Sodobni svetovni trendi gradnje stavb so usmerjeni k čedalje večji uporabi jekla, za gradnjo vseh vrst stavb. Jeklene konstrukcije nudijo mnoge prednosti tako pri izdelavi kot pri gradnji, arhitekturi in uporabi. Ena najbolj očitnih prednosti jekla je, brez dvoma, reciklaža, ki lahko dosega skoraj 100-odstotni izkoristek. Kljub temu in dejstvu, da je jeklo razmeroma preprosto vzdrževati, ima tudi slabe lastnosti.
Med bolj problematične lahko štejemo občutljivost na korozijo in slabo nosilnost ob požaru. Toda s primernimi sredstvi sta tudi ti dve težavi obvladljivi.
Jeklo je sicer klasificirano kot negorljiv material, vendar ob povišani temperaturi izgubi del svojih dobrih lastnosti, zato ob požaru zelo hitro pride do deformacije in porušitve konstrukcije [graf 1].
Izbira primernega sistema za požarno zaščito jeklenih konstrukcij
Dandanes so na voljo različne rešitve požarne zaščite jeklenih konstrukcij. Prevladujoči so trije sistemi: požarne barve z intumescentnim delovanjem, obloge iz požarnih plošč in ometi. Daleč največji delež, pribl. 70 %, zavzemajo intumescentne barve, pribl. 25 % plošče in pribl. 3 % ometi, (podatki za Veliko Britanijo, Tata Steel, (Steel Construction Fire Protection 2013). Poleg omenjenih je še nekaj sistemov, kot so oblaganje s požarno odpornimi ovoji, zalivanje jeklenih stebrov v beton, delno zalivanje v beton, polnjenje stebrov z zidaki iz penjenega betona in zalivanje nosilcev do polovice v betonski strop, vendar je njihova uporaba v upadanju.
Intumescentne barve
Intumescentne barve so postale prevladujoč sistem zaščite jeklenih konstrukcij, in sicer zaradi naslednjih lastnosti:
- predstavljajo najcenejšo možnost požarne zaščite jeklenih konstrukcij;
- nanašajo se v tankem sloju;
- obdržijo originalni videz jeklene konstrukcije;
- so estetske.
Nanašajo se lahko že v delavnici ali pa na licu mesta – odvisno od tipa barve in vremenskih pogojev.
Delimo jih na tankoslojne premaze, ki so večinoma na vodni osnovi ali na osnovi topil, in na debeloslojne premaze na epoksi osnovi, namenjene zlasti hidrokarbonskim požarom. Zlasti prevladujejo tankoslojni intumescentni premazi na vodni osnovi, in sicer zaradi ekološko prijazne izdelave in uporabe ter dobrih lastnosti utrjenega sloja. Pred nanašanjem temelja je treba jeklene profile speskati do stopnje SA 2.5. Pri nanašanju se najprej nanese sloj kompatibilne antikorozivne temeljne barve, nato intumescentni premaz in nato še večinoma zaščitni sloj – t. i. top coat, ki je lahko splošno dobavljiva pokrivna barva za jeklo, ki pa mora biti kompatibilna z intumescentnim premazom. Zaščitni sloj ima poleg zaščite pred vlago tudi estetski namen in je lahko v različnih barvnih odtenkih.
Mehanizem delovanja intumescentne barve je naslednji: ob povišanju temperature se struktura barve ob pomoči katalizatorjev, kot je fosforna kislina, napihne in tvori ogljikovo peno, ki se napihne v razmerju 1 : 50. Tipični sloj debeline 1 mm se torej napihne na 50 mm. Siceršnje debeline suhega sloja so odvisne od zahtev in lahko merijo od 100 do 5000 mikronov. Ker je ogljikova pena dober izolator, je na ta način upočasnjen dotok toplotne energije do jeklenega nosilca, zato se čas, v katerem pride do nevarnega pregretja, bistveno podaljša.
