Zabezpieczenie ogniochronne kontrukcji stalowych, jaką farbę wybrać?

Konstrukcje stalowe dają projektantom większą elastyczność niż tradycyjne materiały konstrukcyjne. Są coraz częściej wykorzystywane w nowoczesnym budownictwie dzięki swoim wyjątkowym właściwościom, jak wysoka wytrzymałość mechaniczna, niska masa konstrukcji, plastyczność, krótki czas montażu, względna łatwość wprowadzenia zmian poprzez dodanie lub usunięcie elementów konstrukcji oraz, co stanowi coraz ważniejszą cechę, możliwość recyklingu starych lub zużytych profili.

Jednakże, poprzez osłabienie właściwości mechanicznych, szczególnie nośności, wraz ze zwiększaniem temperatury (np. w przypadku pożaru, gdzie może ona z łatwością osiągnąć lub przekroczyć 500°C) bardzo szybko może dojść do deformacji i zawalenia się takiej konstrukcji. Dlatego elementy stalowe koniecznie muszą posiadać niezbędną odporność na ogień, aby zapobiec zawaleniom spowodowanym pożarem, uniknąć ich odkształcenia, a przynajmniej opóźnić je na tyle, by zyskać czas ewakuacji dla osób przebywających w budynku i ekip ratunkowych.

Dlaczego warto stosować ogniochronne powłoki ochronne?

Farby pęczniejące można łatwo i szybko nałożyć w czasie budowy. Dają one atrakcyjny wygląd, który nie kłóci się ze złożonymi projektami i kształtami tworzonymi ze stali, oferując klientom korzyści estetyczne w przypadkach gdy odsłonięta konstrukcja stalowa jest integralną częścią projektu, lub gdy obkładanie struktury płytami jest zbyt skomplikowane. Pozwala to na maksymalizację ekspresji architektonicznej takich budynków jak lotniska, stadiony, obiekty rozrywkowe, szpitale, czy biurowce. Dlatego farby pęczniejące stanowią coraz częstszy sposób zapewniania pasywnej ochrony przeciwpożarowej konstrukcjom stalowym wykorzystywanym w nowoczesnych projektach architektonicznych.

Przy konieczności zapewnienia zachowania nośności konstrukcji przez co najmniej 90 minut, najczęściej wykorzystuje się okładziny płytowe, które są wtedy również najtańsze. W przypadku krótszych czasów, możemy wybierać między kilkoma typami ochrony. Jednym z nich są pęczniejące powłoki ogniochronne Promat.

W ostatnich latach zoptymalizowano ich koszt nakładania oraz trwałość dzięki rozwojowi produktu i innowacjom materiałowym umożliwiającym otrzymanie mniej gęstych roztworów. Biorąc to pod uwagę, jak również zwiększającą się liczbę wchodzących na rynek dostawców, system ten stał się obecnie często stosowaną metodą zabezpieczania przeciwogniowego stali, obok systemów płytowych.

Którą powłokę pęczniejącą wybrać?

Dzięki szerokiemu doświadczeniu w ochronie przeciwogniowej, a szczególnie w ochronie konstrukcji nośnych, dział badawczo-rozwojowy Promat opracował dwie farby pęczniejące składające się z żywic i wypełniaczy o różnych właściwościach użytkowych i charakterystykach, by wyjść naprzeciw wszystkim potrzebom rynku. Obie są w pełni przebadane zgodnie z Normą Europejską EN 13381-8 (i mogą być używane do profili z bardzo wysokimi współczynnikami przekroju (Ap/V).

PROMAPAINT®-SC3 jest wodorozcieńczalną farbą pęczniejącą, posiadającą oznaczenie CE i aprobatę ETA, przebadaną pod kątem zastosowania na konstrukcjach stalowych i betonowych komponentach zgodnie z normami europejskimi (EN 13381-8 dla stali i EN 13381-3 dla betonu). Pomalowana stal osiąga odporność ogniową od R 15 do R 180. Produkt ten jest przeznaczony głównie do uzyskiwania wysokich klas odporności ogniowej i do profili zamkniętych okrągłych lub prostokątnych (zarówno dla rygli jak i słupów).

