Intumescentné nátery: účinný prostriedok požiarnej ochrany ocele

Intumescentné nátery, často označované aj ako napeňujúce nátery, predstavujú jeden z najjednoduchších a najúčinnejších spôsobov protipožiarnej ochrany nosných konštrukcií budov. Intumescentný náter znižuje riziko zrútenia konštrukcie tým, že izoluje nosné konštrukčné prvky budovy (stĺpy, nosníky, podlahy a strechy), a tým pomáha dosiahnuť úroveň požiarnej odolnosti stanovenej pre pravidlá špecifikované v podmienkach opotrebenia. Preto spĺňa s najvyššou prioritou pasívnu protipožiarnu ochranu, zabraňuje zrúteniu budovy, poskytuje čas na bezpečnú evakuáciu ľudí a zaisťuje bezpečný prístup pre pracovníkov záchrannej služby.

Intumescentné nátery predstavujú prostriedky pasívnej protipožiarnej ochrany, ktoré sa čoraz častejšie používajú na ochranu nosných, obzvlášť oceľových konštrukcií, a sú stále viac preferované v modernom staviteľstve zameranom na priemyselné a komerčné budovy. Tento prostriedok protipožiarnej ochrany má niekoľko výhod:

• nemení vnútorné vlastnosti materiálov, ako sú napríklad mechanické vlastnosti;
• je ľahko spracovateľný
• je možné použiť rôzne druhy intumescentných náterov v kombinácii s rôznymi materiálmi, ako sú napríklad oceľ, drevo, kompozitné prvky a betón.

Ako funguje intumescentný náter?

Intumescentný náter je reaktívny náter, ktorý pri vystavení vysokým teplotám expanduje svoj objem, pri čom sa zväčšuje a hustota sa znižuje. Intumescentný náter je náter, ktorý reaguje na teplo kontrolovaným napeňovaním a niekoľkonásobným zvýšením svojej pôvodnej hrúbky, pričom sa vytvorí uhlíková pena, ktorá funguje ako izolačná vrstva chrániaca podklad.

účelom intumescentných produktov je zabezpečiť ochranu pred zrútením konštrukcie budovy, ku ktorému môže dôjsť v prípade, že hodnoty nosných oceľových prvkov dosiahnu kritickú hranicu.

V prípade ocele ide o kritickú teplotu, ktorá je definovaná ako teplota, pri ktorej sa jej únosnosť rovná efektu aplikovaného zaťaženia (takže riziko zrútenia oceľového prvku je vysoké). Kritická teplota ocele sa môže pohybovať v rozmedzí od 350 °C do 750 °C v závislosti od spôsobu zaťaženia, ale vo väčšine prípadov od 500 °C až 620 °C.

V prípade betónu sa kritický stav spája s kritickou teplotou výstuže (bežne od 350 °C do 500 °C) a dosiahnutím teploty 500 °C vo vnútri betónových prvkov.

V prípade dreva sa kritický stav spája s časťou dreveného nosného prvku, ktorá zostala zachovaná po požiari.

Ako správne nanášať intumescentný náter na oceľové materiály – typy na prípravu

Intumescentné nátery sú vždy súčasťou systému protipožiarnej ochrany. V prípade oceľových konštrukcií zahŕňa tento systém protikorózny základný náter a (prípadne) vrchný náter. Pokiaľ ide o protikorózny náter, jeho účelom je zabezpečiť priľnavosť náteru k podkladu za studena, protikoróznu ochranu a schopnosť udržať napenenú hmotu, ktorá sa pri kontakte s plameňom vytvorí. Vrchný náter má najmä estetickú funkciu a v prípade agresivity špecifického atmosférického prostredia plní aj ochrannú funkciu, kedy zabraňuje predčasnej degradácii a inaktivácii intumescentnej vrstvy a zabezpečuje odolnosť voči pôsobeniu poveternostných vplyvov a podmienkam koncového použitia.

Pred aplikáciou vhodného základného náteru je potrebné pripraviť oceľovú konštrukciu v súlade s ustanoveniami švédskej normy SA 2,5. Následne je potrebné očistiť povrch od mastnoty, oleja, hrdze, prachu a iných nečistôt, ktoré by mohli zabrániť spojeniu náterov.

Vhodné základné nátery, ktorých použitie v kombinácii s produktmi spoločnosti Promat bolo testované, sú nasledovné:

• akrylový
• alkydový s nízkym/priemerným obsahom oleja
• dvojzložkový epoxidový
• epoxidový s obsahom zinku (obsahuje asi 80 hmotnostných % kovového práškového zinku)
• epoxidový s obsahom zinku (obsahuje asi 96 hmotnostných % kovového práškového zinku)
• zinksilikátový
• polybutadién (Promat® TY-ROX)

Príprava povrchu prvkov z betónu a dreva závisí od fyzického stavu nosnej konštrukcie. Ohľadom bližších informácií sa obráťte na miestne oddelenie technickej podpory spoločnosti Promat.

Hrúbka suchej vrstvy intumescentných náterov

Hrúbka suchej vrstvy a požadované množstvo náteru potrebné na zaistenie požiarnej odolnosti v rámci určitého časového intervalu (R 30, R 60, R 90 alebo R 120) závisí od viacerých faktorov.

