CC BY
28УДК 667.657.4
МАРТЫНОВ Алексей Владимирович Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия E-mail: [email protected]
ГРЕКОВ Василий Владимирович
ООО СКБ («Строительство Качество Безопасность»),
Ростов-на-Дону, Россия
E-mail: [email protected]
DOI 10.25257/FE.2021.3.61-68 ПОПОВА Ольга Васильевна
Доктор технических наук, доцент Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия E-mail, [email protected]
КОМПЛЕКТ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ИНТУМЕСЦЕНТНОЙ ОГНЕЗАЩИТЫ НА СТРОИТЕЛЬНОМ ОБЪЕКТЕ
В статье обоснована необходимость комплексной оценки огнезащитных свойств интумесцентных покрытий непосредственно на строительном объекте. Параметрами для обязательной оценки являются коэффициент вспучивания и пределы прочности пенококса. Разработаны принципы устройств для оценки прочности пенококса на сжатие и сдвиг-отрыв методом пенетрометрии. Приведены результаты сравнительных испытаний прочности пенококса с применением инденторов различной площади сечений. Предложен перечень простых и недорогих средств измерений для экспресс-анализа свойств интумесцентной огнезащиты вне лаборатории. Описана последовательность комплексной оценки свойств интумесцентного покрытия с применением предложенного комплекта средств измерений.
Ключевые слова: огнестойкость конструкции, интумесцентное покрытие, пенококс, экспресс-анализ, прочность пенококса, коэффициент вспучивания.
Широкое применение интумесцентных (вспучивающихся) покрытий для обеспечения нормируемого предела огнестойкости стальных конструкций стимулировало обширные исследования в области оценки их свойств [1-3]. Однако существуют проблемы, связанные с чрезмерным упрощением, ограничениями и неопределённостями стандартных общепринятых испытаний интумесцентных покрытий (ИП) на огнестойкость [4, 5]. Свойства ИП, в том числе кратность вспучивания пенококса (ПК), согласно СП 433.1325800.2019 «Огнезащита стальных конструкций. Правила производства работ» (далее СП), проверяются в муфельной печи в лабораторных условиях (пп. 6.5.2.1, 6.5.3.1, 6.5.3.2). По данной методике имеется ряд замечаний, изложенных в публикациях [6, 7]. Стандартные требования к контролю качества огнезащитной краски в России, согласно СП, ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности», Руководству «Оценка качества огнезащиты и установление вида огнезащитных покрытий на объектах», не предусматривают проверку таких свойств ПК, как прочность, однородность структуры, адгезия к субстрату, а также отсутствуют требования и методика проверки заявленных параметров огнезащитного покрытия в условиях строительной площадки.
Отечественными и зарубежными исследователями предложены инновационные методы испытаний и экспериментальные установки для изучения
различных параметров интумесцентных покрытий при различных условиях нагрева. Однако подходы к испытаниям огнестойкости ИП в основном основаны на применении горелки Бунзена и модифицированной муфельной печи, которую можно комбинировать с оборудованием, предназначенным для механических испытаний, или высокотемпературным эндоскопом [8-11]. Такие испытания невозможно прямо перенести в условия строительного или ремонтируемого объекта. Авторы [12-15] отмечают явные отличия результатов испытаний ИП в печи в условиях одномерного теплопереноса (в лабораторных условиях) и крупномасштабных испытаний на объекте.
Существует также проблема выбора критериев для оценки ПК [16]. Большинство авторов уделяют внимание прочности и адгезии собственно интумес-центной краски (ИК), не обращая внимания на механические свойства ПК [17-19]. При этом огнезащитная эффективность вспученного слоя зависит от устойчивости к выгоранию, механическому разрушению и адгезии [20]. Предложен метод оценки качества ПК при помощи анализа изображения его среза [21]. Авторы публикации [22] также отмечают важность прочности ПК при высоких температурах и необходимость оценки не только коэффициента вспучивания, но и прочности ПК. Разработан лабораторный способ оценки прочности вспученного покрытия при ударе образца с ПК с тыльной стороны, который позволяет оценивать адгезионную и когезионную прочность ПК, и предложена конструкция испытательного стенда [23].
© Мартынов А. В., Греков В. В., Попова О. В., 2021
61
Отсутствие нормативных требований и методики проверки заявленных в сертификате параметров огнезащитного покрытия в условиях строительной площадки на этапе контроля выполненных работ может повлечь преднамеренную фальсификацию в части материалов или технологии выполнения огнезащиты, и огнезащитная функция ИП не будет осуществлена. Актуальность этой проблемы неоднократно освещалась, в том числе на Международной научно-практической конференции «Огнезащита XXI века» (Москва, 2018 г.), конференциях под эгидой издательства «Огнепортал» и многих других. Для достоверности результатов оценки огнезащитных свойств ИП огневые испытания нужно проводить с учётом оценки дополнительных параметров ПК (его прочности и однородности) на объектах в условиях, достаточно близких к условиям реального пожара [6, 14, 16].
