Все об огнезащитных материалах

Пожары являются настоящим бедствием, которое несет очень серьезные проблемы – убытки собственности и риски для здоровья человека. Выходящая из-под контроля стихия часто лишает людей имущества, разрушая до основания даже те конструкции, которые воздвигались из металла. Поэтому в современном строительстве необходимым является применение огнезащитных материалов, что дает возможность свести к минимуму ущербы от возгорания, уменьшив его локализацию и сохранив целостность здания. С развитием строительных технологий, ассортимент продукции существенно расширился, что позволило защищать от пагубного воздействия огня различные конструктивные элементы и части сооружений.

Огнезащитные материалы необходимы для того, чтобы увеличить время достижения максимальной критической температуры деревом, металлом, бетоном или прочими конструкциями. Для каждого из видов материалов существуют свои типы огнезащитных покрытий. В качественной защите нуждаются:

• бетон и изделия из железобетона – несмотря на то, что они практически не горят, при особо интенсивных и длительных воздействиях высоких температур, наступает их деформация и нарушение структуры;
• несущие стальные конструкции – при воздействии открытого огня даже в течении 10-15 минут, металл способен потерять свои характеристик прочности, что приводит к разрушениям;
• кровельная поверхность – так как часто в качестве изоляционных материалов тут применяется горючий битум, полиэтилен, дерево и другие вещества, то проведение качественной огнезащиты является эксплуатационной необходимостью;
• воздуховоды и вентиляция – как правило, именно по данным инженерным коммуникациям происходит распространение пламени, поэтому их защита даст возможность уменьшить негативные последствия пожаров;
• деревянные конструкции – пожарная защита является обязательной и установленной нормативными актами. Это касается несущих конструкций зданий, изготавливаемых из дерева;
• дверные проемы и окна – это связано с тем, что при их монтаже обычно используется пена, которая не препятствует распространению пламени;
• электрическая проводка – также важный момент, так как замыкания могут привести к еще более серьезным последствиям.

Таким образом, все перечисленные, а также и многие другие конструкции нуждаются в том, чтобы им была обеспечена эффективная защита от огня.

Например, для металлических конструкций, которые являются стойкими к огню, но теряют свойства уже при достижении температуры в +450 С, используются материалы, обеспечивающие 5 группу огнезащитной эффективности металлов, а для дерева – 1 группу. Этого обычно всегда хватает, так как в 99% случаев пожар не длится более 50 минут в отдельно взятом помещении, а на протяжении этого времени все, что могло сгореть, выгорает.

Как правило, защита древесины, металла и прочих материалов производится за счет использования специальных огнезащитных покрытий, имеющих непрозрачную текстуру и внешне похожих на простые краски. Полученная таким образом поверхность обладает незначительной толщиной, массой и, как правило, не создает особой нагрузки на строительную конструкцию. Кроме того, огнезащитные покрытия могут выполнять и декоративные функции.

Составы данного типа делятся на две группы – вспучивающиеся и невспучивающиеся. Главным отличительным свойством последних является тот факт, что при достижении предельных температур, они способны увеличиваться в десятки раз, что приводит к равномерному распределению температуры и предоставляет дополнительное время для эвакуации и тушения огня. Кроме того, в зависимости от химической структуры, многие огнезащитные покрытия провоцируют реакцию, результатом которой является их разложение и погашение значительной доли тепловой энергии. Именно такая пена способна предохранять различные конструкции от разрушения.

Правильный выбор материалов

Для того, чтобы повышать показатели огнестойкости материалов, используются специальные средства – антипирены. Это компоненты, которые добавляются в органические материалы для повышения защиты от огня. Их использование основано на расплавлении легкоплавких компонентов при воздействии огня на обработанный материал (соли фосфорных кислот, бура, аммофос, диаммоний и другие), а также на разложении веществ при нагревании. При этом определенный процент тепловой энергии расходуется на их плавление, а часть солей, которые выделяются при разложении – гасят пламя.

