Огнезащитная эффективность

Важно отличать этот показатель от предела огнестойкости здания или отдельной строительной конструкции. Огнезащитная эффективность характеризует работу защитного средства в установленных условиях испытания, а требуемый предел R, REI или другой показатель относится уже к конструкции в целом.

Что означает огнезащитная эффективность

Термин используется для оценки способности специального состава или материала препятствовать быстрому прогреву защищаемого элемента. Для стальных конструкций это особенно важно: при воздействии высокой температуры механические свойства металла меняются, поэтому одна из задач огнезащиты заключается в увеличении времени его нагрева до опасного уровня.

ГОСТ Р 53295-2009 определяет огнезащитную эффективность как время от начала огневого испытания до достижения стандартным стальным образцом с защитным покрытием температуры 500 °C. Сам стандарт действует и предназначен именно для средств огнезащиты стальных конструкций.

Следовательно, запись «огнезащитная эффективность 90 минут» означает не то, что металлическая конструкция обязательно разрушится через 90 минут. Она говорит о результате, полученном при испытании конкретного защитного решения по установленной методике.

Как определяется огнезащитная эффективность

На подготовленный стальной образец наносится или монтируется испытуемое средство. Затем конструкцию подвергают регламентированному тепловому воздействию и контролируют температуру металла.

При базовом методе учитывают:

• изменение температуры в испытательной печи;

• нагрев стального образца;

• состояние защитного слоя;

• вспучивание или обугливание покрытия;

• образование трещин;

• возможное отслоение;

• другие изменения, происходящие в ходе нагрева.

Испытание продолжается до достижения металлом средней температуры 500 °C по показаниям установленных термопар. Именно прошедшее до этого момента время становится исходным показателем для оценки результата.

Для основного метода результат определяется по двум образцам. Полученные значения усредняются. Если расхождение превышает установленный ГОСТ предел в 20 %, требуется дополнительное испытание, после чего применяется предусмотренный стандартом порядок обработки результатов.

Группы огнезащитной эффективности

Для стальных конструкций ГОСТ Р 53295-2009 предусматривает семь групп:

ТАБЛИЦА ГРУПП ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Результаты менее 15 минут при определении группы не рассматриваются.

Здесь действует обратная нумерация: чем меньше номер, тем продолжительнее подтверждённое время защиты. Поэтому 1-я группа является наиболее высокой из предусмотренных классификацией, а 7-я — начальной.

Например, если образец соответствует 3-й группе, его результат составляет не менее 90 минут. Для 5-й группы установлен порог не менее 45 минут.

Что означает «не менее» в названии группы

Группа устанавливает минимальную границу, а не обязательно точное фактическое время, которое было получено в испытании.

Если средство показало результат, позволяющий отнести его к группе с нормативным порогом 90 минут, это означает подтверждение соответствия как минимум данному уровню классификации. При подборе системы следует работать не только с номером группы, но и с протоколами испытаний, технической документацией и параметрами, для которых получены результаты.

Такой подход особенно важен при проектировании металлоконструкций: одной фразы «3-я группа» недостаточно для определения требуемой толщины покрытия на любой балке или колонне.

От чего зависит результат

На поведение защищённого металла влияет не одна характеристика огнезащитного состава. Значение имеет вся испытанная система.

К существенным факторам относятся:

• тип защитного средства;

• толщина сухого покрытия или конструктивного слоя;

• подготовка стальной поверхности;

• применённая грунтовка;

• количество и последовательность слоёв;

• способ крепления материала;

• геометрия металлического профиля;

• условия обогрева;

• наличие совместимых финишных покрытий.

Поэтому увеличение толщины одного и того же продукта обычно изменяет продолжительность защиты, однако нельзя самостоятельно назначать слой по простой пропорции. Использовать следует значения, подтверждённые для конкретной продукции и условий её применения.

Как связана эффективность с приведённой толщиной металла

Скорость нагрева стального элемента зависит от соотношения его массы и поверхности, подвергаемой воздействию высокой температуры. Для описания этого свойства используется приведённая толщина металла.

У массивного профиля с относительно небольшой обогреваемой поверхностью температурный рост происходит иначе, чем у более лёгкого элемента с большой площадью воздействия. Из-за этого одинаковое защитное покрытие на двух разных профилях может давать неодинаковый результат.

Именно поэтому в практическом проектировании одновременно рассматривают:

• требуемое время сопротивления воздействию пожара;

• геометрию металлоконструкции;

• приведённую толщину;

• тип защитного решения;

• необходимую толщину нанесения или монтажа.

При расширенных испытаниях ГОСТ позволяет устанавливать зависимость между приведённой толщиной металла, толщиной защитного слоя и временем нагрева. Произвольно переносить полученные результаты за пределы подтверждённого диапазона нельзя.

Чем огнезащитная эффективность отличается от предела огнестойкости

Эти понятия связаны между собой, но обозначают разные характеристики.

Огнезащитная эффективность относится к средству защиты и показывает результат его испытания на стандартном стальном образце.

Предел огнестойкости характеризует уже строительную конструкцию и устанавливает время до наступления одного или нескольких нормируемых предельных состояний.

Например:

• R — потеря несущей способности;

• E — потеря целостности;

• I — потеря теплоизолирующей способности.

Поэтому 1-я группа огнезащитной эффективности и R 150 — не одно и то же.