Intumescentne barve so postale prevladujoč sistem zlasti zato, ker so najcenejše, imajo tanke sloje, obdržijo originalni videz jeklene konstrukcije in so estetske. Nanašamo jih lahko že v delavnici ali pa na licu mesta – odvisno od tipa barve in vremenskih pogojev. Pod omejitve požarnih barv lahko štejemo občutljivost na pogoje nanašanja, če recimo rja ni dobro speskana z nosilcev, če se jih nanaša ob prenizkih temperaturah (pod 10 °C nanašanje praktično ni več mogoče), ob dežju ali točki rosišča ali če se uporablja nekompatibilni temeljni zaključni premaz. Nanašajo se s tehnologijo t. i. airless brizganja ali ročno z valjčki, pri višjih požarnih odpornostih pa je treba nanesti več slojev. Čas nanašanja je lahko omejitev, saj je treba upoštevati vmesno sušenje slojev (običajno 24 ur). Imajo omejeno garantirano življenjsko dobo ter so tudi razmeroma občutljive na odrgnine in udarce. Požarna odpornost intumescentnih premazov je lahko od R 30 do R 180, pri čemer je najbolj priporočljiva uporaba do največ R 60, saj nad to vrednostjo postaneta število slojev in debelina neracionalna, pa tudi dejanska zanesljivost v realnem požaru upada zaradi odpadanja sloja. Omeniti je še treba posebnost pri testiranju požarnih barv, in sicer da testi, narejeni na odprtih profilih I, H in U, niso veljavni na votlih profilih in obratno. Proizvajalec ima sicer lahko en ali drug test ali pa oba hkrati, kar je treba predhodno preveriti. Požarne intumescentne barve, ki se smejo uporabljati v Evropski uniji, morajo biti testirane po standardu EN 13381-8, imeti klasificirano gorljivost po standardu EN 13501-1 in klasificiran razred požarne odpornosti po standardu EN 13501-2 ter imeti evropsko tehnično oceno ETA po smernicah ETAG 018 in certifikat o nespremenljivosti zmogljivosti (COC, AVCP (v okviru Sistema ocene in potrditve nespremenljivosti zmogljivosti)), kar vse skupaj omogoča izdajo znaka CE, ali pa druga dokazila skladno z Zakonom o gradbenih proizvodih.
Požarne plošče
Požarne plošče so naslednji sistem za zaščito jeklenih konstrukcij. Običajno so to mineralne plošče (npr. iz kalcijevega silikata), ojačene z vlakni in polnili. Odvisno od proizvajalca so lahko odporne tudi na vlago in zmrzal ter se lahko dekorativno prebarvajo in obdelajo. Debeline so odvisne od proizvajalca in stopnje požarne zaščite ter merijo od 10 mm do 60 mm. Montirajo se na licu mesta in so primerne za razrede od R 30 do R 180, pri čemer je priporočljiva uporaba od razreda R 60 naprej, zlasti zaradi višje cene. Postopki obdelave in montaže so razmeroma preprosti (razrez z žago, vijačenje, sponkanje). Ker ni posebnih časovnih in temperaturnih omejitev kot pri barvah, jih lahko nanašamo skozi celotno sezono. Požarne plošče spadajo med najbolj zanesljivo požarno zaščito jeklenih konstrukcij, kar se je izkazalo v realnih razmerah. Testirane morajo biti po standardu EN 13381-4, klasificirano gorljivost morajo imeti po standardu EN 13501-1 in razred požarne odpornosti po standardu EN 13501-2 ter imeti evropsko tehnično oceno ETA po smernicah ETAG 018 ter certifikat o nespremenljivosti proizvoda (COC), kar vse skupaj omogoča izdajo znaka CE, ali druga dokazila skladno z Zakonom o gradbenih proizvodih.
Pri požarnih ploščah imamo poleg direktnega oblaganja tudi druge možnosti. V praksi je lahko mnogokrat oblaganje stropne konstrukcije predrago ali prezahtevno. V takem primeru lahko, odvisno od posameznega izhodišča, naredimo požarno membrano.
Še zlasti je to uporabno pri sovprežnih konstrukcijah ali paličju, ki ga je vedno težko zaščititi. Pri izbiri teh sistemov je potrebna previdnost, saj mora požarna membrana izpolnjevati posebne zahteve in mora biti v primeru horizontalne membrane testirana skladno s standardom EN 13381-1, kar zagotavlja klasifikacijo nosilnosti konstrukcije razreda R ..., ali pa skladno s standardom EN 1365-2, kar zagotavlja nosilnost in požarno odpornost REI ....
Pozor: sistemi požarne membrane, ki so testirani po standardu EN 1364-2, v teh primerih ne zadoščajo, ker imajo požarno odpornost EI ... in ne zagotavljajo nosilnosti konstrukcije!
Požarno zaščitni ometi
Požarno zaščitni ometi so sestavljeni iz cementnih vlaken, vermikulita in mavca. Uporabni so zlasti za konstrukcije, kjer estetika ni tako pomembna, čeprav se lahko videz popravi z opcijskim zaključnim fasadnim slojem. Na jeklo se lahko predhodno nanese temeljna barva, vendar to ni nujno, je pa potreben vezivni sloj akrilnega kopolimera. Ometi se nanašajo na licu mesta s strojnim nabrizgavanjem, debelina sloja je med 10 mm in 70 mm. Delovišče je precej umazano. Pri večjih debelinah je potrebna dodatna ojačitvena mrežica. Glavni prednosti požarnih ometov sta nizka cena in dobra absorpcija zvoka. Požarna odpornost ometov je lahko vse do R 240.
