Термін служби вогнезахисних покриттів що спучуються

З урахуванням того, що такі покриття в Україні масштабно почали застосовуватися 10-15 років тому (а це з представленого вище матеріалу – середній термін їх працездатності в найсприятливіших умовах: УХЛ4, С1, С2), то настав час звернути дуже серйозну увагу як на питання перевірки вогнезахисної ефективності експлуатованих покриттів, так і на питання розробки єдиного державного стандарту для прогнозування довговічності вогнезахисних матеріалів.

 

На написання цієї статті авторів наштовхнули дві взаємопов’язані обставини. Перша, – незважаючи на тривале застосування в Україні вогнезахисних покриттів що спучуються, в країні відсутні єдині стандарти щодо визначення довговічності цих матеріалів. І друга, чинний Сертифікат відповідності UA1.016.0024620-09 від 28 квітня 2009 року на вогнезахисну речовину «Фенікс СТС», виданий Державним Центром сертифікації МНС України. У цьому сертифікаті присутні дві фрази такого змісту: «Гарантійний срок служби вогнезахісної Речовини «Фенікс СТС»не перевірявся за відсутністю вимог нормативної документації», а трохи нижче: «Гарантійний срок служби вогнезахісної Речовини «Фенікс СТС» відповідно до декларації ТОВ А + В «Балтика» (Росія) складає 30 (тридцять) років». З одного боку, фраза про відсутність нормативної документації хоч і спірна (при затвердженні Регламентів з вогнезахисної обробки Держдепартаменті пожежної безпеки МНС України вказівку термінів служби вогнезахисних матеріалів є обов’язковою умовою), але зрозуміла. А з іншого, узаконений вищим дозвільним органом держави в галузі пожежної безпеки термін експлуатації покриття «Фенікс СТС» зі слів виробника викликає глибокий подив з розсудом порушення існуючої нормативної бази.

 

Історія питання

Завдання розробки в Україні нормативного документа щодо визначення служби експлуатації вогнезахисних покриттів для будівельних конструкцій була поставлена ​​мінімум три роки назад в рамках нарад представників Держдепартаменту пожежної безпеки, УкрНДІПБ, Державного Центру сертифікації та інших зацікавлених осіб з числа виробників і продавців вогнезахисних матеріалів в Україні. На останній з нарад було вирішено адаптувати (читай – перевести з іноземних мов) нормативні європейські документи з питання визначення терміну служби вогнезахисних покриттів з урахуванням рекомендацій з боку учасників ринку вогнезахисту України.

Нижче наводяться витяги з тексту листа директора НПП «Спецматеріали» Дріжда Л.П. на адресу начальника Державного центру сертифікації Приймаченко В.І. від 21.01.09 р, в якому окреслено основні підходи і положення по розробці єдиного державного стандарту.

«У відповідь на Ваш лист № 1194 від 29.12.08 щодо розробки нормативного документа щодо визначення служби експлуатації вогнезахисних покриттів для будівельних конструкцій пропонуємо наступне.

Для встановлення терміну експлуатації вогнезахисних матеріалів (тонкошарових лакофарбових, теплоізоляційних штукатурок, просочень) для металевих і дерев’яних конструкцій використовувати два незалежних підходу.

 

Прискорені кліматичні випробування

Термін експлуатації вогнезахисних покриттів для металевих і дерев’яних конструкцій визначається методом прискорених кліматичних випробувань згідно з ГОСТ 9.401-91 ЕСЗКС «Покриття лакофарбові. Загальні вимоги та методи випробувань на стійкість до дії кліматичних чинників». Випробування вогнезахисних покриттів для металу проводять на металевих пластинах, як описано в ГОСТ 9.401-91. Випробування вогнезахисних покриттів і просочень для деревини проводять на дерев’яних брусках, забарвлених по ГОСТ 16363-98. Випробування проводяться у відповідності циклами штучного старіння за ГОСТ 9.401-91 згідно з методом, вказаним Виробником вогнезахисного покриття. Під час випробувань зразки періодично висушуються до постійної маси і піддаються випробуванням на вогнезахисну ефективність за такими параметрами.

