Tento referát shrnuje současný stav v oblasti aplikace protipožárních nátěrových systémů, užívaných pro zvýšení požární odolnosti stavebních nosných konstrukcí. Popisuje základní principy funkce intumescentních a zábranových protipožárních systémů, možnosti jejich uplatnění a hranice jejich použitelnosti.
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 a bylo známo i vodní sklo. Tyto úpravy byly poměrně málo účinné a nehrály ve výstavbě žádnou podstatnější roli. Až do třicátých let byly užívány především tam, kde je nebylo možno nahradit účinnějším systémem, tedy především jako impregnace telegrafních sloupů, nátěry dřevěných krovů nebo bílení dřevostaveb vápnem.
Skutečný rozvoj protipožárních nátěrů nastává až během druhé 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.
V současné době hrají nátěrové systémy v protipožární ochraně staveb často až nepřiměřenou roli v porovnání ke své skutečné účinnosti.
Typy moderních protipožárních nátěrů
Moderní protipožární nátěrové systémy ve stavebnictví lze dělit jednak podle své funkce a podle svého účelu.
Čtěte také: Betonové podlahy a nátěry
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. Vedle dřeva jsou s nimi nejčastěji chráněny plasty, ať již v podobě kabelových izolací, případně i plastová potrubí. 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 (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 působení.
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, až donedávna vesměs na organické bázi, 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. Nejznámější a dosud nejpoužívanější kyselinou je kyselina fosforečná, přidávaná do těchto systémů obvykle v podobě amoniumpolyfosfátů, protože dříve užívané fosforečné soli byly značně hygroskopické, což podstatně omezovalo použitelnost výsledné formulace. Jako nadouvadla se používá většinou látek s vyšším obsahem dusíku - nejčastěji melaminu, dikyandiamidu, glycinu nebo močoviny, mezi často užívané polyalkoholy patří pentaerytritol, rezorcin, škroby, karboxymetylcelulóza, vzácněji arabinóza, glukóza či maltóza atd. Ke zpevnění pěny a zlepšení jejich vlastností se užívá rovněž řada aditiv.
Intumescentní nátěry mají široké použití především pro protipožární ochranu ocelových nosných konstrukcí, protože na rozdíl od nátěrů zábranových mají především tepelně izolační funkci.
Sublimující nátěry
Určitým přechodem mezi nátěry a nástřiky jsou nátěry sublimující. Tyto systémy jsou perspektivní pro některé specifické aplikace, především do nepřístupných míst na venkovní konstrukce, kde nelze použít běžné úpravy a kde je třeba vyloučit riziko selhání. 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 známy již řadu let (jedná se údajně o produkt vývoje NASA). Před deseti lety byly úspěšně odzkoušeny i v Evropě. Podle dosavadních informací dosud nenašly širšího využití, protože jsou poměrně nákladné.
Čtěte také: Vlastnosti polyuretanových nátěrů
Aplikace protipožárních nátěrů a požadavky
Obecné zásady
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. Z toho vyplývají i možnosti užití těchto nátěrů a proto je velmi důležité, aby projektanti, zabývající se požární ochranou, znali alespoň v hrubých rysech všechny základní zkušební normy a předpisy, kterými se ověřují požárně technické vlastnosti stavebních materiálů. Pokud totiž budou znát podstatu zkoušky a budou vědět, co je předmětem hodnocení toho kterého mezního stavu, budou projektovat se znalostí věci a v projektech se nebudou vyskytovat takové nesmysly, jako je např. požadavek na „požární odolnost kabelového rozvodu“. Mimo to je nutné, aby byly požadavky v projektech vždy přesně definovány ve smyslu mezinárodně platných předpisů a to vždy celé, s odvoláním na příslušnou normu (např. R 30 podle ČSN/STN 73 0851).
Protipožární nátěry na dřevěné konstrukce
Protipožární zpěňovatelný nátěrový systém na dřevěné nosné i nenosné konstrukce je vnitřní, omezeně vodou ředitelný a nátěr neobsahuje azbest ani halogeny. Funkční vrstvu tvoří čirý, souvislý transparentní povlak, částečně zapenetrovaný do povrchu dřeva. Dřevo lze pod nátěr upravovat do požadovaného odstínu výhradně pomocí lihových mořidel. Dokončený funkční nátěr musí být po zaschnutí opatřen předepsaným krycím bezbarvým lakem, který je nedílnou součástí celého systému a podmiňuje jeho dlouhodobou životnost a funkci.
Systém je určen pro požární ochranu dřevěných konstrukcí ve smyslu ČSN 73 0810, ČSN 73 0802, ČSN 73 0804 a norem souvisejících a lze jimi dosáhnout zvýšení požární odolnosti dřeva a dřevěných prvků na R15 až R45 podle ČSN EN 13501-2 v závislosti na jejich průřezu a zvýšení požární odolností dřevěných stropů a desek až o 15 minut v závislosti na jejich tloušťce. Nátěrem lze rovněž snížit reakci na oheň jehličnatého dřeva do třídy B podle ČSN EN 13501-1.
