Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Czynne i bierne zabezpieczenia ogniochronne konstrukcji stalowych

Active and passive fire protection measures in steel constructions
Przykład budynku z zewnętrzną stalową konstrukcją nośną niezabezpieczoną przeciwogniowo | Active and passive fire protection measures in steel constructions
Przykład budynku z zewnętrzną stalową konstrukcją nośną niezabezpieczoną przeciwogniowo | Active and passive fire protection measures in steel constructions
www.arcelormittal.com

Bezpieczeństwo pożarowe obiektów o stalowej konstrukcji nośnej zwiększa się dzięki działaniom prewencyjnym. Ponadto można je poprawić przez zastosowanie środków ochrony czynnej (urządzeń monitorujących i alarmowych oraz instalacji gaśniczych) oraz środków ochrony biernej (odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych), które zmniejszają skutki oddziaływania termicznego występującego w trakcie pożaru lub/i ograniczają jego rozpowszechnianie oraz zasięg.

Ciąg dalszy artykułu...

Izolacje natryskowe

Powłoki przeciwpożarowe nakładane natryskowo są jedną z najpowszechniejszych technologii zabezpieczenia. Mogą być grubo- lub cienkowarstwowe.

W wypadku grubowarstwowych izolacji ogniochronnych rozpylany wyrób ma konsystencję włóknistą lub konsystencję gęstej pasty i jest natryskiwany bezpośrednio na konstrukcję stalową (fot. 5). W skład natrysków wchodzą najczęściej włókna mineralne, wermikulit, żużel lub gips oraz substancja wiążąca (spoiwo). W zależności od rodzaju tej substancji wyróżnia się powłoki na bazie spoiwa:

  • cementowego z wypełniaczami w postaci granulowanej wełny skalnej, kruszywa oraz dodatków,
  • cementowego z wypełniaczem w postaci kruszywa wermikulitowego oraz dodatków,
  • cementowego i gipsowego z wypełniaczem w postaci włókien mineralnych (bez azbestu i wermikulitu) oraz dodatków,
  • spoiwa gipsowego z wypełniaczami w postaci granulowanej wełny skalnej lub wełny mineralnej i kruszywa perlitowego oraz dodatków.

Zaletą natryskowych powłok ogniochronnych jest łatwość nakładania warstwy ognioochronnej oraz jej dopasowywanie się do kształtu chronionego elementu stalowego. Głównym składnikiem obecnie produkowanych natryskowych izolacji ogniochronnych są zaprawy na kruszywie, które pęcznieje pod wpływem wysokiej temperatury.

Masa ogniochronna musi mieć możliwie niską przewodność cieplną i stabilność w wysokiej temperaturze. Nakłada się ją w stanie płynnym za pomocą specjalnych urządzeń (agregatu natryskowego z pneumatycznym transportem mieszanki). Ognioochronne masy natryskowe po stwardnieniu i wyschnięciu powinny mieć gęstość powyżej 250 kg/m3, ale poniżej 700 kg/m3.

Niezwykle ważne jest prawidłowe przygotowanie podłoża, inaczej powłoka może odpadać od konstrukcji stalowej. Przed nałożeniem masy ognioochronnej powierzchnie elementów stalowych powinny być zabezpieczone powłokami antykorozyjnymi. Izolacje natryskowe stosuje się głównie jako konturowe, tj. na całym obwodzie zabezpieczanego kształtownika (rys. 13, 15), a w wypadku przekrojów prętów wielogałęziowych – w postaci zamkniętych skrzynek.

Masy natryskowe są przygotowywane i nanoszone według technologii suchej (przygotowana fabrycznie sucha mieszanka jest transportowana pneumatycznie i mieszana z wodą lub ciekłym spoiwem u wylotu końcówki agregatu natryskowego) lub mokrej (przygotowana fabrycznie sucha mieszanka jest zarabiana wodą, a jej nanoszenie na elementy stalowe odbywa się mechanicznie za pomocą agregatów pompowo-natryskowych, w sposób zbliżony do mechanicznych prac tynkarskich).

Zwykle warstwa natrysku ma grubość 15–60 mm. Aby zapewnić odpowiednią przyczepność i trwałość tych zabezpieczeń, stosuje się podkłady zapewniające przyczepność natrysku do powierzchni stali lub wykonuje się siatkowanie zabezpieczanych kształtowników. Wykorzystanie technologii natryskowej wiąże się z zabrudzeniami i zamoczeniem otoczenia, co jest typowe dla procesów mokrych. Natrysk ogniochronny w zależności od grubości wykonywany jest w jednej lub kilku warstwach, najczęściej są to 2 lub 3 warstwy.