Для вогнезахисних покриттів типу що спучуються металевих конструкцій визначається коефіцієнт спучування покриття за «Методикою випробувань по визначенню коефіцієнта спучування вогнезахисних покриттів і матеріалів» або використовується спосіб визначення межі вогнестійкості, що дозволяє порівняти його з даними контрольного зразка.

Для покриттів, в основі яких лежить метод пасивного вогнезахисту (плити, штукатурки, облицювання і т.д.) визначається цілісність покриттів: розтріскування, розшарування і при необхідності – адгезія до металевої поверхні.

Для покриттів дерев’яних конструкцій контролюють втрату маси зразка за ГОСТ 16363-98.

Отримані результати випробувань звіряються з якісними показниками контрольних зразків, які не піддавалися кліматичним випробуванням. Вогнезахисні властивості покриття вважаються збереженими при дотриманні наступних умов:

– коефіцієнт спучування вогнезахисного покриття після кліматичних випробувань відрізняється від нормованого виробником коефіцієнта спучування не більше ніж на 20%, а межа вогнестійкості – не більше ніж на 10% у бік зменшення (для металевих конструкцій);

– втрата маси моделі при визначенні вогнезахисних властивостей покриття не вище 9% (для дерев’яних конструкцій).

Покриття вважається таким, що витримало випробування на штучне старіння, якщо після певної кількості циклів зберігається його цілісність (відсутні тріщини, руйнування, відшарування і т.п.) і вогнезахисна ефективність. Випробування проводяться в спеціалізованих акредитованих лабораторіях з оформленням Протоколу, в якому повинні бути вказані визначений згідно з ГОСТ 9.401-91 термін експлуатації і умови експлуатації, а також показники вогнезахисної ефективності покриття в кінці випробувань. Не виключається визначення терміну експлуатації вогнезахисного покриття для металевих і дерев’яних конструкцій згідно стандарту ISO 12944:1998.

 

Визначення терміну служби покриття в умовах експлуатації (натурні випробування). Для визначення терміну служби вогнезахисного покриття в реальних умовах експлуатації одночасно з вогнезахисною обробкою об’єкта готують зразки з вогнезахисним покриттям: при фарбуванні дерев’яних конструкцій – 10 дерев’яних брусків, підготовлених по ГОСТ 16363-98; при фарбуванні металевих конструкцій – 10 пластин з розмірами 50х50 мм і товщиною до 1 мм. При визначенні терміну служби вогнезахисного покриття пасивної дії, зразки на об’єктах не закладаються, а ведеться моніторинг зовнішнього вигляду всього об’єкта вогнезахисту. Зразки зберігають на об’єктах (в тих же приміщеннях), які піддавалися вогнезахисній обробці і де експлуатується вогнезахисне покриття в підвішеному становищі, не допускаючи дотику з іншими поверхнями. При виникненні змін у покритті – відслонень покриття від підкладки, здуття, розтріскувань, нальотів, відмінних за забарвленням від кольору покриття, необхідно на 2-х зразках покриття зробити два паралельних контрольних випробування за такими показниками:

для дерев’яних конструкцій – втрата маси моделі при визначенні вогнезахисних властивостей для деревини по ГОСТ 16363-98;

для металевих конструкцій забарвлених фарбами що спучуються:

– адгезія покриття;

– визначення коефіцієнта спучування покриття за «Методикою випробувань по визначенню коефіцієнта спучування вогнезахисних покриттів і матеріалів».

Отримані результати випробувань звіряються з якісними показниками по «Паспорту якості» заводу-виготовлювача». Необхідно відзначити, що це лист, залишений без відповіді і без відповідних дій з боку структур пожежної безпеки, не містить будь-яких революційних пропозицій в області визначення терміну служби вогнезахисних покриттів. У ньому лише озвучена головна вимога до зразків покриттів після проходження циклу прискорених кліматичних випробувань – збереження вогнезахисних властивостей покриття, а не збереження зовнішнього вигляду при можливій втраті вогнезахисних властивостей. Ідея визначення вогнезахисної ефективності покриття в процесі проведення прискорених кліматичних випробувань, а також проведення натурних випробувань не нова і неодноразово озвучувалася у відкритій пресі [1 – 4], проте до цих пір знайшла в Україні дуже обмежене застосування. Проте, науково-дослідні роботи УкрНДІПБ, НВП «Спецматеріали», ТОВ «Захист-Центр» по вивченню впливу зовнішніх факторів на властивості засобів вогнезахисту дозволяють зробити ряд важливих висновків, корисних для розробки методик з прогнозування терміну служби вогнезахисних покриттів.