PROMAPAINT®-SC4 jest jednoskładnikową wodorozcieńczalną farbą pęczniejącą, składającą się z żywic syntetycznych dobranych specjalnie do konstrukcji stalowych, posiadającą oznaczenie CE i aprobatę ETA, przebadaną zgodnie z normami europejskimi dla stali, betonu i płyt zespolonych z betonu i profilowanych blach stalowych (EN 13381-5). Pomalowane komponenty stalowe osiągają odporność ogniową od R 15 do R 120. Produkt ten jest stosowany głównie w celu osiągnięcia średniej i niskiej odporności ogniowej oraz doskonałych właściwości przy R 30-60 dla odsłoniętych profili stalowych.

Oba produkty znajdują szereg zastosowań wewnątrz budynków oraz w otwartych halach. Są one przeznaczone do wszelkich warunków (wnętrza, częściowo osłonięte, zewnętrza) zgodnie ETAG 018-2 jako EAD i najnowszym EAD 350402-00-1106.

Karty charakterystyk produktów do ogniochronnego zabezpieczenia stali

Zalety i właściwości użytkowe produktów PROMAPAINT®

Produkty PROMAPAINT® mogą być wykorzystane szczególnie w miejscach, gdzie zastosowanie produktów rozpuszczalnikowych jest postrzegane jako ryzyko dla środowiska, jak szpitale, zakłady opieki zdrowotnej, szkoły, budynki publiczne, lub tak naprawdę każdy użytkowany budynek, lub budynek, który przylega do użytkowanych obszarów. Dają też klientowi następujące zalety:

• korzyści estetyczne w przypadku projektów, gdzie odsłonięta konstrukcja stalowa jest ważną cechą wizualną (stalowe elementy pozostają widoczne)
• cienka i jednolita warstwa, dzięki mniejszej gęstości podczas nakładania
• do 750 mikronów (grubość suchej powłoki) w jednej warstwie przy malowaniu natryskowym
• łatwość nakładania
• możliwość ponownego nałożenia farby, przy czym naprawy nie obniżają odporności ogniowej według oficjalnych prób ogniowych
• trwała, lekka powłoka
• odpowiednie do konstrukcji ze stali galwanizowanej
• przy zastosowaniach we wnętrzach i niskiej wilgotności (Z2) brak konieczności nakładania warstwy wierzchniej
• pełna odporność na czynniki zewnętrzne (X) z odpowiednimi warstwami wierzchnimi
• przetestowane i zatwierdzone dla profili otwartych i zamkniętych przy stopniu ochrony przeciwogniowej do R 180 (PROMAPAINT®-SC3) oraz do R 120 (PROMAPAINT®-SC4)
• poprawiona odporność ogniowa elementów konstrukcji nośnych z cegieł i betonu zbrojonego (tylko PROMAPAINT®-SC3)
• bezrozpuszczalnikowe, wyjątkowo niski udział LZO

Właściwości użytkowe i grubość

Właściwość pęcznienia oznacza, że materiał puchnie w wyniku wystawienia na działanie ciepła, w ten sposób zwiększając objętość i zmniejszając gęstość. W szczególności farba pęczniejąca to powłoka, która reaguje na ciepło puchnąc w kontrolowany sposób, zwiększając swoją początkową objętość o między 40 a 200 razy, tworząc pianę węglową zbudowaną z wielu małych bąbelków działających jak warstwa izolacyjna chroniąca podłoże.

Kluczowe zastosowanie produktów pęczniejących to zapobieganie zawaleniu budynku, do którego może dojść, jeśli elementy nośne osiągną stan krytyczny.

W przypadku stali, jest to związane z temperaturą krytyczną zdefiniowaną jako temperatura, w której nośność staje się równa przyłożonym obciążeniom (tak, że element stalowy jest bliski załamaniu się). Temperatura krytyczna stali może wahać się od 350°C do 750°C, głównie w zależności od sposobu rozłożenia obciążeń, lecz w większości przypadków jest to miedzy 500°C a 620°C.

Wymagana grubość powłoki ognioochronnej zależy od odporności ogniowej, projektowanej temperatury krytycznej konstrukcji stalowej i współczynnika Ap/V. Niezbędne grubości warstwy suchej (każda grubość podana bez bez środka gruntującego i warstwy wierzchniej) podane są w odpowiednich tabelach (dla odporności ogniowej powyżej R 120 prosimy o kontakt z Działem Technicznym Promat >

W przypadku betonu, stan krytyczny jest powiązany z temperaturą krytyczną zbrojenia (normalnie między 250°C a 500°C) i osiągnięciem temperatury 500°C wewnątrz elementu betonowego.

