Megfelelő rendszer kiválasztása acélszerkezet tűzvédelméhez

Teherhordó acélszerkezetek

A modern globális építkezési trendek az acél növekvő felhasználása felé irányulnak, függetlenül az épület típusától. Az acél számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik más építőanyagokkal szemben életciklusa különböző szakaszaiban, a gyártástól és az építészettől az építkezéseken való felhasználásig, hogy újrahasznosíthatóságát ne is említsük, amely majdnem 100%-ot ér el. E pozitív tulajdonságai mellett az acélszerkezetek tűzvédelme viszonylag kevésbé igényes, mint más anyagoké.

Az acélnak azonban vannak bizonyos tulajdonságai, amelyek kevésbé ideálissá teszik az építkezéseken való felhasználását. Pontosabban, az építőiparban az acél korrózióra való hajlama és tűz esetén jelentkező alacsony teherbíró képessége két meglehetősen problémás tulajdonságnak számít.

Bár az acél nem éghető anyagnak minősül, magas hőmérsékleten elveszítheti egyes tulajdonságait, amelyek népszerűvé teszik az építkezéseken, és tűz esetén elég hamar bekövetkezik az acélszerkezetek deformálódása és összeomlása (1. grafikon).

Az acél szakítószilárdsága és rugalmassági modulusa a hőmérséklet függvényében
Az acél szakítószilárdsága és rugalmassági modulusa a hőmérséklet függvényében

Az acélszerkezetek tűzvédelmének alapvető kérdése tehát az, hogy hogyan lehet meghatározott ideig bizonyos korlátok között tartani az acél hőmérsékletét, és hogy hogyan őrizzük meg a szükséges teherbíró képességet, deformációt és megnyúlást a tűz során bekövetkező megnövekedett hőmérséklet esetén. A tűzbiztonsági szakértő feladata, hogy meghatározza az épület tűzbiztonságának alapvető követelményeit. Amennyiben úgy dönt, hogy az európai előírások szerint végzi el a tervezést, az acélszerkezetekhez teherhordó képességet kell meghatározni, pl. R 30, R 60, R 90, R 120, R 180 stb. Az R jelölés az acélszerkezet adott, percekben kifejezett időtartamra érvényes teherhordó képességét mutatja.

A megfelelő rendszer kiválasztása az acélszerkezetek tűzvédelmére

Manapság három különböző megoldás érhető el az acélszerkezetek védelmére, melyek a következőek lehetnek: hőre habosodó tűzgátló festékek, tűzvédelmi burkolatok, valamint a tűzgátló habarcsok. A legelterjedtebb a hőre habosodó tűzgátló festék kb. 70%-os részesedéssel, majd ezt követik a tűzvédelmi burkolatok 25%-kal és a tűzgátló habarcsok kb. 3%-kal. (Az adatok Nagy-Britanniából, a Tata Steel Acélszerkezetek tűzvédelme című 2013-as munkájából származnak.) A fent említett tűzvédelmi termékeken kívül vannak más rendszerek is, mint például tűzgátló lapokkal való burkolás, az acéloszlopok betonba való öntése, részleges betonba öntés, az oszlopok megtöltése habbetonból készített téglákkal, és a gerendák beöntése akár a betonmennyezetek feléig is. Ezeket a módszereket egyre ritkábban alkalmazzák.

Tűzgátló habarcs az acélelemen

Hőre habosodó tűzgátló festékek

Tűzgátló habarcs az acélelemen

Hőre habosodó tűzgátló festékeket alkalmaznak leggyakrabban az acélszerkezetek védelmére, mivel:

  • ez a legolcsóbb tűzvédelmi alternatíva;
  • vékony rétegben vihető fel;
  • megőrzi az acélszerkezet eredeti megjelenését;
  • esztétikus.

Ezenkívül már a gyártóműhelyben vagy a helyszínen alkalmazhatók a festék típusától és az időjárási körülményektől függően.