Антипирены:

• препятствуют возгоранию и тлению обработанного материала;
• защищают от коррозии;
• имеют долговременное действие;
• не увлажняют дерево;
• не выделяют токсичных веществ;
• не портят лакокрасочное покрытие дерева;
• обеспечивают максимальный уровень (самостоятельно или вместе с вводимыми в составе одного раствора антисептиками) биостойкости пропитываемых материалов;
• не создают затруднения при механической пропитке материалов;
• не влияют на свойства обработанных поверхностей.

Одним из наиболее эффективных антипиренов является диаммоний фосфат, который при прогреве способен выделять окись фосфора, что покрывает древесину защитной пленкой. Для улучшенной защиты деревянных изделий от огня и плесени, в антипирены могут быть добавлены антисептики (например, фтористый натрий), которые не снижают их огнезащитных характеристик.

Деревянные постройки во время сильных пожаров значительно уменьшаются в объеме, и происходит это в результате обугливания. Наблюдается резкая потеря запаса прочности, что, в свою очередь, в 90% случаев может привести к обрушениям. Железобетонные конструкции относятся к категории самых прочных и долговечных, однако, несмотря на это, их поведение при пожарах также неоднозначно. Лимит пожарной стойкости железобетонных изделий определяется многими факторами: типом пожара и применяемых бетонных составов, заполнителей и арматур, толщиной защитных слов в бетоне, влажностью и загруженностью бетона.

Если пожар уже развился, температурные показатели в зоне горения, как правило, превышают +1000 °С. В подобных условиях части несущих узлов могут испытывать существенные тепловые напряжения, а местная температура отдельных элементов данных сооружений может превышать критические пределы огнестойкости и привести к их деформации. Необходимость осуществления комплекса огнезащитных работ от опасных воздействий высокой температуры является очевидной и соответствует требованиям строительных норм и правил.

Они регулируют, что различные строительные конструкции, изготовленные из металла или дерева, в том числе несущие элементы сооружений, междуэтажных перекрытий и других частей, должны обладать пределом огнестойкости, который соответствует их функциональному назначению. На сегодняшний день большинство огнезащитных материалов отличается:

• простотой и технологичностью нанесения;
• ремонтопригодностью покрытий;
• длительностью эксплуатации;
• относительно невысокой стоимостью;
• высокой эффективностью в работе.

Огнезащитные материалы используются в тех случаях, если достижение необходимого предела огнестойкости строительных конструкций или характеристик пожарной опасности стройматериалов является технически невозможным или экономически не выгодным. На сегодняшний день существует большой выбор различных материалов (красок, лаков, штукатурок, матов из негорючих материалов) и способов для качественного повышения огнезащиты строительных конструкций.

Противопожарные пасты и штукатурки

Огнезащитные покрытия могут наноситься посредством обмазки, напылением или другим механическим способом. Они могут представлять собой пасты или штукатурки, слой которых обычно не превышает 5-10 мм, в штукатурок – 20-45 мм. Главным отличием данных материалов от простых цементно-песчаных шпаклевок и сухих строительных смесей, является отсутствие в составе портландцемента и кварцевого песка. Это связано с тем, что указанные два материала при воздействии температурного режима свыше 500 С начинают разлагаться. При попытке тушении огня водой, происходит обратная химическая реакция – гашеная известь прорывает верхний слой, в результате чего появляются трещины и вздутия, которые способствуют попаданию пламени внутрь конструкций.

Огнезащитные пасты и штукатурки изготавливаются на основе:

• силикатного стекла;
• гипса;
• глиноземистых и пуццолановых цементов;
• вермикулита, перлита, трепела, диатомита, пемзы и других (в качестве заполнителя);
• каолиновой ваты, асбеста и различных видов минеральных волокон (связующие).

Самые простые пасты производятся с применением местной «тощей» глины в смеси с водными растворами сульфитно-дрожжевого щелока (СДЩ). Большей эффективностью отличаются те пасты, которые имеют в составе вермикулит, перлит или каолиновую вату – они поэтому и добавляются в противопожарные двери в качестве огнестойкого наполнителя.

