Огнезащита металлоконструкций: когда нужна, способы, расчет и приемка

Сталь не горит, но при пожаре быстро теряет прочность: примерно при 500 градусах несущая способность падает вдвое, и незащищенный каркас может сложиться за 10-15 минут. Огнезащита не делает металл негорючим. Она замедляет нагрев настолько, чтобы конструкция достояла до эвакуации людей и приезда пожарных.

Нормативная база

Требования идут от Технического регламента о требованиях пожарной безопасности (123-ФЗ) и своды правил под ним:

• СП 2.13130 — обеспечение огнестойкости объектов защиты, здесь определяют требуемые пределы;
• ГОСТ Р 53295 — средства огнезащиты для стальных конструкций, метод определения огнезащитной эффективности;
• проектная и рабочая документация на конкретный объект.

Когда огнезащита обязательна

Логика такая: назначение, этажность, площадь и класс функциональной пожарной опасности здания задают его степень огнестойкости (I-V). Степень огнестойкости задает требуемый предел огнестойкости несущих конструкций. Проектировщик по СП 2.13130 определяет, что, например, несущим колоннам нужен предел R90, ригелям покрытия — R30, а связям — без нормирования.

Буква R и число — это минуты, в течение которых конструкция держит нагрузку в стандартном температурном режиме пожара. R15, R30, R45, R60, R90, R120 — стандартный ряд.

Частый случай: одноэтажный производственный или складской корпус низкой степени огнестойкости, где к стальному каркасу требований по огнестойкости нет вообще. Тогда огнезащита не нужна, и платить за нее — деньги на ветер. Поэтому первый шаг — не выбор состава, а расчет: нужна защита в принципе, и если да, то какой предел для каждого типа элемента.

Степени огнестойкости здания

Степеней пять, от I до V. Чем ниже номер, тем жестче требования к конструкциям:

• I-II степень — несущим элементам обычно нужно R90-R120, стальной каркас почти всегда защищают;
• III-IV степень — требования умереннее, часто R15-R45, иногда только для отдельных элементов;
• V степень — огнестойкость конструкций не нормируется, защита не требуется.

Степень назначает проектировщик по площади, этажности и назначению здания. Многие одноэтажные производства и склады попадают в III-V степень, и часть каркаса там остается без огнезащиты на законных основаниях.

Приведенная толщина металла

Толщину огнезащиты назначают по одному параметру — это приведенная толщина металла (ПТМ). Это отношение площади поперечного сечения профиля к его обогреваемому периметру, в миллиметрах.

Массивная колонна двутаврового сечения греется медленнее тонкостенной балки. При одном и том же требуемом R для профиля-с большей ПТМ нужен более тонкий слой огнезащиты, для тонкого профиля — более толстый. Поэтому нельзя покрасить весь каркас на одну толщину: для каждого профиля ее берут из таблиц в технической документации на конкретный сертифицированный состав, по его приведенной толщине и требуемому пределу.

Группы огнезащитной эффективности

По ГОСТ Р 53295 составы по результатам огневых испытаний делят на группы огнезащитной эффективности. Первая группа — самая высокая (состав дольше держит сталь до нагрева до критической температуры), дальше по убыванию. Группа привязана к конкретной толщине покрытия и ПТМ образца, поэтому сравнивать составы нужно не по группе вообще, а по таблице толщин под ваш профиль и предел.

Способ 1. Тонкослойное вспучивающееся покрытие

Терморасширяющаяся краска. В обычном состоянии это слой 0,5-2,5 мм, при нагреве он вспенивается и превращается в пористый теплоизолирующий кокс толщиной несколько сантиметров.

• Плюсы: небольшой вес, виден профиль металла, наносится краскопультом, ремонтопригодна.
• Минусы: обычно дает до R45-R60, чувствительна к условиям эксплуатации (влага, УФ, вибрация), имеет ограниченный срок службы и требует периодического обследования.
• Обязательное условие: совместимый антикоррозийный грунт. Без грунта или по несовместимому грунту покрытие отслаивается.

Способ 2. Конструктивная огнезащита

Металл закрывают негорючим слоем: огнезащитная штукатурка по сетке, плитные материалы (базальтовые, ГВЛ), обетонирование, короба.

