Protipožární ochrana ocelových konstrukcí

Při používání ocelových konstrukcí ve stavebnictví je nutno věnovat větší pozornost chování materiálu v podmínkách simulujících prostředí požáru. Vlastnosti materiálu vystaveného zvýšenému tepelnému namáhání jsou odlišné od vlastností daného materiálu za běžných podmínek. Nosnost nechráněné ocelové konstrukce při požáru rychle klesá a ztrácí svou pevnost, čímž dochází k poškození, až k zhroucení stavby. Jedním ze způsobů, jak zvýšit poža­dovanou odolnost ocelové konstrukce, je aplikace protipožárních systémů (protipožární nástřiky, nátěry, obklady).

Protipožární nátěry
Intumescentní (zpevňující) nátěry
Ve stavebnictví se využívají především zpevňující protipožární nátěry. Jsou-li vystaveny působení vysokých teplot, expandují a karbonizují. Vzniká tak vrstva tepelně stabilní uhlíkové pěny (koksu), která díky své izolační schopnosti vytváří bariéru – ta chrání podklad po určitou dobu proti působení plamene a sálavého tepla.

Struktura, výška vypěnění a velikost jednotlivých buněk této pěny limituje účinnost konkrétního nátěrového systému. Z tohoto důvodu je formulace jednotlivých nátěrů nákladná a složitá. Používá se hlavně kyselina fosforečná, která se přidává do systémů v podobě amoniumpolyfosfátů. Původně používané fosforečné soli byly značně hygroskopické, což omezovalo jejich použití. Jako nadouvadla se používají většinou látky s vyšším obsahem dusíku (melamin, dikyandiamid, glycin). Ke zlepšení dalších vlastností se používají různé přídavné látky.

Intumescentní nátěry mají široké uplatnění především při protipožární ochraně ocelových nosných konstrukcí. Ve všech případech jde o ucelený systém, který se téměř vždy skládá ze základového nátěru, funkční vrstvy a krycího nátěru. Jde o kombinaci složek, které musejí při požáru vzájemně reagovat v přesně specifikovaném okamžiku a v určitém teplotním intervalu. Proto by měl být základní nátěr dobře zakotven na podkladu a musí být dostatečně stálý až do chvíle, kdy dojde k vypěnění funkční vrstvy. Rozkládající se složky této vrstvy by neměly při zvýšené teplotě po základu stékat nebo odpadávat.

Krycí vrstva nátěru zajišťuje barevnost, protože funkční nátěry se obvykle vyrábějí jen v několika základních barvách. Kromě toho zvyšuje jeho odolnost proti vlhkosti a agresivním vlivům a zároveň prodlužuje celkovou životnost systému. Krycí nátěry musejí ohořet dříve, než dojde k vypěnění funkční vrstvy. Neměly by bránit vznikající pěně v její funkci, jinak by mohlo dojít ke snížení celkového funkčního efektu systému.

Při nanášení je nutné dodržet technologii a tloušťku jednotlivých aplikovaných vrstev systému. Silné základové a krycí nátěry mohou snížit, případně úplně negovat smysl celé aplikace, a z tohoto důvodu je nutno důsledně zvažovat a zvolit vhodný systém podle specifikací jejich použití. Aplikaci by měla vykonávat odborná firma, která je k tomu způsobilá a disponuje potřebnými měřicími zařízeními na vykonání kontroly kvality a jakosti.

Sublimující nátěry
Přechodem mezi nátěry a nástřiky jsou sublimující nátěry. Tyto systémy se doporučuje použít hlavně do nepřístupných míst na venkovní konstrukce, kde nelze použít běžné úpravy a kde je nutné vyloučit riziko selhání, případně na ochranu plošných technologických prvků a zařízení (například zásobníky na hořlavé kapaliny a plyny). Podstatou je vrstva snadno se teplem rozkládajících a sublimujících aditiv, která při vyšších teplotách začíná sublimovat. Tyto nátěry doposud nenašly široké uplatnění, protože jsou nákladné. Na druhé straně jsou stálé a odolné proti povětrnostním vlivům a mechanickému namáhání.

Základní rozdělení ochranných systémů

Protipožární nástřiky
Protipožární nástřiky můžeme rozdělit do tří základních skupin:

• izolační omítky na bázi vermikulitu,
• nástřiky na bázi expandovaného perlitu,
• izolační nástřiky na bázi experlitu.

Tepelněizolační omítky na bázi vermikulitu lze aplikovat v poměrně tenkých vrstvách. Bývají soudržné a dají se povrchově upravovat podobně jako běžné druhy omítek.