Nátěr je vhodný výhradně do běžných vytápěných i nevytápěných interiérů do max. trvalé relativní vlhkosti vzduchu 80% (prostředí odpovídá typu Y dle ČSN 73 0810, čl. 4.12 - Reaktivní nátěrový systém zamýšlený pro použití vnitřní a s částečnou expozicí. Částečná expozice zahrnuje teploty pod nulou a omezené vystavení UV, ale nezahrnuje žádné vystavení dešti), především na sloupy a nosníky v půdních vestavbách, pro interiéry dřevostaveb, konstrukce krovů a půdní prostory. Lze jej užít i pro nenosné plošné konstrukce, palubkové stropy a nenosné příčky typu DP3 pro snížení jejich reakce na oheň a omezení šíření plamene ve smyslu ČSN 73 0863.
Důležité upozornění: Dřevěné konstrukce, opatřené protipožárním nátěrem DEXARYL B Transparent nelze zařazovat jako nehořlavé konstrukce typu DP1 a DP2.
Čtěte také: Druhy nátěrů na OSB
Životnost nátěru DEXARYL byla zkoušena na pracovišti akreditované zkušebny VVUD Březnice po dobu 10 let. Vždy po 2 letech zkušebna odebrala 10 kusů zde uložených vzorků a spálila je podle normy. Po deseti letech vše vyhodnotila s výsledkem, že se funkce nátěru za celých deset let nesnížila ani o procento, prostě vůbec. Na základě toho si firma dovoluje prohlásit, že životnost nátěru DEXARYL je v normálním prostředí nejméně 15 až 20 let, pokud nedojde k jeho mechanickému poškození nebo umytí.
Protipožární ochrana krovů v obytných místnostech podkroví
Obvykle se pro zvýšení požární odolnosti nosných dřevěných prvků krovu vyžaduje požární odolnost R 30. Této odolnosti je možno dosáhnout použitím intumescentních nátěrů na dřevo. Takových nátěrů na dřevo, certifikovaných pro zvýšení požární odolnosti, existuje u nás několik. Za nejvhodnější z funkčního i estetického hlediska je považován výrobek DEXARYL B Transparent. Stanovisko preventisty HZS, který by zakazoval aplikaci těchto nátěrů v obytných místnostech, není správné, protože aplikaci těchto nátěrů - a to pouze v některých případech - zakazuje výhradně ČSN 73 0804, která se ovšem nevztahuje na občanskou výstavbu, ale výhradně na průmyslové stavby. Zavádějící výklad, vztahující čl. 5.4.4. zmíněné normy i na občanskou výstavbu, resp. ČSN 73 0831, 35 a další vychází ze špatného pochopení smyslu tohoto článku v uvedené normě. Po konzultaci s autorem ČSN 73 0804, ing. Vl. Reichelem, DrSc, lze odpovědně prohlásit, že tento výklad neodpovídá záměru autora normy a že protipožární nátěry lze aplikovat na všechny stavby, projektované podle ČSN 73 0802 bez omezení.
Nátěr DEXARYL B Transparent je jediným nátěrem v ČR, který byl průkazně zkoušen na rostlém dřevě, tedy na vodorovných i svislých prvcích z rostlého jehličnatého dřeva. Protože příprava vzorků ke zkoušce a čas, který uplynul od dokončení vzorků ke zkoušce samotné, trval cca 6 měsíců (zkoušela se celá řada prvků), byly na zkoušených konstrukcích trhliny až do šířky cca 6 - 8 mm a hloubky až 20 mm. Tyto trhliny nebyly před zkouškou nijak ošetřovány, během zkoušky však nátěr z okrajů vypěnil a tyto trhliny uzavřel. I přesto se doporučuje, aby byly všechny trhliny, větší než 6 mm a hlubší než 10 mm natřeny i na vnitřních okrajích, alespoň pokud je to možné. Trhliny větší než 6 mm a hlubší než 10 mm se doporučuje předem zatmelit dřevotmelem, případně obarveným sádrotmelem a dodatečně natřít. Trhlina nemusí být zatmelena až k povrchu, ale alespoň 5 mm pod okraj.
Protipožární nátěry na ocelové konstrukce
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 jinými slovy 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 a 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 však 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.
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.