• Плюсы: R60-R150 и выше, стойкость к влаге и ударам, большой срок службы, не требует частого обследования.
• Минусы: вес, увеличение габаритов сечения, монтаж дольше, часть решений трудоемки на узлах.

Как выбирают между способами

Это баланс требуемого предела, условий эксплуатации и бюджета. В отапливаемом сухом здании-с R45 тонкослойная краска оптимальна. В неотапливаемом складе или цехе-с конденсатом и знакопеременной температурой вспучивающееся покрытие деградирует быстро — там берут-либо состав-с прямо заявленной стойкостью к таким условиям, либо сразу конструктивную защиту. Для R120 и выше тонкослойные покрытия обычно не применяют.

Проект огнезащиты

Огнезащиту не заказывают на объекте-с колес. Под нее разрабатывают документацию:

• ведомость конструкций-с приведенными толщинами и требуемыми пределами по каждому элементу;
• выбранный состав-с действующим сертификатом соответствия;
• назначенные толщины покрытия по таблицам этого состава;
• требования к подготовке поверхности и грунту;
• узлы, стыки, примыкания;
• регламент контроля.

Нанесение и приемка

Порядок работ: очистка поверхности до нужной степени, грунтование совместимым грунтом, нанесение огнезащитного слоя послойно-с промежуточной сушкой, финишное покрытие при необходимости.

На приемке проверяют:

• подготовку поверхности и тип грунта;
• фактическую толщину покрытия толщиномером в контрольных точках по каждому элементу;
• сплошность и отсутствие непрокрасов на полках, в углах, на труднодоступных участках;
• адгезию;
• соответствие фактических толщин проекту-с учетом ПТМ.

Составляют акт освидетельствования скрытых работ и итоговый акт-с приложением сертификатов, паспортов на материалы и протоколов замеров. Без этого пакета пожарный надзор объект не примет. Работы по огнезащите выполняет организация-с лицензией МЧС.

Из чего складывается стоимость

Огнезащиту считают не «за м² пола», а по площади поверхности конструкций и по расходу материала. На цену влияют:

• требуемый предел — R30 и R120 отличаются по толщине покрытия и расходу в разы;
• приведенная толщина профилей — тонкие профили требуют более толстого слоя;
• площадь окраски — у ферм и решетчатых конструкций развернутая поверхность намного больше габаритной;
• способ — конструктивная защита дороже тонкослойной по материалу и работе;
• подготовка поверхности — если каркас пришел-с ржавчиной или несовместимым грунтом, добавляется очистка и перегрунтовка;
• условия — работа на высоте, зимой, на действующем производстве удорожает.

Поэтому смету дают после проекта огнезащиты-с ведомостью конструкций, а не по одной цифре из прайса.

Частые ошибки

• Наносят огнезащиту без проекта и расчета — потом надзор требует переделать по нормам.
• Красят «на глаз» одной толщиной весь каркас, не считая по приведенной толщине каждого профиля.
• Наносят вспучивающийся состав по несовместимому грунту или прямо по ржавчине — через год покрытие отслаивается.
• Не закрывают финишным слоем там, где он нужен по документации, — краска боится влаги и теряет свойства.
• Забывают про переосвидетельствование — через несколько лет покрытие уже не обеспечивает заявленный предел, а бумаги в порядке.

Антикоррозийная защита и огнезащита — одна система

Огнезащиту наносят не на голый металл, а на подготовленную и загрунтованную поверхность. Поэтому антикоррозийную и огнезащитную части проектируют как единую систему покрытий: грунт под огнезащиту должен быть совместим-с выбранным составом, а финишный слой поверх вспучивающейся краски — защищать ее от влаги и УФ. Если завод уже покрыл каркас своим грунтом, до заказа огнезащиты проверяют совместимость: иначе на объекте придется снимать заводское покрытие и грунтовать заново. В идеале систему «грунт — огнезащита — финиш» согласовывают одним пакетом на стадии проекта.

Эксплуатация и переосвидетельствование

Тонкослойные покрытия имеют срок службы, указанный в документации на состав, и подлежат периодическому осмотру: визуально — регулярно, инструментально — по регламенту эксплуатации. Поврежденные, вздувшиеся, отслоившиеся и деградировавшие участки восстанавливают тем же составом по той же технологии. Конструктивная защита требует внимания реже — в основном по механическим повреждениям.

