Испытания огнезащиты для металлоконструкций
Металлоконструкциям, составляющим каркас зданий и сооружений, требуется надежная защита от огня. Рассмотрим ключевые этапы испытаний огнезащиты несущих металлических конструкций и процедуру определения ее эффективности.
Основные понятия
Огнезащита – это комплекс мер, направленных на предотвращение или замедление распространения огня и дыма. Она обеспечивает безопасность людей, сохранности имущества и позволяет эвакуироваться в случае пожара.
Огнезащита бывает:
- Пассивной – использование огнестойких материалов для отделки металлоконструкций, создания противопожарных перегородок.
- Активной – установка автоматических систем пожаротушения, дымоудаления и оповещения.
Правильная огнезащита – необходимое условие для безопасной эксплуатации зданий и сооружений. Она позволяет:
- Снизить риск пожара – огнестойкие материалы препятствует быстрому распространению огня.
- Обеспечить безопасность людей и имущества – огнезащита дает время эвакуироваться из горящего здания и предотвращает возникновение паники.
- Снизить материальный ущерб, сохранив имущество от дыма и огня.
Огнезащитные покрытия - это материалы, способные замедлять процесс горения. Их наносят на конструктивные элементы. Существует несколько основных типов таких покрытий:
- Краски – тонкослойные покрытия, легко наносятся, но обладают ограниченными по времени защитными свойствами.
- Штукатурки – толстослойные покрытия с лучшей огнестойкостью‚ чем краски. Применяются для внутренних и наружных работ.
- Плиты – изготавливают из негорючих материалов (минеральной ваты, гипсокартона). Обеспечивают высокую огнестойкость, но при их установке требуется дополнительный монтаж.
Выбор типа огнезащиты зависит от конкретных условий эксплуатации, требуемой нормативами величины огнестойкости и вида металлоконструкции.
Зачем проводят испытания огнезащиты
Чтобы оценить способность несущих конструкций из металла противостоять воздействию огня и тепла, нужно создать в лабораторных условиях подобие пожара и проверить, что будет с образцами при нагревании. Исследования помогут определить:
- за сколько минут материал или конструкция достигнет критической температуры нагрева;
- способность материала или конструкции предотвращать распространение огня и дыма;
- степень теплоизоляции, которую обеспечивает материал или конструкция;
- влияния огня на прочность и устойчивость металлоконструкции.
Нормативные требования к испытаниям огнезащиты изложены в двух ГОСТах:
- 30247.1-94 – в документе рассматривается порядок исследования огнестойкости несущих и ограждающих элементов зданий без детализации по материалам изготовления.
- 53295-2009 – стандарт определяет, какой должна быть огнезащита для стальных конструкций, и дает два метода расчета огнезащитной эффективности. Без соблюдения требований этого стандарта нельзя получить сертификат на огнезащитный материал. Результаты тестирования, проведенного по ГОСТ53295-2009, указывают в документации на средство.
Испытания огнезащиты металлоконструкций проводит аккредитованная лаборатория. После окончания проверки составляют протокол на огнестойкость и отчет об испытаниях.
Как определяют огнезащитную эффективность
Для определения огнезащитной эффективности проводят испытания на опытном образце. Цель мероприятия – узнать‚ сколько требуется времени‚ чтобы обработанный огнезащитой металл пришел в предельное состояние. Предельным состоянием металла считается потеря прочности или получение деформаций.
Оборудование
Во время испытаний используют особую установку. Основную ее часть составляет печь, в которой можно создать нужный температурный и огневой режим и смоделировать условия пожара. Внутри находится система фиксации, способная надежно удерживать образцы. Установка снабжена датчиками для измерения и регистрации параметров, в том числе температуры деформации и других показателей. Все данные записываются на фиксирующее устройство. Чтобы задокументировать процесс испытания ведется видеосъемка. Во время испытаний строго контролируется температурный режим внутри печи.
Испытанию подвергают два одинаковых образца. Согласно ГОСТ за образец берут стальные двутавровые колонны с профилем № 20. На них наносят огнезащитное средство, в точности соблюдая рекомендации производителя, включая подготовительные работы (очистку, грунтовку) и требования к толщине слоя покрытия.
В печи и на образцах закрепляют термопары, проверяют и отлаживают работу приборов. Затем опытный образец устанавливают в печи. Предварительно на нем измеряют толщину средства огнезащиты в 10 местах и выводят среднее арифметическое. Разница между средним арифметическим и толщиной слоя в любой из контрольных точек не должна превышать 20%.
На образце устанавливают три термопары, изготовленных из кабеля толщиной 0,75 мм. Для закрепления термопар используют зачеканивание – столярный метод, при котором в металле делают выемку с помощью молотка и чекана.
Одну термопару устанавливают на середину стенки двутавра, две чеканят на внутренних поверхностях полок. В ГОСТ дается система расстановки термопар. Температуру образца рассчитывают как среднее арифметическое показателей трех термопар.
Во время испытаний исследователь должен зафиксировать четыре показателя:
- как меняется температура в печи;
- как ведет себя средство огнезащиты – наблюдается вспучивание, обугливается, отслаивается, дымится, выделяет продукты горения;
- как меняется температура металла;
- когда наступает предельное состояние металла.
