PergolyProtipožární nátěry pro zvýšení požární odolnosti podhledů a konstrukcí
Moderní protipožární nátěrové systémy představují vysoce účinnou ochranu proti vzniku a šíření požáru. Jejich význam je klíčový zejména v objektech s větším počtem osob, jako jsou nemocnice, školy, úřady, pošty, obchody či výrobní a skladové haly. Protipožární ochrana konstrukcí při požáru přispívá k bezpečné evakuaci a zabraňuje ztrátám na životech. Zvýšenou odolností proti ohni a jeho sálavému teplu pomáhají výrazně snížit materiálové škody.
Protipožární ochrana stavebních konstrukcí nemusí plnit jen úlohu technickou, ale slouží rovněž jako vrchní krycí nátěr. Protipožární nátěry a nástřiky jsou obvykle realizovány jak v bezbarvém (na dřevo), tak barevném provedení (na dřevo, kov, beton, kabely).
Historie a vývoj protipožárních nátěrů
Protipožární nátěry byly v určité základní podobě známy již od starověku. Staří Řekové používali k impregnaci svých staveb proti ohni vápenné vodné roztoky, dřevo bylo máčeno v roztocích solí, bylo známo i vodní sklo. Tyto úpravy však byly poměrně málo účinné a až do třicátých let 20. století byly užívány především tam, kde je nebylo možno nahradit účinnějším systémem, tedy jako impregnace telegrafních sloupů, nátěry dřevěných krovů nebo bílení dřevostaveb vápnem.
Skutečný rozvoj protipožárních nátěrů nastává až během II. světové války a zejména v poválečných letech. V té době dochází také k rychlému rozšíření válcovaných a svařovaných ocelových konstrukcí ve stavebnictví a role požární ochrany všeho druhu značně vzrůstá.
Typy protipožárních nátěrů
Moderní protipožární nátěrové systémy ve stavebnictví lze dělit jednak podle své funkce a podle svého účelu. Podle funkce existují protipožární nátěry zábranové a intumescentní (zpěňující).
Čtěte také: Vše o požární odolnosti OSB desek
Zábranové protipožární nátěry
Zábranové nátěry brání přístupu plamene k povrchu zapalovaného předmětu a po určitou dobu nedovolí jeho vznícení. I potom však omezují přístup kyslíku a brání šíření plamene po povrchu. Tyto systémy jsou užívány především pro hořlavé konstrukce a materiály, a vedle dřeva jsou s nimi nejčastěji chráněny plasty, ať již v podobě kabelových izolací, případně i plastová potrubí atd. Podle svého složení a způsobu použití může být zejména na kabelových rozvodech jejich účinnost značně vysoká a často se vyrovná i nátěrům intumescentním.
Zábranové nátěry bývají obvykle formulovány na bázi anorganických systémů - nejčastěji lehko tavitelných sklovin, glazur, často s přísadou krátkých armujících vláken a některých aditiv, synergicky působících na zhášení plamene (např. antimontrioxidu při aplikaci na měkčené PVC). Při požáru dochází většinou k rychlému odhoření organického polymerního pojiva nátěru a anorganický zbytek sintruje na pevnou krustu, která dobře lpí na podkladu a působí proti šíření plamene. Je třeba říci, že tyto nátěry většinou nemají tepelně izolační schopnosti a jejich funkce je výhradně založena na bariérovém principu. Mezi zábranové nátěry lze zařadit i tenkovrstvé systémy, které odrážejí teplo a tím snižují povrchovou teplotu ohněm namáhaného povrchu.
Intumescentní (zpěňující) protipožární nátěry
Nejrozšířenějším typem protipožárních nátěrů ve stavebnictví jsou v posledních letech nátěry intumescentní neboli zpěňující. Podstatou působení těchto nátěrů je chemická reakce, iniciovaná vyššími teplotami při požáru, v jejímž průběhu se dehydratací obvykle polyalkoholů v přítomnosti Lewisových kyselin vytváří na povrchu chráněného předmětu objemný uhlíkatý zbytek, ze kterého se vlivem přítomného nadouvadla vytváří izolační vrstva nehořlavé pěny. Intumescentní povlaky reagují na oheň expanzí, kdy několikanásobně zvětší svůj objem za vzniku zuhelnatělé pěny s nízkou tepelnou vodivostí, která v podstatě tvoří izolační vrstvu mezi ocelí a ohněm.
