Scientific Innovative Center of Construction and Fire Safety

2007 -"Контроль качества огнезащитных покрытий и прогнозирование сохранения огнезащитной эффективности в процессе их эксплуатации" (Крашенинникова М.В., Еремина Т.Ю., Дмитриева Ю.Н., Семенов Д.С.)

        В связи с ростом объемов строительства зданий и сооружений, требования к срокам эксплуатации огнезащитных покрытий возрастают, а гарантийный срок службы  (эксплуатационные свойства) покрытий  напрямую связан со сроком эксплуатации самих зданий. Нередко обработанные металлические конструкции после нанесения огнезащитного покрытия закрываются отделочными материалами и доступ к ним затруднен. Поэтому требования к долговечности и срокам эксплуатации огнезащитных составов высоки и должны составлять 10 - 15 лет.
         Поскольку средства огнезащиты обладают различными эксплуатационной стойкостью и долговечностью, необходим систематический контроль за состоянием защищенной поверхности и, в случае необходимости, своевременные ремонтно-восстановительные работы. При этом параметрами контроля качества в основном остается внешний вид и толщина покрытия, и по этим данным невозможно определить, каким изменениям подверглась защитная поверхность с течением времени. 
         Критерии оценки эффективности огнезащитных составов основаны на данных огневых испытаний, нормированных в системе стандартов в области пожаробезопасности (НПБ), где определяются и общие, и обязательные требоевания к качеству огнезащитной обработки (таблица 1).  Как видно из приведенной таблице контролируются в основном внешний вид и толщина покрытия в случае кабеля и металлической поверхности и горючести стружки в случае деревянных конструкций. В связи с этим вопрос сохранения эффекта огнезащиты покрытий в процессе длительной эксплуатации остается актуальным, тем более если предположить, что эффект огнезащиты может быть утрачен со временем частично или полностью без видимых изменений самого покрытия.
         Нами предлагается решение проблемы оценки огнезащитных характеристик составов для дальнейшего прогнозирования эффективности огнезащиты эксплуатируемого покрытия с помощью  методов термического анализа (ТА). Этот метод имеет повышенную чувствительность именно к характеристикам материала, влияющим на его огнезащитную эффективность; имеется возможность получения одним методом нескольких пожароопасных характеристик материала; высока воспроизводимость и точность полученых результатов. На данном слайде представлен прибор для определения термических характеристик. На этом слайде вы видите дериваторгаммы, которые получаются после компьютерной обработке - рост температуры в образце от 25 до 1000 градС, потеря массы в образце, скорость потери массы и тепловые процессы, которые при этом происходят - выделяется или поглощается тепло.
В ИЛ ООО «НИЦ с ПБ» проводятся дополнительные сравнительные испытания  для образцов, снятых с огнезащитных покрытий на реальных строительных объектах.
         Рассмотрим в качестве примера широко применяемые для огнезащиты металлических конструкций состав ОВПФ-1М и водно-дисперсионную вспучивающуюся краску «Терма» (ООО «НИЦ С и ПБ»).
         Для прогнозирования эффективности огнезащитного покрытия краски «Терма» были проведены исследования дифференциально-термического анализа на основании данных усредненной пробы огнезащитного состава с объектов в реальных условиях эксплуатации (рис.2).
  Анализируя представленные изображения кривых термического анализа для краски «Терма» заключаем, что характерные температурные пики ДТА практически идентичны и находятся в одной температурной области (545 - 675ºС и 531- 670ºС), что говорит о сохранении огнезащитных свойств данного покрытия (рис.2).

Рис. 2. Термографические зависимости образцов огнезащитной краски «Терма»
а) - образец серийной рецептуры ; б) образец со средней пробы, отобранной с объекта «Государственный Исторический Архив», г. Санкт-Петербург (2004)

       Для прогнозирования эффективности огнезащитного состава ОВПФ-1м были проведены исследования дифференциально-термического анализа до и после испытаний по методике искусственного старения и на основании данных реальных условий эксплуатации путем отбора некоторого количества огнезащитного состава с объекта Проектный институт НИИТМАШ, Санкт-Петербург, ул. Караванная, д. 1, где была произведена огнезащитная обработка в 1995-96 гг.(рис.1).
       По данным ДТА образцов ОВПФ-1М (эндо- область от 20 до 157 ºС и экзо- область от 157 до 360 ºС) видны практически одинаковые показатели пиков для образцов в интервале температур  100 - 300 ºС после искусственного старения и после испытаний образцов с подложки конструкции строительного объекта.

Рис. 1. Данные результатов ДТА огнезащитного состава ОВПФ-1м:а - до испытаний по методике искусственного старения; б - после испытаний по методике искусственного старения (10 лет); в - после реальных условий эксплуатации (10 лет)

      Из приведенных данных следует, что огнезащитная эффективность с увеличением срока эксплуатации даже увеличивается, что связано с гидрофильностью состава и краски, то есть способностью адсорбировать воду на поверхности, а так же с  выделением нерастворимого и термостойкого соединения силиката при воздействии углекислого газа в случае состава ОВПФ-1М.
В таблице 2 представлены свойства образцов составов с реальных объектов до и после испытаний по методике искусственного старения.

Изменение параметров образцов составов с реальных объектов и после испытаний по методике искусственного старения

                                                                                                       Таблица 2

       Также хотелось бы отметить работу, проводимую нами в апреле 2007. По просьбе Заказчика нужно было определить пригодность одного известного огнезащитного состава после истечения его гарантийного срока хранения. Мы приобрели качественный образец указанного состава, взятый за образец сравнения. Исследования проводились по физ-механическим показателям, термическому анализу и аналитически определялись концентрации антипиренов. После проведенных исследований мы увидели, что краска «Терма» не только не уступает известному составу, но в ряде показателей даже превосходит его, например, в адгезии и в кратности вспучивания. Так, Заказчику был рекомендована именно наша продукция.
       Итак, в настоящее время  для оценки  физико-механических и эксплутационных свойств огнезащитных составов  используются  нормативные документы, предназначенные для продукции лакокрасочной отрасли - лаков, красок, шпатлевок. Но в практике применения, исследования долговечности огнезащитных составов, их разработки эти требования  должны быть расширены с учетом специфики этих покрытий, например, к их долговечности в обычных условиях в течении 10 - 15 лет и поэтому введение дополнительных методов исследований, например, термического анализа позволит прогнозировать сроки эксплуатации огнезащитных покрытий.
       Аналогичные исследования изменений термогравиметрических  и других характеристик огнезащитных покрытий в течении срока эксплуатации зданий ведется по всем применяемым современным огнезащитным составам в течении 13-ти последних лет, что позволило собрать и обобщить обширную статистику, которая дает возможность прогнозировать реальные сроки эксплуатации огнезащитных составов на строительных объектах России.

Исторические и современные аспекты решения проблем горения, тушения и обеспечения безопасности людей при пожарах: Материалы ХХ Международной науч.-практ.конф., посвященной 70-летию создания института. - Секция 1.- М.:ВНИИПО, 2007. С.210-214

Крашенинникова М.В., Еремина Т.Ю.,  Дмитриева Ю.Н., Семенов Д.С.