ГОСТ Р 53295 прямо указывает, что его область применения не распространяется на определение пределов огнестойкости строительных конструкций с огнезащитой.

По той же причине нельзя автоматически приравнивать 60 минут огнезащитной эффективности к EI 60 или R 60. Совпадающее число обозначает продолжительность времени, но критерии оценки и объект испытания различаются.

Почему нельзя выбирать огнезащиту только по группе

Предположим, для двух материалов заявлена 3-я группа. Из этого ещё не следует, что они полностью взаимозаменяемы.

У них могут отличаться:

• необходимая толщина слоя;

• расход на квадратный метр;

• допустимый диапазон приведённых толщин металла;

• способ подготовки поверхности;

• совместимые грунты;

• технология нанесения;

• условия эксплуатации;

• срок службы;

• необходимость дополнительного покрытия.

Кроме того, одна система может быть тонкослойной вспучивающейся, а другая — конструктивной. Несмотря на одинаковую группу, технология и область их рационального применения будут различаться.

Поэтому номер группы — удобный ориентир, но не самостоятельное основание для выбора продукта.

Огнезащитная эффективность красок и конструктивных материалов

Принцип защиты металла может отличаться.

Тонкослойные вспучивающиеся составы при нагреве формируют увеличивающийся в объёме теплоизолирующий слой. Он замедляет передачу тепла к стали.

Конструктивная защита создаёт теплоизоляционный барьер заданной толщины за счёт плит, матов, рулонных материалов, штукатурных решений или других систем.

В обоих случаях задача состоит в замедлении нагрева металла, но способы достижения требуемого результата различаются.

Это имеет значение и при проектировании. СП 2.13130.2020 устанавливает, что при применении средств защиты для несущих стальных элементов зданий I и II степеней огнестойкости с приведённой толщиной металла менее 5,8 мм должна применяться конструктивная огнезащита либо комбинированный способ.

Как выбрать требуемую группу

Исходным параметром должен быть не номер группы в каталоге производителя, а требования проекта к конкретной металлоконструкции.

Последовательность подбора обычно выглядит так:

1. Определяется требуемый предел огнестойкости элемента.

2. Устанавливаются геометрические параметры профиля.

3. Рассчитывается или определяется приведённая толщина металла.

4. Выбирается подходящий вид защитной системы.

5. Проверяется подтверждённый диапазон испытаний.

6. Определяются требуемая толщина и расход.

7. Учитываются условия эксплуатации и срок службы.

8. Решение фиксируется в проектной документации.

Такой порядок защищает от распространённой ошибки: сначала выбрать продукт с максимальной группой, а потом пытаться приспособить его к конструкции.

Что должно учитываться в проекте огнезащиты

СП 2.13130.2020 требует применять средства для стальных конструкций при наличии проекта огнезащиты и соблюдать способ нанесения или крепления, предусмотренный технической документацией и протоколом испытаний. Выбор также выполняется с учётом режима эксплуатации и установленного срока службы покрытия.

На практике это означает, что необходимо учитывать не только толщину защитного слоя, но и:

• состояние основания;

• тип грунта;

• условия нанесения;

• способ фиксации;

• совместимость компонентов;

• необходимость восстановления;

• доступность конструкции для последующего контроля.

Произвольное изменение испытанной схемы может повлиять на работоспособность всей системы.

Контроль в процессе эксплуатации

Защитный слой должен сохранять характеристики не только сразу после монтажа. В процессе эксплуатации возможны механические повреждения, воздействие влажности, перепады температуры, нарушение целостности покрытия и другие факторы.

СП 2.13130.2020 требует предусматривать в документации порядок контроля огнезащитной эффективности в процессе эксплуатации. Не допускается использовать соответствующие средства там, где невозможно периодически контролировать их состояние, восстанавливать либо заменять.

Поэтому срок службы, условия эксплуатации и доступность конструкции для осмотра являются частью полноценного решения, а не второстепенными характеристиками.

Какими документами подтверждается результат

При подборе продукции следует ориентироваться на комплект действующей технической документации. В зависимости от типа решения и требований к объекту проверяют:

• документы о соответствии;

• протоколы испытаний;

• технические условия;

• технологический регламент;

• технические листы производителя;

• проект огнезащиты.

Особое внимание стоит уделять условиям, при которых получен заявленный результат: толщине слоя, типу металлического профиля, способу подготовки основания и другим параметрам системы.

Само рекламное указание «150 минут» без понимания метода испытания и подтверждающей документации недостаточно для проектного выбора.

Главное об огнезащитной эффективности

Для средств защиты стальных конструкций показатель характеризует время, необходимое стандартному защищённому образцу для нагрева до 500 °C в условиях испытания по ГОСТ Р 53295-2009. По этому времени определяется одна из семи групп — от 15 до 150 минут.

При этом номер группы нельзя автоматически превращать в R, EI или другой предел огнестойкости конструкции. Для практического применения необходимо учитывать параметры металлического элемента, приведённую толщину, подтверждённые результаты испытаний, требуемый слой и технологию монтажа.

Поэтому огнезащитная эффективность отвечает прежде всего на вопрос «как испытано средство огнезащиты», а требуемый предел огнестойкости — на вопрос «какую пожарно-техническую характеристику должна обеспечить конкретная конструкция здания».