Что касается эстетической стороны вопроса, то в отличие от тех же пропиток и лаков, они скрывают текстуру древесины, поэтому практически не применяются в интерьере. Однако деревянные дома – это не только интерьеры: существует масса конструкций, скрытых от глаз. Поэтому пасты чаще всего используются на чердаках, в подвалах, подсобных помещениях и других.

Совет: как уже говорилось, они не содержат в составе портландцемента и кварцевого песка. Поэтому, если продавец в магазине уверяет, что состав подходит для дерева, но содержит указанные вещества, такой продукт не подходит для древесины.

Наносятся огнезащитные пасты и штукатурки при помощи валиков, кистей, а также распылителей. Как и в случае с лаками, необходимо очень тщательно подготовить поверхности. Даже небольшие объемы пыли могут ухудшить адгезию с деревом, что приведет к снижению эффективности. Как правило, наносятся они в два слоя – являются полностью экологичными и не содержащими в составе токсичных веществ.

Огнезащита из сборных элементов

Кроме традиционных «мокрых» методов огнезащиты, существуют и более прогрессивные технологии, которые основаны на использовании облегченной облицовки. К ним относятся:

• минераловатные;
• вермикулитперлитосодержащие;
• асбестовые;
• гипсоволокнистые и другие материалы.

Изделия из минеральной ваты используются не только в качестве теплоизоляционного материала или шумозащиты. Благодаря особой структуре и физическим свойствам волокон горных пород, такие материалы способны выдерживать нагревание до +1000 С. Они остаются целыми, так ка не имеют четкой системы сцепки друг с другом, что обеспечивает прочность и одновременную огнезащиту.

Благодаря высокой температурной стойкости и небольшому количеству связующих элементов (не более 1,7%) они успешно применяются в качестве огнезащитного материала между дверными полотнами и для зданий любого типа. Кроме того, они также могут быть использованы для противопожарной изоляции труб – благодаря простоте обработки, их можно легко отрезать и одеть на такие конструкции, после чего склеиваются силикатным клеем и крепятся скобами.

Совет: наибольшую эффективность огнезащитных минеральных материалов можно получить, если комбинировать их с другими – например, пропитками или пастами.

Что касается асбестовых материалов, до данные вещества относятся к разновидностям гидросиликатов, которые легко расщепляются на тонкие волокна. Продукция на основе асбеста широко используется в качестве теплоизолятора при производстве различного промышленного оборудования, асботекстолита и прорезиненной ткани.

Также особую популярность на современном рынке огнезащитных материалов получили гипсоволокнистые. Они обеспечивают не только звукоизоляцию и защиту от теплопотерь, но также и качественную пожарную защиту. Гипсокартонные листы, которые изготовлены по ГОСТам, могут быть использованы при возведении или ремонте сооружений любых типов. Они отличаются простой установки, идеально ровной поверхностью и красивым внешним видом.

Кроме того, в современной Европе и Америке высокой востребованностью в качестве материала для огнезащиты металла, бетонов и железобетонных конструкций, получили плиты из вермикулита, перлита и минерального волокна. Они дают возможность достижения порога огнестойкости до 3 и более часов, отличаются низкой стоимостью и простотой использования.

• Вермикулит – это вспученный пористый материал, который получается при нагреве под воздействием особо высокой температуры гидратированной биотитовой и флогопитовой слюды. показатели насыпной плотности данного вещества (с фракцией 1 или 2 мм), составляют около 120-160 кг/м3, а теплопроводности – 0,05-0,07 Вт/(м*К). Это самый термостойкий из всех широко используемых наполнителей, так как может выдерживать воздействия до +1400 С.
• Перлит представляет собой вещество, которое получается в результате вспучивания природного водосодержащего стекла. В качестве основы для огнезащитных плит, заполнителей штукатурок и паст, он используется во фракции до 2,5 мм с плотностью до 150 кг/м3. Теплопроводность сухого перлита 0,05-0,07 Вт/(м*К), а температура, которую он может выдерживать – +800-1000 С.

