Огнестойкость строительного элемента с интумесцентной огнезащитой: стандартная оценка и экспресс-анализ

Введение. Рассматривается проблема оценки огнестойкости строительных конструкций с интумесцентной огнезащитой. Для получения достоверных результатов нужно проводить огневое испытание только после полной готовности интумесцентного покрытия на объекте. Такой подход позволит выявить низкое качество материала и предотвратить обрушение при возможном пожаре. Цель исследования — испытание экспресс-анализа интумесцентных покрытий в сравнении со стандартными методами оценки огнестойкости.

Материалы и методы. Исследовались элементы строительных конструкций, покрытые огнезащитной интумесцентной краской Defender M Solvent с различным содержанием разбавителя. Огнестойкость покрытий определяли двумя методами. Первый – экспресс-анализ. Фиксировались следующие показатели:

– общий вид пенококса (ПК);

– коэффициент вспучивания;

– прочность ПК на сжатие и на сдвиг-отрыв приграничного слоя.

Второй – стандартный подход согласно требованиям ISO 834–75 (ГОСТ 30247.0–94). Показатели:

– время достижения критической температуры;

– критический прогиб при нагревании.

Результаты исследования. Кроме заявленных выше показателей тестирование учитывало также количество разбавителя. Рассматривались коэффициент вспучивания ПК, сила сжатия ПК, предел прочности и плотность. Выявленные закономерности систематизированы в табличном виде. Полученные показатели сопоставлялись с техническими требованиями к материалу. Зафиксирован период, в течение которого стальная подложка образца достигает критической температуры. Установлено, что с увеличением этого времени повышается коэффициент вспучивания защитного слоя (ПК) и его прочности на сдвиг-отрыв. Одновременно уменьшаются значения прочности на сжатие и плотности ПК. При разбавлении интумесцентной краски сверх нормы ухудшаются параметры огнезащиты и не достигается предел огнестойкости R45. Итоги изысканий визуализированы в виде диаграмм. Они подтверждают, что экспресс-анализ позволяет обоснованно судить о пригодности или непригодности краски для огнезащиты, если требуемый предел огнестойкости – R45.

Обсуждение и заключения. В сопоставлении с результатами применения стандартных методик подтверждена эффективность методики экспресс-анализа и корректность результатов оценки интумесцентной огнезащиты. В условиях стройки экспресс-анализа ПК будет достаточно для определения качества интумесцентного огнезащитного покрытия.

1. Lucherini A., Maluk C. Intumescent coatings used for the fire-safe design of steel structures: A review. Journal of Constructional Steel Research. 2019;162:105712. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.105712

2. Wail E.D. Fire-Protective and Flame-Retardant Coatings — A State-of-the-Art Review. Journal of Fire Sciences. 2011;29(3):259–296. https://doi.org/10.1177/0734904110395469

3. Голованов В.И., Крючков Г.И. Оценка огнестойкости стальных конструкций при нормируемых температурных режимах пожаров. Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2021;3:52–60. https://doi.org/10.25257/FE.2021.3.52-60

4. Dreyer J.A.H., Weinell C.E., Dam-Johansen K. et al. Review of heat exposure equipment and in-situ characterisation techniques for intumescent coatings. Fire Safety Journal. 2021;121:103264. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.103264

5. Lucherini A., Maluk C. Assessing the onset of swelling for thin intumescent coatings under a range of heating conditions. Fire Safety Journal. 2019;106:1–12. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2019.03.014

6. Ng Y.H., Dasari A., Tan K.H. et al. Intumescent fire-retardant acrylic coatings: Effects of additive loading ratio and scale of testing. Progress in Organic Coatings. 2021;150:105985. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105985

7. Андрюшкин А.Ю., Цой А.А., Симонова М.А. Об основных предпосылках метода испытаний огнезащитных покрытий в высокотемпературных газовых потоках. Проблемы управления рисками в техносфере. 2016;1(37):39–46.

8. Акулов А.Ю., Аксенов А.В. Огнезащитные покрытия на основе минеральных термостойких заполнителей для металлоконструкций нефтегазового комплекса. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2011;1:66–70.

9. Рудакова Т.А., Евтушенко Ю.М., Григорьев Ю.А. и др. Пути снижения температуры пенообразования в системе полифосфат аммония-пентаэритрит в интумесцентных системах. Пожаровзрывобезопасность. 2015;24(3):24–31.

10. Zeng Y., Weinell C.E., Dam-Johansen K. et al. Exposure of hydrocarbon intumescent coatings to the UL1709 heating curve and furnace rheology: Effects of zinc borate on char properties. Progress in Organic Coatings. 2019;135:321–330. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.06.020

11. Lucherini A., Giuliani L., Jomaas G. Experimental study of the performance of intumescent coatings exposed to standard and non-standard fire conditions. Fire Safety Journal. 2018;95:42–50. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2017.10.004.

12. Zhang Y., Wang Y.C., Bailey C.G. et al. Global modelling of fire protection performance of an intumescent coating under different furnace fire conditions. Journal of Fire Safety. 2013;31:51–72. https://doi.org/10.1177/0734904112453566.

13. Morys M., Illerhaus B., Sturm H. et al. Size is not all that matters: Residue thickness and protection performance of intumescent coatings made from different binders. Journal of Fire Sciences. 2017;35(4):284–302. https://doi.org/10.1177/0734904117709479

14. Omrane A., Wang Y.C., Göransson U. et al. Intumescent coating surface temperature measurement in a cone calorimeter using laser-induced phosphorescence. Fire Safety Journal. 2007;42:68–74. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2006.08.006

15. Гравит М.В. Оценка порового пространства пенококса огнезащитных вспучивающихся покрытий. Пожаровзрывобезопасность. 2013;22(5):33–37. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19419639 (дата обращения: 10.04.2023).

16. Morys M., Illerhaus B., Sturm H. et al. Revealing the inner secrets of intumescence: Advanced standard time temperature oven (STT Mufu+)-μ-computed tomography approach. Fire and Materials. 2017;41(8):927–939. https://doi.org/10.1002/fam.2426

17. Maluk C., Bisby L., Krajcovic M. et al. A Heat-Transfer Rate Inducing System (H-TRIS) Test Method. Fire Safety Journal. 2019;105:307–319. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2016.05.001

18. Мартынов А.В., Греков В.В., Попова О.В. Некоторые причины нарушения качества интумесцентных покрытий. Безопасность труда в промышленности. 2020;11:69–75. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2020-11-69-75

19. Мартынов А.В., Попова О.В., Греков В.В. Нестандартные методы оценки качества интумесцентных покрытий. Безопасность труда в промышленности. 2021;6:15–20. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-6-15-20

20. Мартынов А.В., Греков В.В., Попова О.В. Комплект средств измерений для экспресс-анализа интумесцентной огнезащиты на строительном объекте. Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2021;3:61–68. https://doi.org/10.25257/FE.2021.3.61-68