Protipožární nátěry jsou klíčovým prvkem v zajištění bezpečnosti stavebních konstrukcí a ochraně životů a majetku před ničivými účinky ohně. Jejich vývoj prošel dlouhou cestou, od základních metod používaných ve starověku až po moderní, technologicky vyspělé systémy.
Historický 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 a bylo známo i vodní sklo. Ve středověku byly dřevěné krovy chrámů impregnovány dokonce volskou krví. Protože tyto úpravy byly málo účinné, nehrály ve výstavbě žádnou podstatnější roli. Až do 30. let 20. století byly užívány především tam, kde je nebylo možné nahradit účinnějším systémem, tedy jako impregnace telegrafních sloupů, nátěry dřevěných krovů nebo bílení dřevostaveb vápnem. Skutečný rozvoj protipožárních nátěrů však nastává až během 2. 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.
Princip hoření dřeva
Při zvýšených teplotách dochází u dřevní hmoty k unikání plynů s obsahem oxidu uhelnatého a vodních par, což znamená vysušování dřeva. Dřevní hmota začne odhořívat po částečném vysušení a po dosažení teploty okolo 300 °C. Vlivem odhořívání vzniká zuhelnatělá vrstva, která omezuje přístup vzduchu a tím zpomaluje proces.
Moderní protipožární nátěrové systémy
Moderní protipožární nátěrové systémy ve stavebnictví lze dělit podle své funkce a podle svého účelu. Jsou vysoce účinnou ochranou proti vzniku požáru. Kvalitní a dobře aplikované protipožární nátěry a nástřiky mají svou důležitost především v objektech, kde se obvykle pohybuje větší počet 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 však nemusí plnit jen úlohu technickou, ale slouží rovněž jako vrchní krycí nátěr. Protipožární nástřiky a nátěry se obvykle realizují jak v bezbarvém (na dřevo), tak barevném provedení (na dřevo, kov, beton, kabely).
Typy protipožárních nátěrů
Existuje několik typů protipožárních nátěrů, z nichž každý má své vlastnosti a je určen k ochraně různých materiálů.
Čtěte také: Vlastnosti protipožárních oken
1. Intumescentní (zpěňující) nátěry
Nejrozšířenějším typem protipožárních nátěrů v posledních letech jsou nátěry intumescentní neboli zpěňující. Princip jejich funkce lze zjednodušeně popsat tak, že nátěr, vystavený působení vysokých teplot, expanduje a karbonizuje. Vzniká tak vrstva tepelně stabilní uhlíkaté pěny (koksu), který díky své izolační schopnosti vytváří bariéru chránící po určitou dobu podklad proti působení plamene a sálavého tepla. V průběhu uvedeného procesu zvětšuje původní nátěr svůj objem až 50krát, takže tloušťka vzniklé pěny dosahuje několika centimetrů. Díky této schopnosti je možné nanášet intumescentní nátěrové hmoty v tenkých vrstvách. Obvyklá tloušťka suchého nátěru je 0,3-1 mm, podle požadované požární odolnosti. Tvorba pěny při zahřátí nátěru na teplotu vyšší než 200 °C je dána složením výchozí nátěrové hmoty, které je zcela odlišné od běžných typů nátěrů.
Intumescentní nátěry mají široké použití především pro protipožární ochranu ocelových nosných konstrukcí, protože na rozdíl od nátěrů zábranových mají především tepelně izolační funkci. Ocel ztrácí svou konstrukční pevnost kolem teploty 500 °C. Moderní intumescentní nátěry nabízejí nejen dlouhodobou protipožární ochranu, ale i rychlou instalaci, estetický vzhled, nízkou hmotnost a ekonomicky přijatelnou kontrolu a údržbu.
Intumescentní (zpěňující) nátěry - nástřiky navyšují požární odolnost 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. K izolaci se doporučují konstrukce starší než 2 roky, což zajišťuje dokonalé vyzrání a proschnutí betonu. 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.
2. Zábranové nátěry
Zábranové nátěry fungují na principu prevence - neumožňují plameni přístup k hořlavému materiálu a chrání povrch proti vznícení. Neizolují teplo a když už požár vypukne, mají jen omezený efekt (brání v přístupu kyslíku k plameni). Hlavní využití je na dřevo, izolaci, potrubí a kabeláže. Podle svého složení a způsobu použití může být zejména na kabelových rozvodech jejich účinnost značně vysoká a často se vyrovná i nátěrům intumescentním. 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. 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 působení. Mezi zábranové nátěry lze zařadit i tenkovrstvé systémy, které odrážejí teplo a tím snižují povrchovou teplotu ohněm namáhaného povrchu.
