Пассивная защита: огнезащитная краска

Прогресс в области пассивной огнезащиты в России идет весьма быстро. Ещё 10…15 лет назад,  ассортимент вспучивающихся огнезащитных красок на Российском строительном рынке был весьма невелик. Огнезащитные  краски, в основном, были импортные, а диапазон пределов огнестойкости металлических конструкций, которые они обеспечивали, ограничивался 30, 45 и 60 минутами. Однако, с увеличением объёмов строительства, и применением большого количества металлоконструкций, ассортимент огнезащитных красок стал быстро расширяться. Все отечественные производители огнезащитных красок, у кого на тот момент был под рукой какой-нибудь тёплый гараж и полиэтиленовая, 200 литровая бочка, в которой можно было размешивать огнезащитные краски, ринулись в производство огнезащитных красок. За ними, чуть с опозданием, стали подтягиваться и более- менее крупные и средние производители лакокрасочной продукции, которые сочли необходимым обязательно иметь в своём ассортименте ещё и огнезащитную краску.

На сегодняшний день  ассортимент огнезащитных красок превысил все разумные пределы, но всё равно продолжают появляться всё новые и новые наименования и виды огнезащитных красок. И всем ведь хочется свою огнезащитную краску продать. А рынок потребления огнезащитной краски не так уж и велик. Огнезащитная краска не товар массового спроса. Потребляют огнезащитную краску в основном фирмы, которые производят огнезащитные работы и как тут убедить их в том, что именно твоя огнезащитная краска лучше всех? И парадоксальный, острый ум  российских производителей и поставщиков ищет способы привлечь покупателей к огнезащитным краскам. И ведь находят.

Качественный показатель огнезащитной краски, кроме чисто технологических параметров,  это толщина покрытия, при которой обеспечивается требуемый предел огнестойкости.  Поэтому, борьба за сбыт огнезащитных красок разворачивается на этом поле. С введением в действие СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность», основная доля конструкций в строительстве, выполненных из стали, пришлась на предел огнестойкости 90 минут. И, конечно же, как грибы после дождя стали появляться сертификаты пожарной безопасности, подтверждающие способность огнезащитных красок обеспечивать предел огнестойкости 90 минут. Правда, речь в них шла о массивных стальных конструкциях с приведённой толщиной от 5,8 и выше. Но и этого оказалось недостаточно.

Довольно быстро начался процесс, который по своему характеру напоминал одну телевизионную игру под названием «Угадай мелодию». Только здесь она проходила под девизом – «Кто обеспечит требуемый предел огнестойкости меньшей толщиной огнезащитного покрытия». И вот мы уже становимся свидетелями новых достижений – огнезащитные краски преодолели барьер в 120 минут. Не за горами и другие вершины, например 180 или 240 минут. А  вдруг получится? Мы, конечно, ни в коем случае  не подвергаем сомнению, справедливость таких достижений. Однако, создается впечатление, что идет какая-то подмена понятий в части направления  результатов разработки технологий и материалов пассивной огнезащиты (тех же огнезащитных красок) не на решение практических задач повышения пожарной безопасности строительных объектов, а на оптимизацию образцов для огневых испытаний в рамках весьма приближенной модели т.н. «целлюлозного» пожара с целью получения «революционных»  результатов испытаний.

Огнезащитные краски и реальный пожар

Эта модель описывает температурный режим, который обеспечивается путем сжигания углеводородного топлива внутри печи, и оставляет без должного внимания условия тепломассообмена, сопутствующие пожару. Так в отмечается, что в большинстве действующих документов по пожарной безопасности заложены упрощенные методики расчета (интегральные и зонные модели), не отражающие сложную термогазодинамическую картину реального пожара, которая характеризуется существенными трехмерностью и нестационарностью. Реальный пожар как неконтролируемое горение является не изученным в должной мере теплофизическим процессом, сопровождающимся изменением химического состава и параметров продуктов горения. Турбулентный конвективный и лучистый тепломассообмен в очаге горения с химическими реакциями, теплообмен между горящими газами и ограждающими конструкциями помещения и т.д. осложняются тепломассобменом с окружающей средой через проемы и вследствие работы систем механической приточно-вытяжной вентиляции, дымоудаления и пожаротушения, что приводит к существенной неоднородности температурных, скоростных и концентрационных полей продуктов горения в объеме помещения. В итоге появляются естественные сомнения по поводу поведения весьма слабых по прочности углеродных пен, получающихся в результате вспучивания слоя огнезащитной краски, с коэффициентом вспучивания более 50 раз, в условиях реального пожара, с непредсказуемыми скоростями потоков  продуктов горения, легко сдувающих с поверхностей стальных конструкций любые непрочные покрытия, особенно в тех случаях, когда речь идёт о больших пределах огнестойкости, например 90 минут.

Старение противопожарных красок

Есть и  еще одна проблема, свойственная полимерным покрытиям, к коим относятся и огнезащитные краски, а именно —  их  старение. На сегодняшний день нет достоверных данных, подтверждающих сохранение способности к вспучиванию, по отношению к первоначальной, в процессе эксплуатации покрытий, имеющих полимерную природу. С другой стороны, создается впечатление, что совершенно забыт опыт, приобретенный в 70-е – 80-е годы прошлого века в процессе совместной работы ЦНИИСК им Кучеренко и ВНИИПО. Разработанные на тот период методики, материалы и технологии, доработанные с учетом современных представлений о пассивной огнезащите с успехом могут быть применены и в настоящее время. Особое сожаление вызывает практическое исключение из перечня материалов, применяемых для целей огнезащиты,  хризотила. Причины такой ситуации и  положение дел на настоящий период времени изложены в различных многочисленных публикациях, например.