 

1. Ефект вогнезахисту покриття може бути втрачений з часом повністю або частково без змін зовнішнього вигляду покриття. Детальне обговорення цього питання міститься в роботі Т. Кузнєцової [1], де розглянуто вплив умов експлуатації та процесу природного старіння на міцність і вогнезахисні властивості інтумесцентного покриття «УКРТЕРМ М2». Проведені експерименти показали, що збільшуючи свої властивості міцності без видимих ​​змін зовнішнього вигляду, маси і товщини, покриття «УКРТЕРМ М2» при експозиції в кліматичних умовах морської стаціонарної платформи за 15 місяців практично повністю втрачає свої вогнезахисні властивості, про що свідчить зниження коефіцієнта спучування з 28 до 5. Цей факт є цілком зрозумілим, оскільки нестійкість покриттів інтумесцентного типу до дії вологи відома і цілком з’ясовна. У вологих умовах відбувається вимивання з покриття водорозчинних компонентів, що призводить до дисбалансу рецептури, а, відповідно, і до порушення механізмів очікуваних хімічних процесів при впливі температури. В роботі [1] містяться дані, які ставлять під сумніви тривалі терміни експлуатації інтумесцентних покриттів навіть за умови експлуатації в найсприятливіших умовах. Коефіцієнт спучування контрольних зразків, які зберігалися в приміщенні без доступу світла при температурі 20° С і вологості повітря, що не перевищує 80%, знизився за 15 місяців в 3 рази! Розуміючи ту обставину, що коефіцієнт спучування не може служити основним критерієм межі вогнестійкості, тим не менш, зниження коефіцієнта спучування свідчить про зміни рецептурних і технологічних параметрів покриття, які відбуваються з часом навіть без істотного впливу зовнішніх факторів.

 

2. Найбільш достовірну інформацію про терміни служби вогнезахисного покриття можливо отримати тільки при проведенні натурних випробувань. Аналіз існуючих методів прогнозування терміну служби лакофарбових вогнезахисних покриттів з використанням відомих ГОСТ 9.401-91, ГОСТ 15140-78, показує умовність адаптації цих методик до досліджень вогнезахисних покриттів, перш за все, через товщину останніх, яка мінімум в 5 разів перевищує встановлену ГОСТ 15140-78 [2]. З іншого боку, існуюче згідно з наведеним ГОСТам випробувальне обладнання (кліматичні камери), не дозволяє проводити прискорені випробування зразків металоконструкцій, передбачених для визначення параметрів вогнестійкості. Тому для визначення довговічності вогнезахисного покриття пропонується проведення натурних кліматичних випробувань з урахуванням умов їх експлуатації [2, 3]. Проблема натурних випробувань покриттів для дерев’яних конструкцій дуже детально досліджена в роботах С.В. Жартовський і співавт. [3]. Пропонований підхід для встановлення терміну служби просочень і покриттів для деревини із закладкою зразків в умовах експлуатації з подальшим їх випробуванням по ГОСТ 16363-98, не викликає сумнівів як у частині суворого обліку всього комплексу дії умов реального клімату і атмосфери, так і в частині проведення нормативних вогневих випробувань. Однак стосовно до металоконструкцій, натурні випробування виглядають досить трудомісткою і витратною процедурою, особливо, якщо мова йде про різні умови експлуатації, а також про відстеження динаміки зміни меж вогнестійкості з плином часу. За найскромнішими розрахунками, мова йде про виготовлення, багаторазове транспортування і закладку мінімум 30 колон для випробування їх по ДСТУ Б В.1.1-14: 2007 через певні проміжки часу. Проте, в Україні такий досвід є. Згідно з угодою № 102-03 від 30.04.03 р між НПП «Спецматеріали» і УкрНДІПБ, проводяться натурні випробування по визначенню термінів служби вогнезахисного покриття «Ендотерм ХТ-150» на дерев’яних зразках (ГОСТ 16363-98) і металевих колонах квадратного перетину висотою 2 м. Металеві колони зберігаються з 2003 року на території випробувального центру ТОВ «Тест» (м.Київ), а дерев’яні зразки -на випробувальному полігоні УкрНДІПБ. Регулярно проводиться зовнішній огляд зразків і вогневі випробування згідно ДСТУ БВ.1.1-4-98 і ГОСТ 16363-98. За результатами цих випробувань (табл. 1) можна констатувати, що протягом 8 років покриття «Ендотерм ХТ-150» зберігає вогнезахисні властивості при категорії розміщення У2. Тривалий термін експлуатації покриття «Ендотерм ХТ-150» навіть в несприятливих умовах (перепади температур, підвищена вологість) пов’язаний, перш за все, з тим, що в його склад входять хімічно і атмосферостійка сполука (Хлорсульфірованний поліетилен) і графіт що терморозширюється, структуруючі та антикорозійні властивості якого були неодноразово підтверджені [5].