Во время испытаний металл не подвергают статической нагрузке. Тепловое воздействие идет с четырех сторон. Нагрев продолжается до наступления предельного состояния. Его регистрируют, когда среднее значение температуры, передаваемое термопарами, достигнет 500°С.
Оценка результатов
Результатом испытания будет время в минутах, показывающее, сколько времени прошло от начала нагревания образца до наступления предельного состояния. Так как образцов 2, испытание проводят двукратно. Эффективность огнезащиты высчитывают как среднее арифметическое двух испытаний. Испытания считаются состоявшимися‚ если показатели для двух образцов не отличаются друг от друга больше чем на 20%. Если это не так, проводят дополнительное испытание огнезащиты, а затем пренебрегают результатами с большим значением. Считается, что материал прошел испытания‚ если показал огнезащитную эффективность более 15 минут.
По результатам‚ полученным в лаборатории‚ огнезащите присваивают одну из семи групп. Чем выше номер группы‚ тем меньше времени средство будет защищать металлоконструкции зданий и сооружений во время пожара. Огнезащитные средства‚ относящиеся к более высоким группам‚ имеют меньшее время огнестойкости.
Пример. Несущие конструкции многоэтажного жилого дома нуждаются в мощной огнезащите. Для их обработки используют защитные средства первой или второй группы, обладающие огнестойкостью не меньше 120 минут. Небольшие склады, построенные из легких материалов и не создающие большую нагрузку на металлоконструкции‚ защищают от огня с помощью средств 5 или 6 группы с огнестойкостью 30 минут.
Группа может меняться в зависимости от толщины нанесения. Например‚ огнезащитная краска для металла GOODHIM F01 на водной основе обеспечивает предел огнестойкости от 15 до 90 минут‚ что соответствует 7-3 группе огнезащитной эффективности. Толщина, с какой необходимо наносить краску, чтобы она защищала металлическую конструкцию в течение определенного времени‚ была определена по результатам сертификационных испытаний. Предел огнестойкости краски зависит не только от толщины слоя, но и от приведенной толщины самой стальной конструкции.
Краска огнезащитная GOODHIM METALUX благодаря органической основе имеет более высокую эффективность огнезащиты. Она обеспечивает предел огнестойкости от 15 до 120 минут‚ что согласно ГОСТ 53295-2009 соответствует 7-2 группе огнезащитной эффективности. Данный материал также защищает металл и от коррозии, имеет повышенную стойкость к ударам и деформациям. У него очень долгий срок эксплуатации – 30 лет. Покрытие, образуемое краской, позволяет защищать стальные конструкции от разрушения до 120 минут.
Контрольный метод тестирования огнезащитных средств
Средства огнезащиты должны полностью выполнять свою задачу. Поэтому испытание проводят не только для первоначальной сертификации, но и для контроля производства. Заказать испытание огнезащиты можно на любом этапе. Рекомендуется делать это при производстве или поставке каждой крупной партии.
Порядок текущей проверки характеристик защитного материала регламентируется в ГОСТ Р 53295—2009. Стандарт определяет, каким должен быть образец, как проводить исследование и оценивать результаты. После завершения составляется протокол испытаний. Огнезащита любого типа должна обязательно иметь такой документ, чтобы на нее выдали сертификат МЧС.
В протоколе указывают:
- какая организация проводила испытание;
- кто был заказчиком;
- полную информацию о средстве защиты, включая дату изготовления;
- как именно наносилась огнезащита на испытуемый образец;
- показания приборов во время испытаний;
- заключение;
- до какой даты действует.
Требования к образцу
Для исследования нужно подготовить один образец. Согласно ГОСТ это должна быть стальная пластина определенного размера. На нее наносят огнезащитное покрытие, соблюдая рекомендации изготовителя, в том числе по толщине. Толщина средства должна быть равномерной по всей пластине, допускается отклонение не более 0,5 мм.
На образце методом зачеканивая устанавливают три термопары: в центре и по диагонали. Пластину помещают в установку для теплофизических экспериментов и испытаний.
Во время нагревания образца фиксируют:
- когда наступит предельное состояние металла;
- как изменяется температура в печи;
- что происходит со средством огнезащиты.
Цель мероприятия – зафиксировать температуру наступления предельного состояния металла. Эксперимент прекращают‚ когда все три термопары покажут температуру 500°С. Считается‚ что именно при этом значении металл теряет прочность.
Полученные результаты не должны расходиться больше чем на 20% с показателями, полученными во время предыдущих контрольных испытаний.
Практическое применение
Лабораторная проверка качества огнезащиты играет важную роль в обеспечении пожарной безопасности зданий и сооружений. Она позволяет оценить эффективность огнезащитных материалов и покрытий, гарантировать их соответствие нормативным требованиям. Исследование помогает подтвердить стабильность качества серийно выпускаемого материала.
Положительные лабораторные испытания средств огнезащиты на вспучиваемость и адгезию подтверждают эффективность материала.
Надо учитывать, что квалификация персонала, который будет выполнять работы, влияет на качество покрытия, образуемое огнезащитной краской, и долговечность защиты от огня металлических конструкций.