) расход покрытия ВПМ-3 в 1,5 раза меньше, чем покрытия ВПМ-2.
Однако, недостаточное производство антипирена факкор, также как и мелема, сдерживает требуемый выпуск вспучивающихся огнезащитных покрытий ВПМ-3 [3], ВПМ-2,.
Целью настоящего исследования является разработка огнезащитных составов на основе доступного и дешевого сырья.
В ходе работы был разработан состав огнезащитного покрытия на основе жидкого стекла (68%), смеси вспученного вермикулита (23%) и асбеста хризолитового (2%). Активизатором твердения использовали кремнефтористый натрий (7% от массы жидкого стекла).
Эксплуатационные свойства полученного состава в сравнении с используемым в настоящее время ОФП – МВ при толщине покрытия металла 5 мм приведены в табл. 2.
Из табл.2 видно, что полученный состав имеет меньшую прочность, вызванную низкой прочностью вспученного вермикулита. Высокая огнестойкость разработанного состава обусловлена тем, что в процессе испытания под действием высокой температуры происходит вспучивание жидкого стекла, а волокна асбеста в результате объемного армирования не позволяют отшелушиваться вспученному покрытию. Повышенная теплопроводность разработанного состава обусловлена тем, что при испытании на теплопроводность использовали образцы с непоризованным вяжущим.
Список используемых источников
- Рекомендации применению огнезащитных материалов и составов для металлических конструкций // ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, М.: 1988
- Патент Австрии № 330320 НКИ3 22д 1/05
- А.С. 1130586 СССР. Огнезащитный состав.