 

Дерев’яні зразки			Металеві колони
Дата випробувань	Витрата сухого покриття, г/м2	Втрата маси, %	Дата випробувань	Товщина покриття, мм	Межа вогнестійкості, хв
27.08.03	296,1	3	29.10.03	3,66	39
31.08.04	110,0 244,0	5 4	17.03.04	3,80	43
17.08.05	248,4	5	04.11.04	3,60	36
15.03.11	250,2	4	17.06.05	3,49	37
			11.03.11	3,72	40

Таблиця 1. Вогнезахисна ефективність покриття «Ендотерм ХТ-150» протягом часу

 

 

	Покриття	Товщина, мм	Метод прискорених випробувань	Вогнезахисна ефективність	Термін (умови) експлуатації
1	«Nullifire S707-60» контрольний зр.	1,13		76,5 хв *
	«Nullifire S707-60»[6]	1,13	ETAG-18 Part 2, Z2, 21 циклів	72,6 хв *	10 років (С1, С2)
2	«Эндотерм170205» контрольний зр.	1,63		11,6 **
3	«Эндотерм 170205»	1,63	ГОСТ 9.401-91, метод 5, 30 циклів	12,3 **	5 – 10 років (У2, У3)
4	«Феникс СТС» [7]	0,90	ГОСТ 9.401-91, метод 1, 100 циклів	Не перевірялася	30 років (УХЛ4,О4,В4)
5	«Огракс ВСК-1» Эмаль ЭП-5285 [8 ]	1,00	ГОСТ 9.401-91, метод 1, 75 циклів	Не перевірялася	30 років (УХЛ4, О4)

Таблиця 2. Результати вогнезахисної ефективності покриттів після прискорених кліматичних випробувань

 

3. Для розробки державного стандарту щодо визначення терміну служби вогнезахисних покриттів необхідно використовувати європейський досвід. В даний час, як випливає з технічної документації на представлені в Україні вогнезахисні покриття, тільки невелика їх частина випробувана на довговічність з урахуванням визначення збереження вогнезахисної ефективності в умовах експлуатації. Це в першу чергу покриття «Nullifire S707-60 Waterbrne Base» яке була випробувано в лабораторії Warringtonfire (Великобританія) згідно з положенням «ETAG-18 Part 2: Reactive coatings for fire protection of steel elements» (ETAG-18 Частина 2: Спучуються покриття для вогнезахисту сталевих конструкцій), а також покриття торгової марки «Ендотерм», термін служби яких перевіряється за методикою, спеціально розробленою лабораторією «Антикор-Дон» Донбаської державної академії будівництва і архітектури. До таких покриттів слід віднести і просочення для деревини під торговою маркою «ДСА», термін служби яких перевірявся по бездоганним методикам [3]. Про підходи до визначення терміну служби інших вогнезахисних покриттів, представлених на ринку України, автору невідомо, оскільки така інформація відсутня і у відкритій пресі, і на сайтах виробників. Основна відмінність випробувань на довговічність покриттів «Ендотерм» і «Nullifire», як випливає з протоколів випробувань, складається в методах визначення збереження вогнезахисної ефективності покриття в процесі циклічних кліматичних випробувань. У лабораторії Warringtonfire відповідно до «ETAG-18 Part 2: Reactive coatings for fire protection of steel elements» після проведення прискорених випробувань за схемою Z2 визначають межу вогнестійкості зразка металоконструкції по стандарту BS476: Part 20: 1987 «Fire tests on building materials and structures. Method for determination of the fire resistance of elements of construction», який дає однозначну відповідь на питання: «Яка межа вогнестійкості забезпечує покриття після впливу факторів, що моделюють передбачувані умови експлуатації?» (Табл. 2). При випробуванні терміну служби покриттів «Ендотерм» по ГОСТ 9.401-91 збереження вогнезахисної ефективності покриття підтверджувалося коефіцієнтом спучування, який залишався незмінним після кожного циклу кліматичних випробувань. Однак такий метод є лише непрямим підтвердженням наявності самого процесу спучування покриття, яке може бути стабільним за рахунок сорбції води при проведенні випробувань в умовах підвищеної вологості, але аж ніяк не гарантією збереження межі вогнестійкості конструкції при порівнянні з контрольними зразками. З іншого боку, відсутність будь-яких випробувань по вогнезахисній ефективності в процесі старіння покриття (№№ 4, 5, табл. 2) при гарантії терміну служби покриття 30 років викликає великі сумніви в самому терміні служби, особливо з огляду на вищевикладені дослідження [1].