Если сравнивать теплофизические свойства вермикулита и перлита, то на первый взгляд однозначное преимущество в качестве заполнителя для огнезащитного материала именно у вермикулита, однако это не так. Он более стоек в химическом отношении и практически не подвержен гидратации в составе цементного геля, то есть является пассивным материалом. Элементы же перлита частично подвергаются гидратации в растворах и принимают участие в образовании цементных камней, в результате чего взаимная их адгезия существенно выше. Кроме того, показатели насыпной плотности перлита значительно ниже, что дает возможность уменьшать его объем для достижения той же плотности. В результате этого, даже при комнатной температуре перлит и вермикулит имеют приблизительно одинаковую прочность, с увеличением температуры до 800-1000 оС преимущества перлита становятся более выраженными и разница в прочности может достигать десятков и даже сотен раз. Перлит не имеет выраженной склонности к образованию трещин при высокой температуре.

Негорючие ткани и обои

В качестве огнезащитного материала также могут быть использованы обои и специальные ткани. Стекловолокнистые обои представляют собой декор нового поколения, который отлично справляется и с пожарной защитой. Это экологически чистый и природный продукт, не содержащий в своем составе токсических и вредных для здоровья человека веществ.

Стекловолокнистая нить изготавливается из натурального сырья: в ее состав входит исключительно кварцевый песок. Покрытие для стеновых конструкций, изготовленное таким способом, имеет ряд технико-эксплуатационных преимуществ. Стекловолокнистые обои используются для современной отделки стен офисных, общественных зданий, банковских помещений и магазинов. Они отличаются:

• полной экологичностью, удобством в работе, возможностью мытья и обработки;
• отлично скрывают усадку здания – воспринимают деформацию любой степени;
• применяя на шве специальные самоклеющиеся ленты при окраске, можно полностью их скрыть;
• они могут быть белыми и цветными, отличаются высокими показателями плотности и прочности.

В основе таких обоев лежат специальные нити из стеклянного волокна. Изделия могут быть как однослойными так и двухслойными (стекловолокно спрессовано с бумажной подложкой). За границей такие обои используются уже более полвека, однако у нас они только начинают занимать свою нишу в сегменте декоративных и огнезащитных материалов. Высокие показатели эксплуатации обеспечены технологией их изготовления – стеклянное волокно подвергается обработке под воздействием температуры около +1200 С, после чего формируют в пряжу и ткут. К основным их свойствам можно отнести огнестойкость, газопроницаемость, водонепроницаемость, а также стойкость к щелочам и кислотам. Они наклеиваются на очищенные от грязи поверхности бетона и кирпича, гипсокартон, ДВП, фанеру, дерево или металл.

Что касается негорючих тканей, то их применение также очень широко распространено на сегодняшний день. Это связано с тем, что необработанные материалы часто являются причиной возгорания в жилых и общественных зданиях. Данные ткани являются абсолютно пожаробезопаными, так как изготавливаются из специального волокна, представляющего собой модифицированные полиэфиры, низкая возгораемость которых обусловлена молекулярным составом материала. Именно благодаря этому, ткани из таких волокон постоянно сохраняют свои огнезащитные характеристики в процессе многолетнего использования, несмотря на многократную стирку, чистку, высокие нагрузки и прочие воздействия.

Чаще всего такие ткани используются в общественных помещениях -больницах и домах престарелых, детских садах и школах, театрах и концертных залах, кафе и ресторанах, гостиницах и казино. Широкое применение они также получили и в отделке интерьеров транспортных средств: кресел и отделки салона автомобилей, в авиатранспорте и железнодорожных составах. В жилых домах они тоже могут использоваться – трудновозгораемые предметы обеспечат должный уровень пожарной безопасности. Их преимущества:

• широкий цветовой и фактурный ассортимент;
• простота ухода;
• короткий цикл стирки;
• устойчивость к различным негативным воздействиям;
• сохраняют цвет;
• обладают воздухопроницаемостью;
• не гниют и не покрываются плесенью;
• совершенно экологичны и не токсичны.

Выбирать огнезащитные материалы необходимо, исходя из их химического состава и области применения. Некорректно подобранное средство может не только не снизить риски, но также и усугубить ситуацию при возникновении опасности.

Ну и напоследок полезное видео на тему огнезащитных материалов, тест семи самых популярных огнезащитных составов древесины.