Tendințele globale moderne în construcția de clădiri se îndreaptă către o utilizare mai intensă a oțelului, indiferent de tipul clădirii. Oțelul oferă multe avantaje față de alte materiale de construcție în diverse etape ale ciclului de viață, de la producție și arhitectură la utilizarea în construcții, fără a menționa posibilitatea de reciclare care poate ajunge la 100%. În plus față de aceste avantaje, protecția împotriva incendiilor a structurilor de oțel este totodată relativ mai puțin solicitantă decât cea a altor materiale.
Cu toate acestea, oțelul are și unele proprietăți care îl fac un material mai puțin potrivit pentru utilizarea în construcții. Mai precis, sensibilitatea sa la coroziune și capacitatea sa portantă redusă în caz de incendiu ar putea fi considerate două dintre proprietățile cele mai problematice.
Deși oțelul este clasificat drept material necombustibil, temperatura crescută poate determina pierderea unora dintre proprietățile care îl fac popular în construcții, determinând deformarea sa și prăbușirea structurii de oțel într-un timp foarte scurt (Graficul 1).
Alegerea unui sistem adecvat pentru protecția împotriva incendiilor a structurilor de oțel
În prezent sunt disponibile diferite soluții de protecție împotriva incendiilor pentru structurile de oțel. Următoarele trei sisteme sunt predominante: vopsele anti-incendiu intumescente, placarea cu plăci anti-incendiu și spray-urile anti-incendiu. Majoritatea structurilor de oțel folosesc vopsele intumescente – aprox. 70%, în timp ce placarea cu plăci este utilizată în aproximativ 25% și spray-urile anti-incendiu în aproximativ 3% din cazuri (date pentru Marea Britanie, Tata Steel, Protecția împotriva incendiilor a construcțiilor din oțel 2013). În plus față de sistemele menționate mai sus, există și alte sisteme, cum ar fi placarea cu table rezistente la foc, turnarea coloanelor din oțel în beton, turnarea parțială în beton, umplerea coloanelor cu cărămizi din beton spongios și turnarea grinzilor pe jumătate în plafonul de beton. Utilizarea acestor metode este în scădere.
Vopsele intumescente
Vopsele intumescente sunt cel mai utilizat sistem, deoarece:
- reprezintă cea mai ieftină alternativă de protecție împotriva incendiilor;
- se aplică în strat subțire;
- păstrează aspectul original al structurii de oțel;
- sunt estetice.
În plus, acestea pot fi aplicate deja în atelier sau în șantier – în funcție de tipul de vopsea și de condițiile meteorologice.
Vopselele termospumabile anti-incendiu sunt fie vopsele în strat subțire, în principal pe bază de apă sau pe bază de solvenți, fie vopsele în strat gros, epoxidice și destinate în principal incendiilor de hidrocarburi. Vopselele intumescente anti-incendiu pe bază de apă în strat subțire reprezintă sistemul predominant, în special datorită producției și utilizării lor nedăunătoare mediului și datorită proprietăților superioare ale stratului tratat. Înainte de aplicarea grundurilor, profilele de oțel trebuie să fie sablate până la gradul Sa 2,5. Trebuie aplicat mai întâi un strat de grund anti-coroziv compatibil, urmat de vopseaua intumescentă și, în cele mai multe cazuri, de stratul protector – stratul de acoperire, care poate fi o vopsea obișnuită pentru oțel, dar care trebuie să fie compatibilă cu stratul intumescent. În plus față de protecția împotriva umezelii, stratul protector are și un rol estetic și este disponibil în diferite culori.
Vopseaua intumescentă funcționează în felul următor: când temperatura crește, structura vopselei, cu ajutorul unor catalizatori cum ar fi acidul fosforic, își mărește volumul și formează spuma de carbon care se expandează într-un raport de 1:50. Un strat obișnuit de 1 mm grosime ajunge astfel la o grosime de 50 mm. Grosimea uzuală a peliculei uscate depinde de cerințele individuale și poate varia între 100 și 5000 microni. Deoarece spuma de carbon este un izolator bun, viteza transferului de căldură către grinda de oțel este redusă și, prin urmare, timpul în care survine o supraîncălzire periculoasă este extins semnificativ.