Hrúbka suchej vrstvy intumescentných produktov na ochranu oceľových konštrukcií je ovplyvnená nasledujúcimi faktormi:

• Hmotnostný koeficient (tiež označovaný ako prierezový faktor H_p/A alebo A_p/V) je pomer medzi plochou ocele vystavenej požiaru a objemom oceľového profilu. Čím je hmotnostný koeficient vyšší, tým rýchlejšie sa oceľová časť ohrieva, a tým vyššia hrúbka protipožiarneho náteru sa vyžaduje.
• Expozícia alebo počet plôch vystavených požiaru. Ide o stĺp, nosník, kompozitný prvok, dutý profil?
• Kritická teplota je hraničná teplota, ktorá určuje hraničný stupeň funkčnosti. Čím je kritická teplota nižšia, tým rýchlejšie sa oceľová časť zahreje na túto teplotu, a tým vyššia hrúbka protipožiarneho náteru sa vyžaduje.
• Časový interval požiarnej odolnosti alebo úroveň požadovanej ochrany (R 60, R 120 a pod.)
• Skúšobné normy a schválenia – rôzne dokumenty môžu uvádzať rôzne údaje o hrúbke toho istého prostriedku protipožiarnej ochrany.

Kedy je potrebné merať hrúbku mokrej vrstvy a hrúbku suchej vrstvy?

Počas aplikácie náteru je potrebné často merať hrúbku mokrej vrstvy hrúbkomerom mokrej vrstvy.

Na určenie hrúbky suchej vrstvy v závislosti od mokrej vrstvy sa údaj o hrúbke mokrej vrstvy vynásobí konkrétnym číslom, ktoré je pre každý produkt odlišné. Produkty spoločnosti Promat majú tento číselný údaj v rozmedzí od 0,68 až 0,7 (pre viac informácií si pozrite produktový list výrobku).

Maximálna hrúbka náteru každej vrstvy, ako aj spotreba príslušného náteru, je pri každom produkte odlišná (TSR: teoretická výdatnosť).

Po uplynutí dostatočne dlhej doby schnutia je potrebné vykonať kontrolu suchej vrstvy použitím vhodnej kalibrovanej mierky. Najvhodnejší je elektromagnetický indukčný prístroj so štatistickou funkciou, ktorý umožňuje ukladanie údajov a vypočítanie priemernej hodnoty. V prípade, že hodnota hrúbky suchej vrstvy zahŕňa aj základný náter a/alebo vrchný náter, musí sa hodnota týchto vrstiev odpočítať od celkovej hodnoty.

Je potrebné aplikovať na vrstvu intumescentného náteru vrchný náter, ktorý ochráni oceľovú konštrukciu?

V prípade bežnej aplikácie vo vnútornom prostredí je možné aplikovať intumescentný náter bez ďalšej vrstvy dekoračného vrchného (krycieho) náteru. Aplikácia vrchného náteru je nevyhnutná v polo-exponovaných podmienkach vonkajšieho prostredia alebo podmienkach vysokej vlhkosti okolitého prostredia.

Povaha prostredia, pôsobeniu ktorého budú nátery vystavené, môže mať vplyv na ich požiarnu odolnosť. Ak je to potrebné, na povrch intumescentného náteru sa musí aplikovať vrchný náter na ochranu proti negatívnym vplyvom prostredia alebo na dekoračný účel.

Ako vybrať najvhodnejší typ intumescentného náteru pre náš projekt?

Vrchná vrstva musí byť špecifikovaná na základe zamýšľaného použitia systému a podmienok okolitého prostredia.

Nasledujúce kategórie použitia produktov protipožiarnej ochrany sú definované v ETAG 018:

• Typ X: Reaktívny náterový systém určený na použitie vo všetkých podmienkach (vnútorného prostredia, polo-exponovaného a exponovaného prostredia).
• Typ Y: Reaktívny náterový systém určený na použitie v podmienkach vnútorného prostredia a podmienkach polo-exponovaného prostredia. Podmienky polo-exponovaného prostredia zahŕňajú teploty pod úrovňou nuly, žiadne vystavenie pôsobeniu dažďa a obmedzené vystavenie UV žiareniu (UV žiarenie nie je hodnotené).
• Typ Z₁: Reaktívny náterový systém určený na použitie v podmienkach vnútorného prostredia (s výnimkou teplôt pod úrovňou nuly) a vysokou vlhkosťou.
• Typ Z₂: Reaktívny náterový systém určený na použitie v podmienkach vnútorného prostredia (s výnimkou teplôt pod úrovňou nuly), u ktorých je trieda vlhkosti iná ako Z₁. Intumescentné nátery je možné aplikovať aj v podmienkach vysokej vlhkosti, polo-exponovaných alebo exponovaných podmienkach za predpokladu, že sú chránené príslušným vrchným náterom (v závislosti od poveternostných podmienok).

Na ochranu náteru pred okolitými vplyvmi sa môžu použiť nasledujúce skupiny chemických látok:

• dvojzložkový polyuretánový vrchný náter
• dvojzložkový akrylový polyuretánový náter
• kopolymérový akrylový náter
• polyuretán
• akrylový polyuretán
• epoxidový náter
• alkydový uretánový náter.

Môžem použiť intumescentné nátery na ochranu konštrukcií z betónu alebo dreva?

Intumescentné nátery je možné použiť aj na ochranu betónových konštrukcií a v takom prípade sa časový interval požadovanej požiarnej odolnosti vypočíta s ohľadom na kritickú teplotu oceľových výstuží (v rozsahu od 350 °C do 500 °C) a vrstvy betónu (najmenšia vzdialenosť medzi povrchom zabudovaných výstuží a povrchom betónu).

Na ochranu drevených konštrukcií je možné použiť (najmä priehľadný) intumescentný náter, ktorý znižuje reakciu na oheň a zvyšuje požiarnu odolnosť.