Региональный момент

В Красноярске, Иркутске, Чите, Якутске много неотапливаемых и полуотапливаемых объектов, где зимой на металле выпадает конденсат, а летом металл нагревается. Для таких условий тонкослойные составы подходят не все. Решение по способу огнезащиты принимают на стадии проекта, с учетом реального температурно-влажностного режима здания, а не когда покрытие уже пошло пузырями.

Частые вопросы

Всегда ли стальной каркас нужно защищать от огня?
Нет, у многих одноэтажных зданий низкой степени огнестойкости требований к огнестойкости несущих конструкций нет. Нужна защита или нет — показывает расчет по СП 2.13130 для конкретного здания.

Что такое R90 и R30?
Предел огнестойкости в минутах по потере несущей способности. R90 — конструкция держит нагрузку 90 минут в стандартном режиме пожара, R30 — 30 минут. Разным элементам каркаса нормы назначают разный предел.

Почему для колонны и балки разная толщина покрытия?
Из-за приведенной толщины металла. Массивное сечение греется медленнее, тонкое быстрее. При одном требуемом R тонкой балке нужен более толстый слой огнезащиты.

Огнезащитную краску наносят один раз навсегда?
Нет, у вспучивающихся покрытий есть срок службы из документации, и они подлежат периодическому обследованию. Поврежденные участки восстанавливают.

Можно ли наносить огнезащиту зимой на улице?
Большинство составов имеют ограничение по температуре и влажности при нанесении. На неотапливаемом объекте зимой работы ведут-с созданием теплового контура или переносят на теплый период.

Кто имеет право делать огнезащиту?
Организация-с лицензией МЧС на работы по монтажу средств огнезащиты, по проекту и-с оформлением исполнительной документации.

Что важнее — группа состава или толщина?
Толщина под ваш профиль и предел. Группа огнезащитной эффективности — это результат испытания при конкретной толщине и сечении образца; сравнивать составы нужно по их таблицам толщин, а не по номеру группы.

Сколько стоит огнезащита за м²?
Корректно считают не за м², а по площади поверхности конструкций и расходу состава под требуемый предел и приведенную толщину профилей. Одна ставка за м² без проекта на разных объектах отличается в несколько раз.

Можно ли нанести огнезащиту поверх старой краски?
Только если старое покрытие совместимо-с огнезащитным составом, держится прочно и это подтверждено пробным участком. Чаще старую краску снимают и наносят совместимый грунт — иначе огнезащита отслоится вместе-с ней.

Для чего нужна огнезащита металлоконструкций?
Чтобы каркас держал нагрузку не 10-15 минут, а положенное по нормам время — 30, 45, 60 или 90 минут — и люди успели эвакуироваться, а пожарные успели приехать и начать тушение. Без огнезащиты сталь при пожаре быстро греется и теряет прочность, хотя сама и не горит.

Какие требования к нанесению огнезащиты на металлоконструкции?
Поверхность готовят до нужной степени очистки, наносят совместимый-с составом грунт, затем сам огнезащитный слой — послойно, с контролем толщины на каждом этапе, с выдержкой на просушку между слоями. Толщину и число слоёв берут из технической документации на конкретный состав под расчётный предел огнестойкости и приведённую толщину металла. Все эти требования фиксируют в проекте огнезащиты и проверяют при приёмке — см. разделы «Проект огнезащиты» и «Нанесение и приёмка» выше.

Что такое огнестойкое покрытие металлоконструкций?
Это общее название для составов и конструкций, которые повышают предел огнестойкости стального каркаса: тонкослойные вспучивающиеся краски и конструктивная защита — штукатурка, плитные материалы, обетонирование. Какое именно покрытие нужно на объекте — решает не готовое название, а расчёт: требуемый предел R, приведённая толщина профилей, условия эксплуатации.

Про выбор конкретного вспучивающегося состава — в статье Огнезащитная краска для металлоконструкций: как выбрать. Про антикоррозийную защиту стального каркаса — Покраска металлоконструкций.

Промсистема проектирует и строит быстровозводимые здания из стального каркаса — потребность в огнезащите и требуемый предел определяются на стадии проектирования.