Típusukat tekintve lehetnek vékony rétegű festékek, amelyek leginkább vízbázisúak vagy oldószerbázisúak, vagy vastag rétegű festékek, amelyek epoxialapúak, és leginkább szénhidrogén-tüzek esetén használják azokat. A vékony rétegű, vízbázisú hőre habosodó tűzgátló festékek a legelterjedtebbek különösen a környezetbarát előállításuk és használatuk, valamint a megszáradt réteg jó tulajdonságai miatt. Az alapozó festék felvitele előtt az acélprofilt homokfújni kell Sa 2,5-ös szintre. A festék alkalmazásakor először a kompatibilis korróziógátló alapozó réteget kell felvinni, ezután jön a hőre habosodó tűzgátló festék, majd végül legtöbb esetben a fedő bevonat, amely lehet egy általános acél fedőfesték, de kompatibilisnek kell lennie a hőre habosodó bevonattal. A nedvesség elleni védelem mellett a több színben elérhető védőrétegnek esztétikai célja is van.

A hőre habosodó tűzvédelmi festék az alábbi módon működik: amikor a hőmérséklet megemelkedik, a festék szerkezete katalizátorok, mint például foszforsav segítségével megduzzad, és szénhabot hoz létre, amely 1:50 arányban megduzzad. Így a tipikusan 1 mm-es vastagságú réteg 50 mm-es vastagságúra duzzad. A szokásos száraz réteg vastagsága az egyedi igényektől függ és 100-5000 mikron között mozoghat. Mivel a szénhab jó szigetelő, a hőenergia áteresztésének sebessége az acélszerkezetre csökken, ennek eredményeként jelentősen meghosszabbodik a veszélyes túlmelegedési idő.

A tűzgátló festék használatának korlátaival kapcsolatban figyelembe vehetjük a felviteli körülményekre való érzékenységüket, például, amikor az acélgerendákról nem megfelelően távolítják el a rozsdát homokfúvással, amikor a festéket túl alacsony hőmérsékleten viszik fel (10 °C alatt a festék felvitele gyakorlatilag nem lehetséges), esőben, vagy a harmatponton, vagy amikor az össze nem egyeztethető alapréteget használnak. Ezeket a festékeket airless (levegő nélküli) szórási technológiával, vagy kézzel, hengerek segítségével kell felvinni. Magasabb szintű tűzállóság esetén több réteg felvitele szükséges. A felviteli idő korlátozó tényező lehet, mivel a rétegek közbenső száradása általában 24 órát igényel. A hőre habosodó festékek korlátozott élettartamot biztosítanak, és viszonylag érzékenyek a kopásra és a külső hatásokra. A hőre habosodó festékek tűzállósága R30-tól R180-ig terjedhet. A legtanácsosabb a maximum R60-as festék használata. Ez azt jelenti, hogy ezen érték fölött a rétegek száma és a vastagság irracionálisan magas, valamint a tényleges megbízhatóság valódi tüzek esetén lecsökken, amikor a rétegek leesnek. Meg kell említeni továbbá a tűzgátló festékek vizsgálatánál egy adott tulajdonságot, méghozzá azt, hogy az I, H és U nyitott profilokon elvégzett vizsgálatok nem érvényesek az üreges profilokra, és fordítva. Előzetesen le kell ellenőrizni, hogy a gyártó az egyik vagy a másik, esetleg mindkét vizsgálatot elvégezte-e ugyanabban az időben. Az Európai Unióban történő felhasználhatóság érdekében a tűzgátló festékeket az EN 13381-8 szabvány szerint kell vizsgálni, tűzvédelmi osztályukat az EN 13501-1 szabvány szerint, tűzállósági teljesítményüket az EN 13501-2 szabvány szerint kell osztályozni. Rendelkezniük kell még az ETAG 018 szerint kiállított Európai Műszaki Értékeléssel (ETA) és a teljesítmény állandóságát igazoló tanúsítvánnyal (COC: Certificate of Constancy of Performance); ezek együttesen teszik lehetővé a CE-jelölés kiadását vagy bármely más, az építési termékekről szóló rendelet szerinti egyéb igazolások kibocsátását.