Nejznámější a dosud nejpoužívanější kyselinou je kyselina fosforečná, přidávaná do těchto systémů obvykle v podobě amoniumpolyfosfátů. Jako nadouvadel se používá většinou látek s vyšším obsahem dusíku - nejčastěji melaminu, dikyandiamidu, glycinu nebo močoviny, mezi často užívané polyalkoholy patří pentaerytritol, rezorcin, škroby, karboxymetylceluloza, vzácněji arabinoza, glukoza či maltoza atd. Ke zpevnění pěny a zlepšení jejich vlastností se užívá rovněž řada aditiv.
Moderní intumescentní nátěry nabízí nejen dlouhodobou protipožární ochranu, ale i rychlou instalaci, estetický vzhled, nízkou hmotnost a ekonomicky přijatelnou kontrolu a údržbu.
Čtěte také: Kompletní průvodce požární odolností OSB desek
Sublimující nátěry
Určitým přechodem mezi nátěry a nástřiky jsou nátěry sublimující. Podstatou je poměrně silná vrstva snadno se teplem rozkládajících a sublimujících aditiv v polymerním, obvykle epoxidovém pojivu, která se při vyšších teplotách začíná odpařovat, resp. sublimovat. Odcházející plyny strhávají plamen a ochlazují povrch, na kterém jsou naneseny. Tyto systémy jsou poměrně nákladné a dosud nenašly širšího využití.
Aplikace protipožárních nátěrů na různé materiály
Protipožární nátěry na dřevo
Zcela transparentní nebo krycí zpěňující protipožární ochranný nátěr je určený na dřevěné konstrukce (krovy, sloupy, stěny, stropy, podlahy) s předepsanou požární odolností. Protipožární nátěry snižují hořlavost dřeva a omezují šíření plamene po povrchu (B, s1, d0) při zvýšení vnitřní teploty. Protipožární nátěry na dřevo dosahují požární odolnosti R 15, R 30, R 45 a R 60.
Protipožární barvy na dřevo fungují na stejném principu jako zpěnitelné barvy na kovy: při zahřátí tvoří tepelně izolační vrstvu, která brání šíření požáru. Použití protipožárních barev na dřevo je důležité pro obytné budovy, dřevěné podlahy a střechy. Tyto barvy pomáhají výrazně snížit hořlavost dřeva a zpomalit jeho destrukci při požáru.
Protipožární nátěry na dřevěné konstrukce mohou sloužit ke snížení hořlavosti natíraného povrchu, nebo je od nich vyžadováno zvýšení požární odolnosti dřevěné nosné konstrukce. Nátěr musí být přizpůsoben způsobu aplikace, totiž penetraci alespoň části nátěru do dřeva, aby byla zajištěna dokonalejší soudržnost případné pěny s podkladem. Dále musí nátěr vypěňovat při co nejnižších teplotách, protože za kritickou mez deformace zatížené nosné dřevěné konstrukce se považuje průměrná teplota jádra cca 120 °C, případně teplota vznícení na povrchu cca 300 °C. Protože se tyto nátěry užívají v největší míře především v půdních vestavbách a tam, kde má být zdůrazněno použití dřeva, musí být většinou transparentní a umožňovat volitelnou, matnou nebo lesklou povrchovou úpravu.
K potřebnému vypěnění dochází u některých přípravků teprve tehdy, je-li na povrchu dřeva koncentrace dostatečného množství funkčních složek. Většina protipožárních nátěrů je určena pouze do interiérů, protože tyto prostředky špatně snášejí vlhkost. Pokud jsou protipožární nátěry působení vlhkosti vystaveny dlouhodobě, klesá jejich účinnost a životnost. Nátěry degradují i na přímém slunci. Životnost protipožárních nátěrů snižují také krycí nátěry, a to i v případě, že jsou k použití s protipožárními prostředky přímo určeny.
Čtěte také: Dřevěné konstrukce a požár
Před aplikací protipožárního nátěru je nutné zbavit dřevo stop jakýchkoli syntetických či olejových nátěrů, lazur či laků a to formou obroušení brusným papírem nebo otryskáním. Dřevo nesmí být natřeno žádným předchozím přípravkem s výjimkou vodních nebo lihových roztoků proti dřevokaznému hmyzu či plísním.
