Intumescerende verven – draagstructuren op efficiënte wijze beschermen tegen brand

Een intumescerende coating, vaak aangeduid als intumescerende verf, is een van de gemakkelijkste en meest efficiënte manieren om dragende elementen van gebouwen te beschermen tegen brand. Intumescerende verfsystemen isoleren de draagstructuur (kolommen, balken, vloeren en daken) van het gebouw en stellen zo het bezwijkmoment van de structuur uit. Zij dragen ertoe bij dat de voorgeschreven brandweerstandsklasse van de draagstructuur wordt behaald. Daarom spelen zij een belangrijke rol bij het bereiken van de hoogste prioriteit van passieve brandbeveiliging, nl. voorkomen dat het gebouw bezwijkt, zodat er voldoende tijd is om het op een veilige manier te evacueren en de hulpdiensten en reddingsteam hun taak kunnen vervullen.

Intumescerende verf worden steeds vaker gebruikt voor het beschermen van dragende structuren tegen brand, met name bij staalstructuren, die steeds populairder worden in het moderne architectonische ontwerp van zowel industriële als commerciële gebouwen. Op het vlak van brandbescherming biedt een verfsysteem heel wat voordelen:

• Wijzigt de intrinsieke eigenschappen, bvb. mechanische eigenschappen, van materialen niet
• Gemakkelijk te verwerken en aan te brengen
• Verschillende soorten intumescerende verven beschikbaar voor gebruik op verschillende materialen, zoals staal, hout, composietelementen en beton.

Hoe werken intumescerende verven?

Een intumescerende verf is een reactieve coating die opzwelt bij blootstelling aan hitte, waardoor haar volume toeneemt en haar dichtheid afneemt. Concreet betekent dit dat een **intumescerende verf reageert op warmte door op een gecontroleerde manier op te zwellen tot een veelvoud van haar oorspronkelijke dikte. **De verf produceert een koolstofresidu dat uit een groot aantal kleine belletjes bestaat, die een isolerende laag vormen en zo de ondergrond beschermen.

Intumescerende producten moeten dus voorkomen dat de draagstructuur van het gebouw bezwijkt. Dit fenomeen doet zich voor wanneer het materiaal, waaruit de constructie is opgebouwd, zijn bezwijkmoment bereikt.

Het bezwijkmoment van staal wordt bepaald door de kritieke staaltemperatuur, die wordt gedefinieerd als de temperatuur waarbij het draagvermogen gelijk is aan het effect van de toegepaste lasten (het moment dus waarop het stalen element het bijna begeeft). De kritieke temperatuur van staal kan variëren van 350°C tot 750°C, voornamelijk in functie van de belasting. In de meeste gevallen situeert hij zich tussen 500 °C en 620 °C.

Het bezwijkmoment van beton wordt bepaald door de kritieke temperatuur van de wapening (normaal gesproken tussen 350°C en 500°C) en een temperatuur van 500°C in het betonnen element.

Het bezwijkmoment van hout wordt bepaald door de resterende sectie van het hout na inbranding.

Richtlijnen voor het correct aanbrengen van intumescerende verfsystemen op staal - voorbereiding

Intumescerende verven maken altijd deel uit van een systeem. Staalstructuren worden beschermd d.m.v. een corrosiewerende primer, een intumescerende verf en eventueel een afwerklaag. De corrosiewerende primer moet voldoende hechting van de verf in koude toestand en voldoende hechting van het intumescerende koolstofresidu bij brand garanderen en het staal beschermen tegen corrosie. Naast haar decoratieve functie moet de afwerklaag, in geval van blootstelling aan specifieke omgevingsfactoren, ook bescherming bieden tegen vroegtijdige desintegratie en verwering en functieverlies van de intumescerende laag voorkomen.

Het staal dient vóór het aanbrengen van een compatibele primer te worden gereinigd door straling zodat het voldoet aan klasse Sa 2.5 volgens Swedish Standard. Elk spoor van vet, olie, roest, vuil of om het even welke andere verontreiniging die een goede hechting kan verhinderen, moet dus worden verwijderd.

De volgende primers zijn compatibel met PROMAPAINT® producten:

• Acrylprimers
• Alkydprimers
• Twee-componenten epoxyprimers
• Zinkhoudende epoxyprimers
• Zinksilicaatprimers
• Polybutadieen (Promat®-TY-ROX)

De voorbereiding van beton en hout is afhankelijk van de staat van de constructie. Contacteer het Promat Technical Excellence Center voor meer informatie.

Wat is de droge laagdikte (DFT) van intumescerende verven?

De droge laagdikte en de benodigde hoeveelheid materiaal voor een bepaalde brandweerstand (R 30, 60, 90, 120 of hoger) is afhankelijk van verschillende factoren.