Отличительная и уникальная черта хризотила – рост его кристаллов только в одном направлении, в результате чего их длина может в десятки тысяч раз превышать толщину и доходить до нескольких сантиметров. По той же причине хризотил при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие (меньше длины волны света) прочные эластичные волокна. При рассмотрении этих волокон в электронный микроскоп видно, что они внутри полые, их внутренний диаметр составляет приблизительно 13 нм,  а внешний 26 нм. Эти волокна сплетены в более толстые нити, длина которых может достигать 5 см и более. Такая природа хризотила обусловливает его беспрецедентные армирующие свойства, обеспечивающие высокую прочность, трещиностойкость и адгезию покрытия даже при небольшом его количестве (несколько процентов) в огнезащитном составе. А использование при разработке составов нанотехнологических подходов, например, применение в композиции механоактивированных ингредиентов позволит получить, как нам представляется, продукты с очень высоким уровнем соотношения цена – качество.

Товарами сходного качества являются и некоторые из огнезащитных красок. По крайней мере, сталкиваясь на практике, в процессе производства работ по реконструкции, с необходимостью демонтажа огнезащитных красок, выполненных на основе хризотила более 20 лет назад видно, что они имеют вполне приемлемый товарный вид (после очистки от пыли), высокие прочность и адгезию  по отношению к поверхностям стальных конструкций, на которые они нанесены.

Эффективность противопожарного покрытия

Эффективность огнезащитных красок, армированных хризотиловыми волокнами, проявилась в полной мере во время трагических событий 11 сентября в Нью-Йорке, приведших к обвалам башен Всемирного торгового центра. При строительстве этих башен для огнезащиты стального металлокаркаса Южной башни использовалась изоляция, не содержащая хризотил. Она рухнула через 47 минут после удара самолёта и начала пожара. А Северная башня, огнезащитная изоляция которой содержала хризотил до 37 этажа включительно — обвалилась уже через 104 минуты.

При строительстве башен близнецов использовались три типа огнезащитных составов, содержащих хризотил: — Смесь минеральной ваты, гипса и портландцемента с добавлением 20 процентов хризотила. Она использовалась  для огнезащиты стального каркаса с первого до 36-го этажа Северной башни. — Смесь вермикулита, гипса, 13-ти процентов хризотила, использовалась  для ограждающих конструкций  на 37-м этаже Северной башни. — Смесь 80-ти процентов хризотила и 20-ти процентов портланд-цемента использовалась, в частности, для огнезащиты лифтовых шахт обеих башен. В результате исследований, осуществленных Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) в связи с этой катастрофой, в частности было отмечено, что одной из основных причин быстрого обвала была недостаточная огнезащитная эффективность изоляционных материалов. А также то обстоятельство, что эффективность огнезащитных красок, содержавших хризотил на 10…25 процентов выше, чем у аналогов, его не содержавших. Испытания, проведенные ASTM, установили, что огнезащитные краски, заменившие хризотил содержащие, и отвечавшие требованиям соответствующих регламентов безопасности на 1970 год,  к 2001 году потеряли свои огнезащитные свойства до такой степени, что не обеспечили необходимый уровень пределов огнестойкости. Проверки изоляционных материалов с хризотилом в конструкциях нижних этажей показали, что они сохранили свои первоначальные характеристики. Таким образом, огнезащитные краски, изготавливаемые на основе хризотила и перерабатываемые по технологиям полусухого и мокрого торкретирования, обладающие гарантированно низкой ценой и очень высокой долговечностью вплоть до всего срока эксплуатации строительного объекта,  могли бы составить очень серьезную конкуренцию всем известным огнезащитным составам,  включая краски. Но, отдавая отчет реальному положению дел на рынке пассивной огнезащиты, можно только предположить, что с повышением требований к реальному уровню пожарной безопасности зданий и сооружений, связанным с переходом на страховые принципы его определения, усилению уровня конкуренции между производителями огнезащитной краски рано или поздно произойдет реанимация внимания к этому уникальному природному материалу, производимому в широких масштабах  в России, тем более, что его применение формально не запрещалось. В сложившихся условиях наиболее эффективными представляются огнезащитные краски и изделия на минеральной основе, армированные волокнами, заменителями хризотила. Одними из них является огнезащитнаяе краска «Сотерм», полная информация о которой представлена на сайте www.technoterm.ru

Литература:

1. Зернов С.И., Богатищев Д.И., Пузач С.В. «Моделирование тепломассообмена при пожаре для оптимизации систем противопожарной безопасности», журнал «Системы безопасности» №1, 2004
2. ЦНИИСК им. Кучеренко. « Пособие по определению огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80) », Москва Стройиздат 1985 г.
3. Сражение мирового масштаба, Строительная газета №27 от 05.07. 2004 г.
4. Новые европейские исследования доказали канцерогенность заменителей хризотил-асбеста, Московский комсомолец, 26.09. 2006 г.
5. Мировой запрет экспорта хризотил-асбеста в рамках Роттердамской конвенции не прошел. Россия вновь победила в битве, но не выиграла войну, Московский комсомолец, 03.11.2006 г.
6. Украинские ученые: Использование хризотил-асбеста не приводит к раку, Комсомольская правда, 15.10.2007 г.
7. Леенсон И. «Асбест», Энциклопедия кругосвет 8. Последствия антиасбестовой кампании. Всемирный Торговый Центр, Информационный бюллетень Института Асбеста, №3, ноябрь 2002.

Применение высококачественных огнезащитных красок

Использование именно качественной огнезащитной краски очень важно. Применение огнезащитных красок высшего качества позволяет нашей компании добиваться отличных результатов.