Protipožární nátěry na ocelové konstrukce
Technologicky vyspělé protipožární nátěry představují způsob povrchové úpravy, která umí zabezpečit požární ochranu ocelových konstrukcí ve stavebnictví (komerční budovy, letiště, stadiony, sportovní arény) a průmyslu (chemické provozy, elektrárny, petrochemické provozy). Ocel ztrácí svou konstrukční pevnost kolem teploty 500 °C. Intumescentní nátěry mají široké použití především pro protipožární ochranu ocelových nosných konstrukcí, protože na rozdíl od nátěrů zábranových mají především tepelně izolační funkci.
Zpěňovatelné nátěry na ocelových nosných konstrukcích jsou limitovány mezním stavem R, tedy stabilitou staticky zatížené nosné konstrukce. Čím více je konstrukce ve stavbě zatěžována, tím je nižší její požární odolnost. Normou ČSN/STN 73 0851 je uvažováno takové statické zatížení ocelové nosné konstrukce, které vyvolá kritickou ztrátu stability při teplotě cca 472 °C. To znamená, že v daném případě se od nátěru vyžaduje maximální tepelně izolační schopnost, která musí zajistit, aby k překročení tohoto limitu došlo co nejpozději.
Současně ovšem musí být pod protipožárním nátěrem zajištěna i dobrá korozní odolnost, což obvykle znamená, že nátěr musí být kompatibilní alespoň s některými antikorozními nátěry. Protože u protipožárních nátěrů jde vždy o nátěry vysokosušinové, s nízkou odolností proti vodě a agresivním vlivům, musí se tyto nátěry prakticky vždy aplikovat v systému, kde jsou proti těmto vlivům chráněny. Vrchní krycí nátěr zároveň nesmí bránit vývinu pěnové vrstvy a musí na vrstvě, kterou má chránit, dobře držet. Tyto nátěry jsou většinou aplikovány na viditelných částech konstrukcí a musí proto působit i esteticky.
Protipožární nátěry na betonové konstrukce
Intumescentní (zpěňující) nátěry - nástřiky navyšují požární odolnosti betonových konstrukcí na základě stanovení ekvivalentu tloušťky betonu pro zvýšení krytí tahové výztuže a rozměrových charakteristik betonového prvku. Protipožární nátěry - nástřiky jsou určeny ke zvýšení požární odolnosti betonových konstrukcí stropů, stěn, sloupů a trámů v rozsahu 30 až 240 minut.
Navýšení požární odolnosti konstrukcí z předpjatého betonu a ŽB se dosáhne na základě stanovení ekvivalentu nahrazujícího tloušťku betonu použitím protipožárního nátěru-nástřiku pro zvětšení krytí tahové výztuže. K izolaci se doporučují konstrukce starší než 2 roky, což zajišťuje dokonalé vyzrání a proschnutí betonu.
Betonové konstrukce, přestože jsou vysoce odolné proti ohni, mohou být také vystaveny destrukci, jsou-li vystaveny vysokým teplotám po dlouhou dobu. K jejich ochraně se používají protipožární barvy, které na povrchu betonu vytvoří izolační vrstvu, zpomalí jeho ohřev a zabrání praskání. Tyto barvy se používají v průmyslových a komerčních budovách, kde je beton hlavním stavebním materiálem.
Protipožární nátěry na kabely
Použití intumescentních nátěrových systémů je vhodné i pro zabránění šíření plamene po povrchu elektrických kabelů, na něž jsou kladeny vysoké bezpečnostní požadavky z oblasti elektro. Zábranové nátěry nacházejí své použití především při ochraně kabelových rozvodů a některých dalších plastů. V tomto případě je jejich hlavním účelem omezit šíření plamene po kabelových izolacích a v některých případech zajistit funkceschopnost chráněného kabelového rozvodu po stanovenou dobu.
Pro tyto účely bylo v obou státech zavedeno hodnocení ochranných systémů podle předpisu IEC 332-3 a IEC 331. Současně musí jejich vlastnosti odpovídat požadovanému účelu, tj. musí dobře držet na povrchu plastových izolací a to nejenom za normální, ale i za zvýšené teploty, na druhé straně musí být odstranitelné v případě, že dojde k výměně kabelu ve svazku. Nesmí tepelně izolovat (oteplovat) kabel, protože tím by došlo k omezení jeho použitelnosti a v mezním případě by mohlo dojít ke zkratu. Nátěr musí být pružný, aby nepraskal při dilatačních pohybech kabelů, musí bez poškození snášet určité mechanické namáhání, vlhkost, případně i vodu, protože prostředí v kabelových kanálech nebývá vždy optimální, odolávat plísním, biotickým škůdcům a hlodavcům. Pro speciální účely musí odolávat i dezaktivačním roztokům (v jaderné energetice) a plnit některé další podmínky. To všechno samozřejmě při plnění své základní funkce po dobu, která odpovídá životnosti použitých kabelů.