 

4. Умови експлуатації вогнезахисного покриття. Проблема оцінки довговічності вогнезахисного покриття, а, відповідно, і грамотного вибору методики випробувань, тісно пов’язана з декларованими умовами експлуатації покриття. У таблиці 3 наведені типові позначення категорій розміщення відповідно до стандартів ISO 12944-2, ISO 9223 і ГОСТ 9.104-79 і ГОСТ 9.032-74 для умов помірного клімату, в яких можуть експлуатуватися вогнезахисні покриття в Україні. І чітке визначення умов експлуатації має бути неодмінним атрибутом документа, який декларує термін служби вогнезахисного покриття.

 

Категорії корозії	По стандарту ISO 12944-2 и ISO 9223		Категории розміщення	По ГОСТ 9.104 і ГОСТ 9.032
	Зовні	Всередині
С1	–	Будівлі з нейтральною атмосферою, що обігріваються, наприклад: офіси, магазини, школи, готелі.	У1	На відкритому повітрі (вплив сукупності кліматичних факторів, характерних для даного макрокліматичних району).
С2 слабка	Атмосфера з незначним забрудненням. В основному сільські райони.	Неопалювані будівлі, де виступає конденсація, наприклад: склади, спортзали.	У2	Під навісом або в приміщеннях, де коливання температури і вологості повітря несуттєво відрізняються від коливань на відкритому повітрі і є порівняно вільний доступ зовнішнього повітря.
С3 помірна	Атмосфера міста і промислових зон. Помірне забруднення двоокисом сірки.	Виробничі приміщення з високою вологістю і слабким забрудненням повітря, наприклад: по виробництву продуктів харчування, пивоварні, молокозаводи.	У3	Закриті приміщення з природною вентиляцією без штучно регульованих кліматичних умов, де коливання температури і вологості повітря істотно менше, ніж на відкритому повітрі.
С4 сильна	Промислові райони і узбережжя з помірною концентрацією солей.	Хімічні споруди, басейни, будиночки над водою.	У4	Приміщення з штучно регульованими кліматичними умовами, наприклад, в закритих опалювальних або охолоджуваних і вентильованих виробничих та інших, в тому числі добре вентильовані підземні приміщення.
С5-I дуже сильна (промислова)	Промислові райони з високою вологістю і агресивною атмосферою.	Будівлі або зони з майже постійною конденсацією і сильним забрудненням.	У5	Приміщення з підвищеною вологістю, наприклад, в неопалюваних і не вентильованих підземних приміщеннях.
C5-M Дуже сильна (море)	Прибережні зони з високою концентрацією солей.	Будівлі або зони з майже постійною конденсацією і сильним забрудненням.