În ceea ce privește limitările la utilizarea vopselei anti-incendiu, putem lua în considerare sensibilitatea acesteia la condițiile de aplicare, de exemplu, când rugina nu a fost suficient de bine îndepărtată de pe grinzi prin sablare, atunci când vopseaua este aplicată la o temperatură prea scăzută (la temperaturi sub 10 °C aplicarea nu mai este, practic, posibilă), în ploaie sau la punctul de rouă sau când se folosește un strat de acoperire incompatibil. Acestea se aplică prin utilizarea tehnologiei de pulverizare fără aer sau manual, prin utilizarea rolelor. Pentru niveluri mai ridicate de rezistență la foc sunt necesare mai multe straturi. Timpul de aplicare ar putea fi o constrângere, deoarece ar trebui să se țină seama de faptul că este necesară uscarea intermediară a straturilor (de obicei 24 de ore). Vopselele intumescente au o durată limitată de viață garantată și sunt relativ sensibile la abraziune și impact. Rezistența la foc a vopselelor intumescente poate varia de la R30 la R180. Este recomandată utilizarea R60 ca valoare maximă. Peste această valoare, numărul de straturi și grosimea sunt nerezonabile și, de asemenea, fiabilitatea reală se reduce în cazul unui incendiu real, pe măsură ce straturile se desprind. În plus, este necesar să se menționeze caracteristica particulară de testare a vopselelor anti-incendiu, și anume, faptul că testele efectuate la profilele deschise I, H și U nu sunt valabile pentru profilele goale, și invers. Ar trebui să se verifice în prealabil anterior dacă producătorul a efectuat vreunul dintre teste sau ambele, în același timp. Pentru a fi permisă utilizarea în UE, vopselele intumescente anti-incendiu trebuie să fie testate în conformitate cu EN 13381-8, combustibilitatea acestora trebuie clasificată conform EN 13501-1, iar rezistența la foc trebuie clasificată conform EN 13501-2. Acestea trebuie să aibă și ETA (European Technical Assessment – evaluarea tehnică europeană) în conformitate cu ETAG 018, certificatul de constanță a performanței produsului (CCP) care, împreună, permit emiterea mărcii CE, sau orice alte dovezi în conformitate cu Regulamentul privind produsele de construcție.
Plăci anti-incendiu
Plăcile anti-incendiu sunt următorul sistem de protecție a structurilor de oțel. De regulă, acestea sunt plăci minerale (adică fabricate din silicat de calciu) armate cu fibre și materiale de umplutură. În funcție de producător, pot fi rezistente și la umiditate și îngheț și pot fi prelucrate și/sau vopsite cu vopsele decorative. Grosimile plăcilor depind de producător și de nivelul de protecție împotriva incendiilor și variază de la 10 mm la 60 mm. Plăcile sunt instalate la fața locului și sunt adecvate de la R30 până la R180, recomandându-se utilizarea începând cu R60, în principal datorită prețului mai mare. Procedurile de prelucrare și instalare sunt relativ simple (tăierea cu ferăstrăul, înșurubarea, prinderea în capse). Deoarece nu există limite specifice de timp și de temperatură, plăcile pot fi aplicate pe tot parcursul sezonului. Plăcile anti-incendiu reprezintă cea mai fiabilă protecție împotriva incendiilor a structurilor de oțel, fapt dovedit și în împrejurări reale. Plăcile anti-incendiu trebuie să fie testate în conformitate cu EN 13381-4, combustibilitatea acestora trebuie clasificată conform EN 13501-1, iar rezistența lor la foc trebuie clasificată conform EN 13501-2. Acestea ar trebui să aibă și ETA (European Technical Assessment – evaluarea tehnică europeană) conform ETAG 018, certificatul de constanță a produsului (CCP), care, împreună, permit emiterea mărcii CE, sau orice alte dovezi în conformitate cu Regulamentul privind produsele pentru construcții.
În plus față de placarea directă, sunt posibile și alte opțiuni cu plăcile anti-incendiu. În practică, se poate întâmpla adesea ca placarea structurii plafonului să fie prea complexă sau prea scumpă. În astfel de cazuri, în funcție de situația dată, se poate realiza o membrană anti-incendiu.
Acest lucru este util în special în cazul structurilor compozite sau al structurilor cu ferme de rigidizare, care sunt întotdeauna dificil de protejat. Atunci când se selectează astfel de sisteme, este necesară prudență, deoarece membrana anti-incendiu ar trebui să îndeplinească cerințele specifice și ar trebui să fie testată, în cazul unei membrane orizontale, în conformitate cu EN 13381-1, care asigură clasificarea capacității portante a structurii în clasa R..., sau testată conform EN 1365-2, care asigură capacitatea portantă și rezistența la foc REI...
Atenție: Sistemele de membrane anti-incendiu care sunt testate conform EN 1364-2 nu sunt suficiente în aceste cazuri, deoarece au rezistența la foc EI și nu asigură capacitatea portantă a structurii.
Spray-uri anti-incendiu
Spray-urile anti-incendiu constau din fibrociment, vermiculită și ipsos. Ele sunt adecvate în special pentru structurile la care aspectul estetic nu este atât de important, deși aspectul poate fi corectat opțional cu un strat final de fațadă. Înainte de aplicare, opțional, oțelul poate fi acoperit cu un grund, deși acesta nu este necesar, pe când un strat de legătură de copolimer acrilic este necesar. Pulverizarea se face mecanic pe șantier, iar grosimea stratului variază între 10 și 70 mm. Postul de lucru poate fi destul de murdar. Pentru un strat mai gros, este necesară o plasă de armare suplimentară. Principalul avantaj al spray-urilor anti-incendiu este prețul scăzut și o bună absorbție a sunetului. Sistemele de spray anti-incendiu pot ajunge la o rezistență la foc de până la R240.
