Главная // Статьи // Особенности огнезащиты полимерных композиционных материалов и несущих бетонных конструкций, усиленных углеродным волокном (углеволокном, карбоном)

Особенности огнезащиты полимерных композиционных материалов и несущих бетонных конструкций, усиленных углеродным волокном (углеволокном, карбоном)

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) во многих случаях являются удачной альтернативой металлам и железобетону. Применение ПКМ при изготовлении различных конструкций в строительстве, на транспорте, при создании изделий военной техники и других сферах растет во всем мире возрастающими темпами. Конструкции из ПКМ (стеклопластиков, базальтопластиков, углепластиков) изготавливаются методами формования, намотки, пултрузии. Широкое применение композитов в строительной отрасли обусловлено их непревзойденными функциональными и эксплуатационными характеристиками. Композиты, без всякого сомнения, будут использоваться в ремонтной и строительной отрасли с нарастающими темпами и объемами. Технологии и приемы строительства и ремонта зданий, мостов и других современных инженерных конструкций имеют свои адекватные времени требования:

В настоящее время все более активно используется усиление и восстановление бетона углеродным волокном (углеволокном, карбоном) и материалами на его основе. Железобетонные конструкции, широко используемые в жилом и промышленном строительстве, подвержены разрушению, особенно в местах наибольшего напряжения.

Ремонт железобетона с применением углеволокна позволяет устранить трещины в бетоне и укрепить опасные участки без серьезного увеличения массы конструкции. Кроме того, внешнее армирование элементов монолитных железобетонных зданий углеродным волокном позволяет снизить ущерб от коррозии, от которой не защищены металлические армирующие элементы.

Серьезными факторами, ограничивающими применение подобных решений, являются способность к воспламенению и горению ПКМ, относительно низкая термо- и огнестойкость.

Огнезащита конструкций изготовленных с применением композитных систем на основе углепластикового волокна – одна из самых актуальных проблем, с которыми сталкиваются специалисты. Важно предотвратить потерю несущей способности усиления, а также возможность отказа системы усиления из-за потери сцепления углепластиковой накладки с поверхностью железобетона при воздействии температуры. Концепция огнезащиты конструкций, усиленных углепластиковым волокном, должна учитывать особенности поведения в температурном поле как собственно композита, так и эпоксидной матрицы, применяемой для приклейки ткани к поверхности конструкции.

За предел огнестойкости железобетонной конструкции, усиленной системой внешнего армирования на основе углеродного волокна и эпоксидного клея, принимается время нагревания при воздействии стандартного температурного режима T-T0 = 345 log (8t +1), °C – (ГОСТ 30247.0-94), по истечении которого наступит предельное состояние конструкции по несущей способности, определяемое по достижению критической температуры слоя усиления из углепластика Tкр, определяемой по температуре стеклования полимерной матрицы, которая может находиться в диапазоне от 65 до 130 °C.

Совершенно очевидно, что до температуры 65°С слой углепластика толщиной менее 1,0 мм прогреется за несколько минут от начала огневого воздействия (на 5-й минуте температура газовой среды достигнет 576°C).

Таким образом, можно констатировать, что фактическая огнестойкость железобетонных конструкций, усиленных углепластиком, по признаку потери несущей способности, будет существенно менее требуемой. Следовательно, система защиты (огнезащиты) таких конструкций должна обеспечить температуру на поверхности системы армирования не выше температуры стеклования полимерной матрицы в течение заданного времени по огнестойкости конструкции.

Одним из эффективных путей снижения пожарной опасности ПКМ и конструкций из них является применение вспучивающихся и теплоизоляционных огнезащитных покрытий. Одновременно со снижением горючести, воспламеняемости и распространения пламени, такие покрытия могут обеспечить требуемые показатели пожарной безопасности конструкций из полимерных композитов, главным из которых является их огнестойкость.

На сегодняшний день, как в России, так и за рубежом, спектр огнезащитных материалов для решения данной проблемы крайне узок. Огнезащитные покрытия, используемые для защиты от пожара конструкций из полимерных композитных материалов, должны иметь высокую адгезию к полимерным композитам, что не характерно для подавляющего большинства созданных до настоящего времени огнезащитных покрытий. Покрытия должны обладать высокой долговечностью и стойкостью к воздействию окружающей среды, поскольку, такими свойствами обладают сами конструкции из ПКМ и, во многих случаях, это предопределяет необходимость их применения. Учитывая относительно низкую термостойкость полимерных композитов, огнезащитные покрытия должны иметь как можно более низкую температуру начала вспучивания.

В 2015 году специалистами ООО «ХимПарк Норд» была начата работа по созданию огнезащитного материала с повышенными адгезионно-прочностными характеристиками, способного обеспечить повышение предела огнестойкости конструкций, изготовленных с применением полимерных композиционных материалов.

Результатом этой длительной и напряженной работы стало появление в линейке огнезащитных материалов, выпускаемых компанией ООО «ХимПарк Норд», атмосферостойкого огнезащитного состава «Айсберг-Б», предназначенного для повышения предела огнестойкости несущих и ограждающих конструкций изготовленных с использованием полимерных композиционных материалов, железобетонных конструкций, усиленных полимерными композиционными материалами, стальных строительных конструкций до R 60, 90, 120, 150 минут, на всех объектах гражданского и промышленного строительства.

Огнезащитный состав «Айсберг-Б» применяется для внутренних и внешних работ и не требует применения финишного покрывного слоя. Состав после высыхания образует эластичное, устойчивое к механическим повреждениям покрытие.

Огнезащитный состав «Айсберг-Б» не токсичен, не выделяет вредных веществ, не образует токсичных соединений в присутствии других веществ и факторов, имеет отличную адгезию к поверхностям изделий, изготовленных с применением полимерных композиционных материалов, а также к металлу, железобетону, дереву и т.д.

Состав может применяться для огнезащиты конструкций, находящихся на открытом воздухе, подвергающихся воздействию атмосферных осадков, слабоагрессивных и среднеагрессивных сред без нанесения финишного покрытия. Отсутствие органических растворителей расширяет зону возможного применения огнезащитного состава «Айсберг-Б»: на действующих предприятиях с постоянным пребыванием людей и повышенными требованиями по взрыво-пожарной безопасности, в помещениях с ограниченной вентиляцией и особыми санитарно-эпидемиологическими требованиями.