3. 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 strhují plamen a ochlazují povrch na kterém jsou naneseny. Tyto systémy jsou poměrně nákladné a dosud nenašly širšího využití.
Čtěte také: Vše o sádrokartonových stropech
Aplikace protipožárních nátěrů na různé materiály
Protipožární barvy mají chránit různé konstrukce vhodným nátěrem. Nejenže prodlužují životnost a brání například korozi, ale zejména prodlužují dobu prohoření materiálu. Po vypuknutí požáru dochází k ohrožení majetku, lidí a zvířat nejenom samotným plamenem, ale také výpary, které se vytvářejí při spalování různých materiálů, včetně možného zhroucení konstrukce budov.
Protipožární nátěry na dřevo
Dřevo je jedním z nejvíce hořlavých materiálů, proto je požární ochrana dřeva nejdůležitější podmínkou požární bezpečnosti pro stavby, kde je tento materiál použit. 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. 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.
Před aplikací je nutné přípravek důkladně rozmíchat. Dřevo musí být připraveno podle ČSN 49 0615 a 49 0630. Povrch musí být vždy čistý, suchý, zbavený mastnoty, prachu, lýka, kůry a případného starého nátěru nebo tmelu, aby nic nebránilo přípravku v dokonalém styku a zakotvení na povrchu chráněného dřeva. Při nedodržení uvedených podmínek aplikace dojde k popraskání a odloupnutí nátěru. Na očištění povrchu se doporučuje používat škrabky, kartáče a v případě potřeby též roztoky saponátu. Všechny nečistoty, nátěry a tmely, které mohou mít vliv na přilnavost jednotlivých vrstev nátěrového systému, musí být pečlivě odstraněny. Před použitím protipožárního nátěru je možné ošetřit dřevo přípravkem Lignofix OH, který ho chrání proti dřevokaznému hmyzu, dřevokazným houbám a plísním. V případě dřeva, napadeného dřevokazným hmyzem, lze provést ošetření přípravkem Lignofix I-Profi-OH s likvidačním a preventivním účinkem na dřevokazný hmyz.
Před aplikací je nutné dodržet maximální povolenou relativní vlhkost dřeva 20 % a maximální relativní vlhkost vzduchu 80 %. Doporučený nános závisí na požadovaném stupni hořlavosti, nesmí být však menší než 250 g/m2 - stupeň C1. Pro dosažení stupně B nebo navýšení požární odolnosti je nutný nános 500 g/m2. Přípravek se nanáší v jedné až čtyřech vrstvách nátěrem nebo nástřikem neředěného, resp. ředěného přípravku.
Většina protipožárních nátěrů je určena pouze do interiérů, protože špatně snášejí vlhkost. Pokud jsou vystaveny působení vlhkosti dlouhodobě, klesá jejich účinnost a životnost. Nátěry degradují i na přímém slunci. Životnost snižují také krycí nátěry, a to i v případě, že jsou k použití s protipožárními prostředky přímo určeny.
Čtěte také: Průvodce instalací podkladové lepenky pro optimální ochranu
Protipožární nátěry na ocelové konstrukce
Protipožární nátěry ocelových konstrukcí jsou nezbytným prvkem pro zajištění bezpečnosti a odolnosti budov vůči ohni. 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). 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.
Ocelové konstrukce mění své pevné skupenství na tekuté, a tím se ocelová konstrukce může různě kroutit, ohýbat a praskat. Odolnost a časová ochrana protipožárních barev je stanovena protipožární zprávou ze strany hasičů či projekčního plánu - např. odolnost po dobu 30-ti minut = znamená 2x nátěr protipožární barvou.
Aplikace protipožárních barev na kovové konstrukce jsou řízeny dle stanovené doby odolnosti, jenž je určena hasiči v technické zprávě. Protipožární barvy a jejich aplikace se provádí ručně - štětci nebo stříkacím zařízením Airless. Podle doby odolnosti se dělají 2-3 nátěry, což je dáno požadavkem na dobu odolnosti v rozmezí 15-45 minut. Protipožární nátěry nemají antikorozní účinky. Pokud je použit kvalitní antikorozní základ, musí být předem vyzkoušen v systému i zkouškou požární odolnosti z hlediska kompatibility.