Dzięki masom natryskowym można zabezpieczyć ogniochronnie elementy konstrukcji stalowych w klasach R 15–R 240. Materiały te stosuje się głównie w obiektach przemysłowych, magazynowych i budynkach o konstrukcji szkieletowej. Z powodów estetycznych takie izolacje często maskuje się dodatkowymi ekranami lub sufitami wykończeniowymi. O skuteczności tego rozwiązania w dużym stopniu decyduje jakość wykonawstwa.

Skrzynkowe i konturowe izolacje z płyt

Jako zabezpieczenie ogniochronne konstrukcji stalowych powszechnie stosuje się również płyty termoizolacyjne (rys. 25–27). Materiały te są dostępne w stosunkowo wielu grubościach (od 15 mm do 50 mm) i umożliwiają uzyskanie ognioodporności konstrukcji stalowej w klasach R 30–R 120.

Oddziaływanie strumienia cieplnego wywołanego przez pożar ograniczone jest dzięki zamkniętej obudowie oraz właściwościom termoizolacyjnym płyt ogniochronnych. Płyty produkowane są zazwyczaj z włókien mineralnych lub występujących w naturze materiałów w postaci płyt, jak wermikulit lub mika, połączonych spoiwem cementowym i/lub krzemianowym.

Wermikulit (łuszczyk biotytowy, złożony glinokrzemian magnezu i potasu) pod wpływem wysokiej temperatury zmienia swój skład chemiczny. Podgrzany do temp. ok. 1100°C hydratyzuje się i rozszczepia wzdłuż powierzchni styku kryształów, w wyniku czego powiększa swoją objętość 15–20 razy. Wartość współczynnika przewodzenia ciepła wermikulitu jest bardzo niska i wynosi 0,04–0,05 W/(m·K), a jego ciężar objętościowy zawiera się w przedziale 80–150 kg/m3.

Oprócz płyt z wermikulitu, miki i wełny mineralnej stosowane są płyty gipsowo-kartonowe, różnego rodzaju płyty na spoiwie gipsowym, cementowym, cementowo-wapiennym ze zbrojeniem rozproszonym (najczęściej z włókien szklanych) oraz z różnego rodzaju wypełniaczami.

Obecnie bardzo popularne są płyty ogniochronne na bazie wełny mineralnej lub wełny skalnej (rys. 28). Wykorzystuje się je do izolacji stalowej konstrukcji nośnej budynku, stref pożarowych czy kanałów wentylacyjnych. Ich zaletą jest mała masa (ok. 165 kg/m3), a zatem stosunkowo niewielkie obciążenie chronionej termicznie stalowej konstrukcji nośnej. Parametr ten może być istotny, pod warunkiem że nie ma potrzeby estetycznego wykończenia konstrukcji.

Podstawowym elementem systemu są bowiem płyty wykonane z wełny mineralnej, które z powodów technicznych nie wymagają dodatkowej osłony, ale też nie są zbyt estetyczne. Można je zamaskować sufitem podwieszanym lub płytami innego rodzaju mocowanymi bezpośrednio na konstrukcji. Stanowi to jednak dodatkowe obciążenie. Zaletą tego systemu jest nietoksyczność i ekologiczność materiału, który jest prawie w całości naturalny.

Zabezpieczenie konstrukcji stalowej za pomocą płyt ze skalnej wełny mineralnej osiąga klasę odporności ogniowej do R 210.

Obudowa elementów stalowych gotowymi płytami ogniochronnymi nie wymaga stosowania procesów mokrych w robotach wykończeniowych. Płyty mocowane są do konstrukcji stalowej mechanicznie (za pomocą śrub, łączników, taśm i kształtowników stalowych lub przyklejane i unieruchomione kołkami).

Pewne trudności występują podczas przytwierdzania ich do elementów o złożonych kształtach. Zazwyczaj są też droższe niż masy natryskowe lub powłoki ogniochronne. Ponadto czas montażu płyt jest znacznie dłuższy niż czas nakładania powłok ogniochronnych, co powoduje zwiększenie kosztu inwestycji i wpływa na wydłużenie czasu realizacji obiektu.