Některé zábranové nátěry obsahují i složky, snižující vývin a toxicitu kouře - bývají to většinou látky, které za vyšších teplot reagují s volným chlorem či HCl ve zplodinách a snižují tak obsah těchto agresivních látek ve spalinách.
Z hlediska jednotlivých aplikačních skupin je pomocí zpěňovatelných nátěrů na kabelových rozvodech požadováno omezení rychlosti šíření plamene a zvýšení funkce schopnosti. To znamená, že po vypěnění musí nátěr bránit přístupu vzduchu k izolaci a zpomalit tak její hoření, díky vrstvě pěny musí současně snížit i teplotu povrchu plastu pod teplotu plastifikace, tedy u měkčeného PVC přibližně pod 160 - 180 °C. Pokud je tato teplota přestoupena a izolace začíná téci, ztrácí nátěr oporu a tím i funkci, protože se trhá pěnová vrstva. Potíž je ovšem v tom, že většina nátěrů začíná teprve při této teplotě reagovat a vytvářet pěnu. Jinými slovy - pro kabelové izolace musí být zpěnitelné nátěry formulovány odlišně od nátěrů na ocel či dřevo, vznikající pěna musí mít co největší pružnost a musí být pokud možno pevná, hustá a soudržná při nížší tloušťce.
Certifikace a normy
Před aplikací jakéhokoliv protipožárního nátěru je třeba vždy zvážit, co má být jeho aplikací dosaženo. Je nutné si především uvědomit, že termín „požární odolnost“ je definován pro každou aplikaci jiným mezním stavem či kombinací několika mezních stavů, mimo to lze tento termín vztahovat výhradně jen na stavební konstrukce a nikoliv na technologické prvky.
Průkaz funkce intumescentních protipožárních nátěrů na ocelových nosných konstrukcích se provádí podle ČSN/STN 73 0851 a to zkouškami na staticky zatížené dvojici ocelových nosníků, případně, pokud chce výrobce rozšířit možnosti aplikace, i na souboru krátkých prvků různého průřezu. Na staticky zatíženém nosníku se považuje za mezní hodnotu ztráta stability (R), která je dána překročením kritické rychlosti průhybu zatěžovaného prvku (20 mm/min), na ostatních prvcích se pak měří překročení mezní teploty cca 472 °C. Ze získaných výsledků je potom vypočtena tzv. „dimenzační“ tabulka, která udává rozsah použitelnosti toho kterého nátěru ve vztahu k poměru O/F.m-1 konkrétního tyčového prvku a požadované požární odolnosti.
Dimenzační tabulka (Příklad - zkrácené provedení pro PYROSTOP Steel)
| Poměr O/F.m-1 | Požadovaná požární odolnost (minuty) | Tloušťka vrstvy nátěru (mikrometry) |
|---|---|---|
| ≤ 299 | R 15 | 200 |
| ... | ... | ... |
Z tabulky je zřejmé, že všechny prvky, mající poměr obvodu k průřezu v přepočtu na 1 m menší nebo rovný hodnotě např. 299, uvedené v prvním sloupci tj. pod kritickou teplotou Ts = 474 °C, dosáhnou při tloušťce vrstvy tohoto nátěru 200 mikrometrů požární odolnost R 15.
Doporučení pro aplikaci
Aplikace protipožárních nátěrů vyžaduje specifické postupy, k jejichž znalostem je potřeba absolvovat školení výrobce protipožárních nátěrů. Cena závisí na typu materiálu, požadované požární odolnosti, rozsahu prací a přístupu k plochám.
Při správné aplikaci a údržbě může protipožární nátěr vydržet 10 až 15 let i více. Pro venkovní prostředí se volí speciální systémy s vyšší odolností vůči vlhkosti a UV záření. Povrch musí být před aplikací čistý, suchý, zbavený nečistot, koroze nebo mastnoty.
tags: #pozarni #nater #pro #zvyseni #pozarni #odolnosti