Nástřiky na bázi expandovaného perlitu jsou v současnosti rozšířeným typem tepelněizolačních omítek na našem trhu. Kromě vápna a cementu obsahují tyto nástřiky jako hlavní složku experlit. Výhodou některých typů nástřiků je i zvýšená odolnost proti vlhkosti a povětrnostním vlivům.

U tepelněizolačních nástřiků na bázi experlitu se jako pojivo používá síran vápenatý. To umožňuje mírné zlepšení požárních vlastností systému, protože sádra při požáru ztrácí vodu a ochlazuje tak plamen. Od vermikulitových nástřiků se experlitové omítky liší nižší tepelněizolační schopností, takže při požadavcích na vyšší požární odolnost je třeba aplikovat silnější vrstvy. Nevýhodou těchto nástřiků je náročná povrchová úprava, neboť přítomnost experlitu a vláken neumožňuje dostatečné vyhlazení povrchu. Proto najdou tyto nástřiky uplatnění především v průmyslových prostorech, skladech a výrobních halách.

Protipožární obklady
Z hlediska materiálů a způsobu aplikace se mohou protipožární obklady rozdělit na obklady deskové a lepené. Základem deskových obkladů jsou tvrdé, mechanicky upevňované desky. Podle typu mohou být upevněny přímo na chráněnou konstrukci nebo nepřímo na pomocnou konstrukci, tj. na pomocný kovový rošt. Lepené obklady z materiálů, které se na konstrukci nalepují přímo, jsou výrazně lehčí a nepotřebují žádné pomocné konstrukce.

Deskové pevné obklady
Funkci deskového protipožárního obkladu ovlivňuje tepelněizolační schopnost, způsob upevnění desek na konstrukci a ustálená vlhkost. Při zvýšené vlhkosti může dojít k rychlému porušení celistvosti obkladu při požáru. Požární odolnost obkladu vzrůstá v závislosti na počtu jednotlivých desek. Například dvě desky silné 12,5 mm jsou za stejné požární odolnosti funkčně vhodnější než jedna deska silná 25 mm. Pod obkladem se vytváří stabilní mikroklima, které může mít negativní vliv na korozní odolnost ocelových prvků. Důležité jsou i spojovací materiály. Životnost většiny deskových obkladů s ohledem na jejich anorganickou bázi může být za vhodných podmínek a za správného technického vyhotovení prakticky neomezená.

Výhodou téměř všech deskových obkladů jsou z dlouhodobého hlediska ve většině případů dobré fyzikální a mechanické vlastnosti, estetický vzhled a možnost dalších povrchových úprav. Jejich nevýhodou je značná pracnost, protože protipožární konstrukce vyžadují odlišné montážní technologie oproti běžným nepožárním konstrukcím. V porovnání s protipožárními nástřiky a jinými způsoby protipožární ochrany jsou deskové obklady se stejnou požární odolností téměř ve všech případech nákladnější.

Lepené obklady
Tyto systémy vyžadují kvalitní a dlouhodobě spolehlivé lepidlo, které by mělo být žáruvzdorné, trvale pružné a mělo by se snášet s chráněným podkladem. Po zaschnutí musí dlouhodobě odolávat vlhkosti. Obklad by měl dobře držet na konstrukci i v době, kdy lepidlo ještě úplně nezaschlo. Z tohoto důvodu je důležitý i způsob montáže (především u stropních obkladů).

Podstata lepených spojů spočívá v tom, že se na chráněný podklad lepí různé dimenzované speciálně upravené desky. Tyto desky se následně upravují podle požadavků zákazníka. Výsledkem řešení je funkční protipožární obklad, který drží na jakémkoliv nerezovém nátěru i na nerovných plochách. Dobře snáší kolísání vlhkosti, dynamické nárazy, vibrace a podobné namáhání.

V současnosti je na našem trhu poměrně rozsáhlý výběr protipožárních ochranných systémů se širokou škálou použití. Jsou vyhotoveny z moderních materiálů, které splňují i náročná estetická kritéria. Funkční schopnost nátěrů, nástřiků a obkladů je výrazně odlišná. Nástřiky a nátěry jsou funkční maximálně 5 let, zatímco obklady si zachovají svou funkčnost až 35 let.

Ing. Robert Kramárik
Foto: autor
Recenzoval: Peter Némethy

Autor je doktorandem na Katedře protipožární ochrany Dřevařské fakulty Technické Univerzity ve Zvolenu.

Literatura
1. Prospektová literatura dovozců a výrobců protipožárních systémů.
2. www.seidl.cz
3. www.hhpp.sk
4. www.pyronova.com

Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.