Płyty ogniochronne należy bardzo starannie montować, gdyż przedostawanie się gorących gazów do obszaru połączeń może znacznie wpłynąć na skuteczność ochrony przeciwpożarowej. Z tego powodu podczas montażu należy zwrócić szczególną uwagę na jakość wykonanych połączeń płyt ogniochronnych, tak by zagwarantowana była trwałość zabezpieczenia odporności ogniowej w założonym czasie eksploatacji obiektu.

Zabezpieczenia grupowe

Zabezpieczenie to nazywane jest grupowym, ponieważ chroni wiele elementów nośnych.

Powierzchniowe osłony ochronne izolują termicznie stalową konstrukcję nośną od rozprzestrzeniającego się ognia dzięki oddzieleniu jej elementami tworzącymi ciągłą ścianę (rys. 20–23) lub/i sufit (rys. 24). W przypadku montażu pionowego są to panele ścienne, natomiast umieszczone poziomo tworzą sufit podwieszany.

Zastosowane wyroby muszą zostać przebadane pod kątem ognioodporności. Dobór osłon powinien wynikać z ich właściwości przeciwpożarowych. Elementy te mogą pełnić również funkcję izolacji akustycznej i termicznej oraz tworzyć estetyczne wykończenie budynku.

Stropy pomieszczeń administracyjno-socjalnych zabezpiecza się najczęściej za pomocą sufitów podwieszanych. Wówczas, aby zabezpieczyć elementy poziome, takie jak belki, podciągi, dźwigary dachowe (pełnościenne lub kratowe), oddziela się elementy stalowej konstrukcji nośnej tzw. poziomymi zabezpieczeniami grupowymi. Są to najczęściej ogniochronne sufity podwieszone z płyt prasowanej wełny mineralnej, zbrojonych płyt gipsowo-kartonowych lub płyt na spoiwie gipsowym, cementowym lub cementowo-wapiennym z różnymi wypełniaczami.

Płytowe zabezpieczenia ogniochronne przyklejane są do elementów konstrukcji stalowej lub/i łączone mechanicznie. Elementy docina się do odpowiednich wymiarów i łączy bezpośrednio na budowie, co w wypadku dwu- lub trzywarstwowej obudowy i wielu łączników sprawia, iż prace instalacyjne trwają dłużej niż aplikowanie mas natryskowych. Obudowane elementy stalowe wyglądają za to bardziej estetycznie i nie wymagają dodatkowego wykończenia. Gęstość płyt ze skalnej wełny mineralnej wynosi ok. 165 kg/m3, a płyt gipsowo­‑kartonowych zbrojonych rozproszonym włóknem szklanym – ok. 800 kg/m3.

Elementy pionowe, takie jak słupy, można zabezpieczać m.in. za pomocą przegród pionowych w postaci ścian murowanych, betonowych lub lekkich ścian warstwowych. Stanowią one pionowe zabezpieczenie grupowe, które stosuje się w celu podziału np. na strefy pożarowe (np. w wypadku wielonawowej hali – rys. 20), ograniczające rozprzestrzenianie się pożaru na cały obiekt. Przykład rozwiązań konstrukcyjnych ścian przeciwpożarowych równoległych do portalowej ramy wielonawowej hali o konstrukcji stalowej pokazano na RYS. 21–23.

Środki aktywne termicznie

Jednymi z najczęściej stosowanych zabezpieczeń ogniochronnych aktywnych termicznie są farby pęczniejące. W trakcie pożaru reagują one na działanie wysokiej temperatury i zmieniają swoje właściwości – z farby dekoracyjnej na warstwę termoizolacyjną.

Pod wpływem ciepła powłoki farb pęcznieją i tworzy się porowata pianka ograniczająca dopływ ciepła do stali (rys. 29–30). Pęczniejące farby ogniochronne stosowane są do zabezpieczeń konstrukcji stalowych, w których wymagana jest klasa odporności ogniowej R 15–R 60.

