Vopsele intumescente - un mod eficient de protecție a materialelor din oțel împotriva incendiilor

Acoperirea intumescentă, numită adesea și vopsea intumescentă, este una dintre cele mai simple și eficiente modalități de a proteja elementele de rezistență ale clădirilor împotriva incendiilor. Acoperirea cu vopsele intumescente întârzie prăbușirea structurii prin izolarea elementelor structurale (coloane, grinzi, podele și acoperișuri) care susțin clădirea, realizându-se astfel nivelurile de rezistență la incendiu specificate ca timp. Prin urmare se obține cea mai înaltă protecție pasivă împotriva incendiilor, prevenind prăbușirea clădirii și permițând un timp suficient pentru o evacuare în siguranță a persoanelor din interior, și făcând-o mai sigură pentru intervenția serviciilor de urgență și a echipelor de salvare.

Aplicarea stratului de vopsea intumescentă este o metodă din ce în ce mai folosită pentru a oferi protecție pasivă împotriva incendiilor pentru structurile portante, în special cele din oțel structural, și devine tot mai populară în designul arhitectural modern atât pentru clădirile industriale, cât și pentru cele comerciale. Ca mijloc de protecție împotriva incendiilor, aceasta prezintă următoarele avantaje:

• nu modifică proprietățile intrinseci ale materialelor, ca de exemplu proprietățile mecanice;
• este ușor de procesat și
• pot fi folosite diferite tipuri de vopsele intumescente pe o varietate de materiale, cum ar fi oțelul, lemnul, materialele compozite și betonul.

Cum funcționează vopselele intumescente?

Stratul de vopsea intumescentă este unul reactiv și se umflă ca rezultat al expunerii la căldură, astfel mărindu-și volumul și scăzând în densitate. Mai exact, o vopsea intumescentă este ca un înveliș care reacționează la căldură, umflându-se într-o manieră controlată până ajunge la o grosime de câteva ori mai mare decât cea inițială, producând o spumă carbonică formată dintr-un număr mare de bule mici care acționează ca un înveliș izolator pentru a proteja substratul.

Domeniul de aplicare al produselor intumescente este prevenirea prăbușirea structurii unei clădiri, care se poate produce atunci când elementele structurale portante din oțel ating o stare critică.

Pentru oțel, aceasta are legătură cu temperatura critică, definită ca temperatura la care capacitatea portantă devine egală cu rezultanta sarcinilor aplicate (așadar elementul din oțel este foarte aproape de prăbușire). Temperatura critică a oțelului poate varia de la 350 °C la 750 °C, depinzând în mare parte de schema de încărcare, dar în majoritatea cazurilor va fi între 500 °C și 620 °C.

Pentru beton, starea critică este legată de temperatura critică a barelor de ranforsare (care este de obicei între 350 °C și 500 °C) și de atingerea unei temperaturi de 500 °C în interiorul elementului de beton.

Pentru lemn, starea critică este legată de secțiunea reziduală a elementului portant din lemn după ardere.

Cum să aplicați corect vopseaua intumescentă pe materiale din oțel – Sfaturi de pregătire

Vopselele intumescente fac întotdeauna parte dintr-un sistem. Pentru structurile din oțel, sistemul conține un grund anticoroziv și (în cele din urmă) un strat de acoperire. Primul se folosește pentru a se asigura aderența la substrat în condiții reci, protecția anticorozivă și aderența spumei intumescente formate în timpul expunerii la foc, în timp ce al doilea are ca scop o funcție mai mult estetică și, în caz de agresiune atmosferică, acționează ca un izolator pentru a preveni degradarea prematură și inactivarea stratului intumescent și rezistența la intemperii pentru condițiile de utilizare finală.

Înainte de a fi acoperit de un grund compatibil, materialele din oțel trebuie pregătite în conformitate cu Standardul Suedez SA 2,5. Dacă s-a întâmplat deja acest lucru, acestea trebuie să nu prezinte urme de grăsimi, ulei, rugină, murdărie sau orice alt contaminant care poate inhiba procesul de aderență.

Grunduri compatibile, testate împreună cu produsele principale Promat sunt:

• Acril
• Grund alchidic scurt/mediu
• Grund epoxidic cu două componente
• Grund epoxidic cu conținut ridicat de zinc (conținând aproximativ 80% din masă pulbere de zinc metalic)
• Grund epoxidic cu conținut ridicat de zinc (conținând aproximativ 96% din masă pulbere de zinc metalic)
• Silicat de zinc
• Polibutadienă (Promat® TY ROX).

Prepararea pentru beton și lemn depinde de starea fizică a suportului. Pentru mai multe informații contactați departamentul nostru tehnic.

Ce reprezintă grosimea stratului uscat de vopsea (DFT) al vopselelor intumescente?

Grosimea stratului uscat de vopsea și cantitatea de material necesar pentru un anumit timp de rezistență la foc (R 30, 60, 90, 120 de minute sau mai mult) depinde de mai mulți factori.