De droge laagdikte van intumescerende verven voor de bescherming van staalconstructies wordt bepaald door de volgende factoren:

• Profielfactor Am/V – d.i. de verhouding tussen de grootte van het oppervlak “Am” (in m²) dat rechtstreeks aan de opwarming wordt blootgesteld en het staalvolume “V” (in m²). Hoe hoger de profielfactor, des te sneller het staal opwarmt en des te dikker de beschermlaag moet zijn.
• Blootstelling - het aantal blootgestelde zijden. Is het een kolom of een balk, een samengesteld element, een kokerprofiel, enz.?
• Kritieke temperatuur – de maximumtemperatuur in functie van de benuttingsgraad van de spanning. Hoe lager de kritieke temperatuur, des te sneller deze wordt bereikt en des te dikker de beschermlaag moet zijn.
• Classificatie – gevraagde brandweerstand (R 60, R 120, enz.).
• Testnormen en goedkeuringen – mogelijk verschillende beschermingsdiktes voor dezelfde classificatie.

Controleren van natte laagdikte (WFT) en droge laagdikte (DFT)

De natte laagdikte (WFT) moet tijdens het aanbrengen van de coating regelmatig worden gemeten met behulp van een laagdiktemeter.

De droge laagdikte (DFT) kan worden bepaald door de natte laagdikte (WTF) te vermenigvuldigen met een specifiek getal dat verschilt van product tot product. Voor de Promat producten ligt deze waarde tussen 0,68 en 0,7. (Raadpleeg het productblad van de coating in kwestie voor meer informatie).

De maximum toegelaten dikte is afhankelijk van de coating en het theoretisch verbruik (TSR: theoretical spreadrate).

Zodra de verf voldoende is uitgehard, moet de droge laagdikte worden gemeten met een elektronische laagdiktemeter. Elektronische laagdiktemeters met een statistische functie om metingen op te slaan en hun gemiddelden te berekenen zijn hiervoor het meest geschikt. Indien de coating aangebracht is op een primer, moet de dikte van de primerlaag worden afgetrokken van de gemeten dikte.

Moet ik een afwerklaag aanbrengen op intumescerende verf voor staalbescherming?

Wanneer de intumescerende verf wordt toegepast in binnenklimaat dient er geen beschermende afwerklaag te worden aangebracht. Bij toepassingen in binnenklimaat met een mogelijk hoge blootstelling aan vocht en in beschermd buitenklimaat moeten er één of meerdere beschermende afwerkingslagen worden voorzien.

Het type afwerklaag moet worden bepaald op basis van het beoogde gebruik van het systeem en de omgevingscondities. In ETAG 018 worden de volgende gebruikscategorieën gedefinieerd voor brandwerende producten:

• Beoogd gebruik type X: intumescerend verfsysteem bestemd voor alle gebruiksklassen (gebruik in binnenklimaat, beschermd buitenklimaat en buitenklimaat).
• Beoogd gebruik type Y: intumescerend verfsysteem bestemd voor gebruik in binnenklimaat en beschermd buitenklimaat, incl. temperaturen onder nul, maar geen blootstelling aan regen en beperkte blootstelling aan UV (niet beoordeeld).
• Beoogd gebruik type Z1: intumescerend verfsysteem bestemd voor gebruik in binnenklimaat met hoge blootstelling aan vocht excl. temperaturen onder nul.
• Beoogd gebruik type Z2: intumescerend verfsysteem bestemd voor gebruik in binnenklimaat met andere blootstellingsklassen aan vocht dan Z1 excl. temperaturen onder nul.

Mits het aanbrengen van een specifieke topcoat (aangepast aan de omgevingscondities), kunnen intumescerende verfsystemen ook worden toegepast bij gebruik in binnenklimaat met hoge blootstelling aan vocht, beschermd buitenklimaat en buitenklimaat

De volgende chemische families zijn het best geschikt als beschermende afwerklaag voor intumescerende verven:

• Twee-componenten polyurethaanverven
• Twee-componentenpolyurethaan acrylverven
• Copolymeer acrylverven
• Polyurethaanverven
• PU acrylverven
• Epoxyverven
• Urethaan alkydverven

Zijn intumescerende verfsystemen geschikt voor het beschermen van beton- en houtconstructies?

Intumescerende verven kunnen ook worden gebruikt voor het beschermen van beton. In dat geval wordt de benodigde beschermingsdikte voor een bepaalde brandweerstand bepaald aan de hand van de kritieke temperatuur van het wapeningsstaal (tussen 350°C en 500°C) en de betondekking (de kleinste afstand tussen het oppervlak van de wapening en het buitenoppervlak van het beton).

Intumescerende coatings (vooral de transparante varianten) kunnen ook worden gebruikt voor het verminderen van de brandreactie en het verhogen van de brandweerstand van hout.