Przygotowanie i nakładanie powłok pęczniejących

Powłoki pęczniejące wymagają większego stopnia monitorowania środowiskowego niż konwencjonalne produkty ogniochronne. Powłoki wodorozcieńczalne są ogólnie wrażliwe na wilgoć, dlatego muszą być chronione przed wysoką wilgotnością, deszczem i wynikającym z niego zbieraniem się wody, szczególnie w trakcie nakładania na miejscu montażu. Muszą być też stosowane odpowiednie warstwy wierzchnie, w przeciwnym razie mogą pojawić się pęcherze i/lub rozwarstwienie.

Warunki nakładania i schnięcia powinny mieścić się w następujących granicach, przy czym pomiarów należy dokonywać co najmniej dwa razy dziennie, na początku i na końcu dnia roboczego:

• Podłoże powinno być czyste, suche i wolne od pyłu, łuszczących się fragmentów, luźnej rdzy, oleju lub innych substancji uniemożliwiających dobrą przyczepność. Należy zastosować kompatybilny środek gruntujący przed nałożeniem warstwy pęczniejącej.
• PROMAPAINT® należy nakładać, gdy temperatura podłoża i temperatura otoczenia wynosi co najmniej 10°C. Taka temperatura powinna być utrzymana 24 godziny po nałożeniu. Maksymalna temperatura podłoża oraz temperatura otoczenia nie powinna przekraczać 35°C. Wilgotność względna nie powinna przekraczać 80%.
• Powierzchnia musi być sucha, a temperatura powierzchni musi być zawsze co najmniej 3°C wyższa od punktu rosy. Zgodnie z dobrymi praktykami malowania, nakładanie farby nie powinno odbywać się w warunkach pogarszających się, np. gdy temperatura spada i prawdopodobnie spadnie poniżej 10°C, lub gdy występuje ryzyko kondensacji rosy na stali.
• Nie należy nakładać PROMAPAINT® jeśli występuje roszenie na stali, która ma być malowana.

Preferowaną metodą ze względu na szybkość i jednolitość wykończenia jest natrysk hydrodynamiczny. Nakładanie pędzlem lub wałkiem jest odpowiednią metodą, lecz ogólnie zalecaną jedynie dla małych obszarów i napraw. Należy stosować wysokiej klasy pędzel do farb lateksowych lub wałek z krótkim runem. Wygląd produktów nakładanych pędzlem lub wałkiem będzie różnił się od produktów nakładanych metodą natryskową, która to daje najgładszy efekt.

Inspekcje i konserwacja

Właściwości ogniochronne systemów pęczniejących zostają zachowane o ile integralność powłoki jest nienaruszona i nie nastąpiła degradacja materiału. Należy wykonywać regularne inspekcje systemów ogniochronnych. Wszelkie uszkodzone obszary, braki, itp. muszą być naprawione według zaleceń w wytycznych nakładania. W specyfikacji należy podać interwały inspekcji dla danego projektu. Typowo, należy przeprowadzać inspekcje co dwa lata po okresie trwałości/roboczym (uwaga: trwałość jest zależna od specyficznych warunków i będzie zależna od danego projektu). Powłoki PROMAPAINT® przetestowano w celu uzyskania maksymalnej trwałości zgodnie z ETAG 018-2.

Wyjątkowe działania konserwacyjne, np. w przypadku uszkodzenia systemu pęczniejącego wskutek działań mechanicznych, adsorpcji wody, dobrowolnego usunięcia, itp., należy przeprowadzać bezzwłocznie. Warstwy wierzchnie muszą być utrzymane w formie ciągłej w celu ochrony produktów PROMAPAINT przed wpływem środowiska, jeśli to konieczne. Jednakże, nadmierna grubość warstwy wierzchniej może być szkodliwa dla systemu ogniochronnego i należy tego unikać.

Biorąc pod uwagę wszystkie specyfiki, regulacje i wymagania, aby właściwie nałożyć wybraną powłokę ochronną wymagana jest wiedza na temat materiałów. Aby system ochrony działał prawidłowo w przypadku pożaru, należy wziąć pod uwagę wszystkie instrukcje producenta. Bardzo ważna jest grubość powłok, dlatego tylko specjalnie przeszkolone zespoły mogą zajmować się malowaniem.