Grosimea stratului uscat de vopsea intumescentă pentru oțel structural este determinată de următorii factori:

• Factorul de masă (denumit și coeficient de masivitate, factor de secțiune sau H_p /A sau A_p /V) reprezintă raportul dintre suprafața oțelului expus la foc și volumul secțiunii de oțel. Cu cât acest factor de masă este mai mare, cu atât se va încălzi mai repede secțiunea de oțel și astfel va fi nevoie de o grosime mai mare a stratului de material protector.
• Expunerea sau numărul de fețe expuse la foc. Este vorba despre coloane, grinzi, elemente compozite sau secțiuni goale pe dinăuntru?
• Temperatura critică reprezintă temperatura de limitare în funcție de gradul de utilizare. Cu cât este mai scăzută temperatura critică, cu atât mai rapid o va atinge secțiunea de oțel și va avea nevoie de un strat mai gros de material protector.
• Durata sau gradul de incendiu sau nivelul de protecție necesar (R60, R120 etc.).
• Standarde de testare și avize – diferite standarde pot indica diferite grosimi pentru același nivel de protecție.

Când se măsoară grosimea stratului umed (WFT) și grosimea stratului uscat (DFT)?

În timpul aplicării, este necesară măsurarea frecventă a grosimii stratului umed (WFT) cu ajutorul unui indicator de grosime a stratului umed.

Pentru a determina grosimea stratului uscat (DFT) pe baza grosimii stratului umed (WTF), este necesară înmulțirea WFT cu un număr specific care diferă de la un produs la altul. Pentru gama de produse Promat, valoarea se situează între 0,68 si 0,7 (consultați fișa tehnică a produselor pentru mai multe informații).

Grosimea maximă care poate fi aplicată pentru fiecare acoperire variază în funcție de produs și de consumul asociat (TSR: rata teoretică de acoperire).

După o perioadă de uscare suficientă, trebuie efectuată o măsurătoare a grosimii peliculei uscate folosind un instrument calibrat corespunzător. Este foarte util un instrument cu inducție electromagnetică prevăzut cu funcție statistică pentru a stoca citirile și a calcula mediile lor. În cazul în care citirile stratului uscat includ un grund și/sau un strat de acoperire, trebuie lăsată o toleranță pentru aceste straturi și să se scadă din valoarea totală.

Trebuie să aplic strat de acoperire peste vopseaua intumescentă pentru protecția oțelului?

Vopseaua intumescentă pentru aplicații interioare normale poate fi utilizată fără niciun strat de acoperire decorativ suplimentar. Adăugarea unui strat de acoperire este necesară pentru aplicațiile exterioare semi-expuse sau cu umiditate ridicată.

Natura mediului în care pot fi expuse straturile de acoperire le poate afecta durabilitatea sau performanțele într-o situație de incendiu. Dacă este necesar, trebuie aplicat un strat de acoperire suplimentar pe suprafața stratului intumescent, fie ca o protecție împotriva degradării, fie în scop decorativ.

Cum să aleg cel mai bun tip de vopsea intumescentă pentru proiectul meu?

Stratul de acoperire trebuie specificat pe baza destinației de utilizare a sistemului și a condițiilor de mediu.

Următoarele categorii de utilizare sunt definite pentru produsele de protecție împotriva incendiilor în conformitate cu ETAG 018:

• Tipul X: Sistem de acoperire reactiv destinat tuturor condițiilor (intern, semi-expus și expus)
• Tipul Y: Sistem de acoperire reactiv destinat condițiilor interne și semi-expuse. Acesta din urmă include temperaturi sub zero grade, dar fără expunere la ploaie și expunere limitată la raze UV (care nu este evaluată).
• Tipul Z₁: Sistem de acoperire reactiv destinat condițiilor interne (cu excepția temperaturilor sub zero) cu umiditate ridicată.
• Tipul Z₂: Sistem de acoperire reactiv destinat condițiilor interne (cu excepția temperaturilor sub zero) cu clase de umiditate diferite de Z₁.

Dacă sunt protejate cu un strat de acoperire specific (în funcție de condițiile meteorologice), vopselele intumescente pot fi aplicate și în condiții de umiditate ridicată, semi-expuse sau expuse.

Principalele familii chimice ale stratului de acoperire utilizate pentru protecția la intemperii sunt:

• poliuretan cu două componente
• poliuretan acrilic cu două componente
• copolimer acrilic
• poliuretan
• PU acrilic
• epoxy
• uretan alchidic.

Pot folosi vopsele intumescente pentru a proteja construcțiile din beton sau lemn?

Vopselele intumescente pot fi utilizate și pentru protejarea betonului, caz în care grosimea necesară pentru timpul de rezistență la foc se calculează în funcție de temperatura critică atât a barelor armăturii din oțel (între 350 °C și 500 °C), cât și a stratului de beton (cea mai mică distanță dintre suprafața armăturii încorporate și suprafața exterioară a betonului).

Acoperirea intumescentă (în special cea transparentă) poate fi utilizată și pentru protejarea lemnului, reducând reacția la incendiu și îmbunătățind gradul de rezistență la incendiu.