Protipožární nátěry na betonové konstrukce
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. U betonové konstrukce dochází spíše k pukání, praskání dílů, včetně změny skupenství pro ocelové roxory.
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.
Aplikační postupy a podmínky
Aplikace se provádí štětcem, válečkem nebo vzduchovým stříkáním (tryska 0,018 nebo 0,022“, tlak na pistoli 2-2,5 bar, tlak vzduchu 4,5 bar). Ředidlo a čistící prostředek: teplá voda. Doporučená okolní teplota při aplikaci štětkou nebo válečkem je +10 až +35 °C, optimální je +20 °C. V případě aplikace stříkáním je nutné dodržet teploty pro skladování a aplikaci +15 až +35 °C z důvodu zachování vhodných parametrů pro použití stříkacího zařízení. Teplota se měří v blízkosti podkladu a zaznamenává se do pracovního deníku. Dále je nutné změřit a zaznamenat relativní vlhkost dřeva. Maximální povolená relativní vlhkost dřeva je 20 % a maximální relativní vlhkost vzduchu 80 %.
Protipožární nátěr tvoří konečnou úpravu povrchu materiálu a nelze ho překrýt žádným lakem ani nátěrem.
Životnost a obnova nátěrů
Životnost nátěru je minimálně 12 let. Obnova nátěru se doporučuje při mechanickém poškození. Ve Výrobkové zkušební laboratoři Březnice Výzkumného a vývojového ústavu dřevařského Praha (VVÚD) byly v roce 1993 nasazeny testy dlouhodobého ověřování životnosti ochrany dřeva proti ohni. Při vyhodnocení po 12 letech v roce 2005 byly výsledky zcela vyhovující a parametry protipožárního nátěru se nezměnily. Testování pokračuje a bude ukončeno po 14 letech. Protipožární nátěry jsou certifikovány dle požadavku legislativy a provádějícího předpisu ETAG 018-2 s průkaznou zkouškou životnosti 25 roků bez nutnosti obnovy.
Obnova stávajících protipožárních nátěrů se posuzuje podle doby aplikace a v té době platných zákonů s povinnými ročními revizemi jejich stavu, do doby rekonstrukce objektu. Při rekonstrukci objektu musí stávající protipožární nátěry prokázat životnost dle platných zákonů v době rekonstrukce objektu, a pokud nemají průkaznou certifikovanou zkoušku životnosti, musí se jejich stav obnovit. Obnova stávajícího protipožárního nátěru spočívá v jeho odstranění (v rozsahu: krycí+protipožární nátěr) a aplikaci nového protipožárního nátěru (včetně krycího nátěru) v tloušťce podle platných dimenzačních tabulek jednotlivých protipožárních nátěrů.
Normy a certifikace
Při aplikaci protipožárních nátěrů je důležité dodržovat příslušné normy a předpisy, které zajistí, že nátěry splňují požadované bezpečnostní standardy. Pro řízení a kontrolu provedené protipožární úpravy se používají normy ČSN EN 13 501-2+A, ČSN EN ČSN 73 0810, ČSN EN 1993-1-2. Přípravek byl testován podle ČSN P ENV 13 381-7:2003.
Tabulka 1: Stupeň hořlavosti a index šíření plamene
| Nános | Stupeň hořlavosti | Index šíření plamene (is) |
|---|---|---|
| 250 g/m2 | C1 - těžce hořlavý | - |
| 500 g/m2 | B - nesnadno hořlavý | 22,9 mm/min |
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. Obvykle obsahuje tabulka i variantní hodnoty pro různá statická zatížení konstrukce. Jako první sloupec dimenzační tabulka vždy uvádí normalizované mezní hodnoty staticky zatíženého prvku.
Následující tabulka uvádí příkladné (zkrácené) provedení „dimenzační“ tabulky pro protipožární nátěr PYROSTOP Steel:
Tabulka 2: Dimenzační tabulka pro protipožární nátěr PYROSTOP Steel
| Poměr O/F.m-1 | Tloušťka vrstvy (mikrometry) | Požární odolnost |
|---|---|---|
| ≤ 299 | 200 | [R 15] |
| ... | ... | ... |
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 odolnosti.
tags: #protipozarni #natery #historie #vývoj