Pęczniejące przeciwogniowe powłoki ochronne przypominają wyglądem normalne farby. Składają się z następujących warstw (rys. 29):

  • gruntującej (o gr. 40–100 mm) – podkładu antykorozyjnego, który przystosowuje podłoże do jak najlepszego połączenia z farbą zasadniczą;
  • przeciwogniowej (o gr. 300–4000 mm) – zasadniczej powłoki pęczniejącej o właściwościach ogniochronnych;
  • nawierzchniowej (o gr. 40–120 mm) – zwykle dostępnej w wielu kolorach; dzięki niej chroniony element nabiera walorów estetycznych; jej zadaniem jest także ochrona powłoki pęczniejącej przed oddziaływaniem środowiska w normalnej temperaturze.

Powłoki nanosi się ręcznie na konstrukcję stalową (wałkiem lub pędzlem) bądź natryskowo. Na stalową powierzchnię, oczyszczoną w sposób przewidziany jak do ochrony przed korozją, nakłada się pierwszą warstwę gruntującą. Po jej wyschnięciu aplikuje się min. 2 warstwy ochrony przeciwogniowej, o łącznej grubości warstw w stanie zimnym 300–4000 mm. Warstwy te po zmianie w piankę uzyskują grubość 30–400 mm (rys. 30) i izolują powierzchnię stali przed oddziaływaniem ognia (fot. 6).

Dzięki niskiej wartości współczynnika przewodzenia ciepła oraz zmianie objętości (i podwyższeniu wskaźnika masywności przekroju chronionego elementu) spęczniała powłoka ognioochronna umożliwia uzyskanie odporności ogniowej konstrukcji stalowej. Farba nawierzchniowa służy do zapewnienia szczelności powłok ogniochronnych i zapobiega przenikaniu wilgoci podczas eksploatacji obiektu. Zazwyczaj farby pęczniejące nakłada się przed montażem konstrukcji.

Podstawowe zalety tych materiałów to:

  • łatwość pokrycia elementów, co jest szczególnie istotne w konstrukcjach stalowych kratowych lub stężonych, w których występuje duża liczba elementów (prętów), często połączonych ze sobą w skomplikowane struktury;
  • estetyka zabezpieczanych elementów (różnorodna kolorystyka i faktury);
  • mała grubość powłoki izolującej (w porównaniu np. z masami natryskowymi);
  • szybkość wykonywanych prac ogniochronnych, co korzystnie wpływa na koszty inwestycji.

Jednym z najważniejszych parametrów skuteczności farby pęczniejącej jest grubość – to ona bezpośrednio wpływa na poziom odporności ogniowej chronionego elementu. Grubość powłoki warstwy przeciwogniowej przyjmuje się na podstawie wskaźnika masywności Am/V oraz temperatury krytycznej θa,cr elementu stalowego.

O skuteczności i trwałości ogniochronnych farb pęczniejących decyduje jakość wykonawstwa. Prawidłowe nałożenie tych materiałów na konstrukcję stalową jest trudne i pracochłonne. Wymaga przede wszystkim dużej staranności, doświadczenia i odpowiedniego sprzętu. Dlatego prace powinny być wykonywane wyłącznie przez specjalistyczne i przeszkolone ekipy, pod ciągłym nadzorem osoby odpowiedzialnej za jakość.

Kontrola jakości dotyczy wszystkich faz prac zabezpieczających, zwłaszcza oczyszczenia stali, przygotowania antykorozyjnego podłoża oraz sprawdzania grubości nakładanych powłok zabezpieczających. W tym przypadku niezbędne jest ścisłe przestrzeganie reżimów termiczno-wilgotnościowych podczas malowania, a także stosowanie przerw między nakładaniem kolejnych warstw zabezpieczających elementy stalowe. Nieprzestrzeganie tych wymagań może spowodować przedwczesne odpadanie powłoki lub/i jej nierównomierne pęcznienie w warunkach pożaru, a w efekcie – utratę właściwości ogniochronnych.

LITERATURA

  1. PN-EN 1991-1-2:2006, „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1–2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru”.
  2. PN-EN 1990:2004, „Podstawy projektowania konstrukcji”.
  3. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 ze zm.).
  4. A. Biegus, „Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodów”, „IZOLACJE”, nr 2/2013, s. 20–28.
  5. PN-EN 1993-1-2:2007, „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe”.
  6. Strona internetowa: www.arcelormittal.com.
  7. ENV 13381, „Fire tests on elements of building constructions”.
  8. „Konstrukcje stalowe w Europie. Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe. Część 7: Inżynieria pożarowa”, www.arcelormittal.com.
  9. Strona internetowa: www.steel-access.com.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 3/2013

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.