Acélelemek bevonása kalcium-szilikát lemezekkel

Tűzgátló burkolatok

Acélelemek bevonása kalcium-szilikát lemezekkel

Az acélszerkezetek védelmére használt következő megoldás a tűzvédő burkolat. Ezek tipikusan ásványi anyagokból (azaz kalcium-szilikátból) készült burkolatok, amelyeket szálakkal és töltőanyagokkal erősítenek meg. A gyártóktól függően ellenállhatnak a páratartalomnak és a fagynak is, megmunkálhatók és/vagy festéssel is díszíthetők. A burkolatok vastagsága a gyártótól és a tűzvédelmi szinttől függően a 10–60 mm-es tartományba esik. A burkolatokat a helyszínen építik be, tűzállóságuk R30-tól R180-ig terjedhet, és az R60-as tűzállóságtól felfelé ajánlottak, leginkább a magasabb ár miatt. A megmunkálási és beépítési eljárások viszonylag egyszerűek (fűrészelés, csavarozás, összefűzés). Mivel nincsen semmilyen speciális, időre és hőmérsékletre vonatkozó korlátozás, bármelyik évszakban használhatók. A tűzvédő burkolatok biztosítják az acélszerkezetek leghatékonyabb tűzvédelmét, amit a valódi körülmények is bizonyítanak. A tűzgátló burkolatokat az EN 13381-4 szerint, az éghetőségüket az EN 13501-1, a tűzállósági osztályukat pedig az EN 13501-2 szerint kell vizsgálni. Rendelkezniük kell továbbá Európai Műszaki Értékeléssel (ETA) az ETAG 018 szerint, termék állandósági tanúsítvánnyal (COC), amelyek együttesen teszik lehetővé a CE jelölés kibocsátását, vagy pedig bármely olyan igazolással, amelyeket az építőipari termékekre vonatkozó törvény előír.

A tűzgátló membrán oldalnézete
A tűzgátló membrán oldalnézete

A közvetlen beburkoláson kívül a tűzgátló burkolatok vonatkozásában további opciók is lehetségesek. A gyakorlatban gyakran előfordul, hogy a mennyezeti szerkezet beburkolása túl összetett vagy túl drága. Ilyen esetekben, az adott helyzet függvényében, tűzálló membránt lehet készíteni.

Ez különösen a kompozit struktúráknál vagy tetőgerendáknál hasznos, amelyeknek mindig nehéz a védelme. Az ilyen rendszerek kiválasztásakor óvatosságra van szükség, mivel a tűzmegállító membránnak meg kell felelnie az egyedi követelményeknek, és vízszintes membrán esetén el kell végezni az EN 13381-1 szerinti vizsgálatot, amely biztosítja a szerkezet R … osztály szerinti teherbíró képességét, vagy az EN 1365-2 szerinti vizsgálatot, amely biztosítja az REI … szerinti teherbíró képességet és tűzállóságot.

Figyelem! Az EN 1364-2 szerint vizsgált tűzgátló membránok rendszerei ebben az esetben nem megfelelőek, mivel EI … tűzállósággal rendelkeznek, és nem biztosítják a szerkezet teherbíró képességét.

Tűzgátló habarcs az acélelemen

Tűzgátló habarcsok

Tűzgátló habarcs az acélelemen

A tűzgátló habarcsok cementszálakat, vermikulitot és habarcsot tartalmaznak. Különösen alkalmasak azokhoz a szerkezetekhez, amelyek esetén az esztétika nem annyira fontos, bár a megjelenés opcionális végső homlokzati bevonattal korrigálható. A tűzvédelmi habarcs felvitele előtt az acél alapozóval bevonható; ez azonban nem szükséges, jóllehet akril-kopolimer kötőrétegre szükség van. A habarcsot a helyszínen viszik fel gépi szórással, a rétegvastagság pedig 10 és 70 mm között van. A munkaterület meglehetősen szennyezett is lehet. Nagyobb rétegvastagság esetén további erősítő hálóra van szükség. A tűzgátló habarcsok fő előnye az alacsony ár és a jó hangszigetelés. A tűzvédelmi habarcsok akár R 240-es tűzállóságot is elérhetnek.

Szakértő műszaki támogatása Promat

Segítünk önnek projektjében

Szakértő műszaki támogatása Promat

További kérdése van?

Forduljon műszaki tanácsadó részlegünkhöz!

 

 

MŰSZAKI SEGÍTSÉGET KÉREK >>