Příklad dimenzační tabulky pro protipožární nátěr:
| Dřevěný prvek | Požární odolnost (min) | 15 | 30 | 45 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| min. tl. desky* | min. tl. desky** | min. tl. desky* | min. tl. desky** | min. tl. desky* | min. tl. desky** | ||
| Překližka min. 450kg/m3 | 9 | - | 10 | - | 30 | - | |
| Dřevotřísková a dřevovláknitá deska min. 600 kg/m3 | 9 | - | 10 | - | 25 | - | |
| Dřevěný podhled-obložení min. 450kg/m3 | 15 | - | 30 | - | 45 | - | |
Protipožární ochrana kabelových rozvodů
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. (Klasickým příkladem těchto přísad je antimontrioxid, který při hoření PVC vytváří v závislosti na teplotě s chlorem různé stupně oxychloridů). Osobně jsou zábranové systémy pro kabelové ochrany považovány za vhodnější, než nátěry intumescentní. Poměrně silná vrstva (obvykle kolem 3 mm) nanesená na kabel má již od začátku všechny potřebné vlastnosti, je stálá a protože bývá většinou na anorganické bázi, lze očekávat její dlouhodobou životnost za všech uvažovaných provozních podmínek. Konkrétně byly např. vyhodnocovány kabelové rozvody v některých moravských závodech po povodních v roce 1997. Tyto systémy nezvyšují požární odolnost (takový parametr u kabelových rozvodů neexistuje), ale omezují rychlost šíření plamene, případně prodlužují funkceschopnost rozvodu.
Zpěňovatelné nátěry na kabelových rozvodech mají za cíl omezit rychlost šíření plamene a zvýšit funkci 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 nižší tloušťce.
Další aspekty požární ochrany
Půdní poklopy s požární odolností
Jsou schopni vyrobit půdní poklop otevíravý do půdního prostoru rozměru cca 900/1200 mm, EW15/DP3, samotný poklop bez stahovacích schodů, s potřebným certifikátem, a to až do rozměru 1200 x 1200 mm.
Požární odolnost desek Durelis a OSB desek
Pro informace o rozdílu v požární odolnosti desek Durelis a OSB desek se doporučuje obrátit se na výrobce těchto materiálů.
Protipožární nátěr Barrier 2001
Použití archivního materiálu z roku 200x pro protipožární nátěr Barrier 2001, aby vyhovoval současným požadavkům a nařízením pro stavební úřad, se nepředpokládá.
Protipožární střešní okna
Otevíravé střešní okno s požární odolností je neobvyklá aplikace, takže vývoj a následné zkoušky s klasifikací a certifikací by se asi nikomu nevyplatily nebo by okno bylo pro zákazníka "nezaplatitelné". Pokud by se jednalo o pevné zasklení, není problém, dodavatelů je dost. Ohledně návrhu protipožárního střešního okna - pravděpodobně se jedná o nedodržení odstupových vzdáleností od sousedního objektu nebo požárního úseku. Náhradním řešením by mohlo být přemístění okna mimo požárně nebezpečný prostor nebo naopak sousední objekt nebo úsek požárně "uzavřít" - realizovat požárně uzavřené plochy.
Protipožární dveře
K dodaným dveřím musí být dodán konkrétní certifikát výrobce. Dveře musí být od výrobce podle vyhlášky MV označeny štítkem s udanou požární odolností a dalšími náležitostmi. Tvrzení stavební firmy, že protipožárnost zajistí vyplněním protipožární "pěnou" a protipožárním nátěrem, je nesmyslné.
Protipožární přerušení kanálu pro odsávání pilin
Pokud jsem se s tímto problémem kdy setkal, vždy to bylo řešeno ručním nebo motorovým zasunutím kovové tepelně izolované desky, která vyjede v místě předělu zhora či ještě lépe zdola. Klapky se neosvědčují, protože vždy zůstává určité množství pilin na dně kanálu a klapka se nezavře, protože piliny překážejí. Lze zkusit materiály firmy Stöbich Brandschutz, která nabízela všechny druhy atypických provozních uzávěrů.
Ochrana elektrických kabelů v chráněné únikové cestě
V chráněných únikových cestách mohou být - podle ČSN 73 0804 čl. 10.4.6. d) elektrické kabely vedeny pouze tehdy, pokud vodiče a kabely vyhovují ČSN EN 50265-1, ČSN EN 50265-2-1, ČSN EN 50265-2-2 a ČSN IEC 332-3. Není si zcela jist, zda postačí pouze nátěr, který zajistí omezení šíření plamene po izolaci nejvýše po dobu 40 minut (kategorie A ČSN IEC 332-3). Zvláště pak tehdy, pokud je podhled děrovaný a umožní volné šíření toxického a tmavého dýmu. Osobně se doporučuje užití minimálně bezhalogenových kabelů. Jinak ovšem samotný nátěr, pokud je dobře proveden, nepůsobí nijak neesteticky a není důvod se bát, že bude vypadat ošklivě. Většina těchto nátěrů má bílou barvu.
tags: #seidel #natery #krovu #informace