Таблиця 3. Умови експлуатації для помірного клімату

 

У зв’язку з цим фраза з Сертифікату відповідності UA1.016.0024620-09 «Гарантійний срок служби вогнезахисної Речовини «Фенікс СТС» відповідно до декларації ТОВ А + В «Балтика» (Росія) складає 30 (тридцять) років» без вказівки умов експлуатації є, по меншій мірі, свідченням некомпетентності фахівців Центру сертифікації в частині визначення строків експлуатації.

Необхідно відзначити, що у відкритій пресі відомості про порівняльні випробування збереження вогнезахисних властивостей покриття в різних умовах вкрай обмежені. Це пов’язано перш за все з тим, що західні виробники з великою часткою обережності відносяться до прогнозування терміну експлуатації засобів вогнезахисту. Як правило, в технічній документації вказується лише можливість експлуатації вогнезахисного покриття в тій чи іншій категорії розміщення (С1 – С5). Можливо, це пов’язано з тією відповідальністю, яку несе виробник перед споживачем або страховими компаніями в разі виникнення конфліктних ситуацій або страхових випадків. В середньому термін служби зарубіжних вогнезахисних покриттів інтумесцентного типу становить 20 років для умов С2 і 10 років для умов С3 – С5 за умови застосування захисного атмосферо і хімічно стійкого покриття. І тільки на просторах колишнього СНД за результатами прискорених кліматичних випробувань (без визначення вогнезахисних властивостей) вогнезахисні матеріали зберігають свою працездатність протягом 30-50 років для умов УХЛ 4 і не менше 20 років для всіх інших умов. Як правило, ці терміни підтверджуються протоколами випробувань, де присутне приблизно таке речення: «На підставі результатів випробувань покриття протягом 150 циклів по ГОСТ 9.401 метод 5 можна зробити висновок про те, що покриття збереже свої захисні властивості в умовах експлуатації У1 ГОСТ 9.104 на термін не менше 20 років». Але як було показано вище, збереження зовнішнього вигляду не є гарантією працездатності вогнезахисного покриття. Без сумніву, захисний шар, в якості якого рекомендовано застосовувати хімічно стійкі емалі типу ЕП, ХС, ХП, ХВ ​​кардинальним чином рятує ситуацію. Але давайте подивимося, яким є термін експлуатації цих композицій в умовах експлуатації У1: за даними технічних умов, вони зберігають свої властивості в атмосферних умовах не більше 7 – 12 років. На закінчення слід зазначити, що термін служби вогнезахисних інтумесцентних покриттів вже давно перестає бути естетичної проблемою. З урахуванням того, що такі покриття в Україні масштабно почали застосовуватися 10-15 років тому (а це з представленого вище матеріалу – середній термін їх працездатності в найсприятливіших умовах: УХЛ4, С1, С2), то настав час звернути дуже серйозну увагу як на питання перевірки вогнезахисної ефективності експлуатованих покриттів, так і на питання розробки єдиного державного стандарту для прогнозування довговічності вогнезахисних матеріалів.

 

* BS476: Part 20: 1987 «Fire tests on building materials and structures. Method for determination of the fire resistance of elements of construction».

** «Методика випробувань за визначенням коефіцієнта спучування вогнезахисних матеріалів» за методом Б.

 

 

Література.

1. Кузнецова Т.А., Науковий вісник УкрНДІПБ, 2007, № 2 (16), с. 125-128
2. Гайковая О.Н. «Будівництво та техногенна безпека», 2007, вып. 22, с. 14-19
3. Жартовський С.В. «Пожежна безпека: теорія і практика», 2010, № 5, с. 36-55
4. Вахітова Л.Н., Фещенко П.А., Лапушкін М.П., Калафат К.В., «Будівництво України», 2007, № 2. с. 8-12
5. WF Report № 167991. Warringtonfire, 2008.
6. Протокол испытаний № 18/05. Аккредитованный центр климатических испытаний ИПЭЭ РАН.
7. Протокол испытаний № 0.97/10. Испытательный центр «Ромхимтест».

 

Вахитова Л.Н.,
старший науковий співробітник

Інфо НАН України,
Лапушкін М.П.,
заступник директора з якості продукції

НПП «Спецматеріали»,

Калафат К.В.,
директор ТОВ «Донстройтест»

 

За матеріалами журналу “F+S: технологии безопасности

и противопожарной защиты” № 2 (50) 2011

 

Завантажити статтю