В данной статье предложен комплект средств измерений для экспресс-анализа важных параметров интумесцентной огнезащиты, а именно коэффициента вспучивания ПК и пределов прочности ПК на сжатие и сдвиг-отрыв непосредственно на строительном объекте. Применение на практике предлагаемых средств измерения позволит минимизировать возможности использования контрафактной или некачественной продукции и исключить нарушения технологии производства работ.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
О
бъектами исследования являлись пено-коксы, сформированные в результате огневого воздействия из красок марки «Дефендер М Сольвент» на основе стирол-акрилового связующего со вспучивающейся системой «пентаэритрит - полифосфат аммония - меламин» с добавлением оксида титана и ряда других добавок (в том числе реологических). Используемый растворитель - ортоксилол.
Для определения коэффициента вспучивания огневые испытания ИП проводят непосредственно на строительной конструкции посредством портативной газовой горелки мощностью 1 кВт на базе малогабаритного газового баллончика объёмом 0,3-0,5 л со сжиженным газом (пропан-бутановой смесью). Для обеспечения заданных размеров пятна нагрева и снижения рассеивания теплоты при обжиге участка ИК были испытаны образцы специальной огневой коробки [16]. Схема огневого воздействия показана на рисунке 1. На выбранном участке покрытой огнезащитным слоем конструкции 1 закрепляется огневая коробка 2. Нагрев производится ручной газовой горелкой 3.
Температуру нагрева поверхности покрытой слоем ИК конструкции измеряют посредством встроенной в огневую коробку термопары или пирометром. При нагреве контролируют увеличение слоя ПК. Когда увеличение слоя ПК останавливается, нагрев прекращают, снимают огневую коробку и ждут охлаждения до температуры, допустимой для измерений штангенинструментом и динамометром.
Рисунок!. Схема огневого воздействия: 1 - участок конструкции, покрытой огнезащитным слоем; 2 - огневая коробка; 3 - ручная газовая горелка
Figure 1. Scheme offire effect: 1 - a section of a structure covered with a fire proof layer; 2 - fire box; 3 - manual gas burner
После обжига из сформированного ПК вырезают кубик, определяют его объём, вес, рассчитывают плотность. Коэффициент вспучивания рассчитывают по методике, описанной в СП.
Толщину слоя исходной ИК измеряют толщиномером для лакокрасочных покрытий ЕТ-110 согласно ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007). Адгезию краски к субстрату определяют методом надрезов в соответствии с ГОСТ 31149-2014.
Толщину слоя пенококса измеряют штангенциркулем ШЦ-125 с глубиномером по ГОСТ 166-89.
Для определения предела прочности ПК на сжатие применяют метод пенетрометрии [16]. На рисунке 2 показана схема разработанного устройства для измерения силы сжатия образца ПК. На защищаемой поверхности (7) над слоем пенококса (2) устанавливают приспособление (3), на котором закреплён микродинамометр (4) со сменным индентором (5).
Рисунок2. Схема измерения силы сжатия образца ПК: 1 - участокзащищаемой поверхности; 2 - слой пенококса; 3 - приспособление для крепления; 4 - микродинамометр; 5 - сменный индентор Figure 2. Scheme for measuringthe compressive force
of a foamed coke sample: 1 - area of the protected surface; 2 - foamed coke layer; 3 - fixing device; 4 - myodynamometer; 5 - replaceable indenter
2
Направление штока индентора - по нормали к поверхности покрытия. Далее производят измерение и фиксируют результат. После этого производят расчёт предела прочности путём деления полученного значения силы на площадь рабочей поверхности индентора.
На рисунках 1 и 2 крепления приборов к поверхности конструкции не показаны. Приборы крепятся на рёбрах элементов строительной конструкции посредством зажимов типа струбцин или сильными магнитами (если возможно), которые являются сменными, с зажимами. Крепление приборов может быть как вертикальное, так и горизонтальное, в том числе на потолочных конструкциях. Микродинамометры (разных типов) на рисунках 1 и 2 показаны условно. Для микродинамометра предпочтительна цифровая фиксация данных по схеме «сила - перемещение». За разрушающую принимали силу, необходимую для проникновения индентора в ПК на фиксированную глубину (например, 3 мм), с целью исключения влияния на результаты измерений возможной «корки» на поверхности ПК (в условиях огневого воздействия на большей части поверхности ПК формируется твёрдая оболочка). Были испытаны инденторы из легиро-
Рисунок 3. Схема измерения силы сдвига-отрыва образца ПК: 1 - защищаемая конструкция; 2 - поверхность, покрытая слоем интумесцентной краски; 3 - пенококс; 4 - индентор; 5 - узел крепления; 6 - микродинамометр Figure 3. Scheme for measuringthe shear-detachmentforce of a foamed coke sample: 1 - protected structure;
2 - surface covered with a layer of Intumescent paint;
3 - foamed coke; 4 - Indenter; 5 - attachment point;
6- myodynamometer;
ванной стали двух типов: стержень диаметром 3 мм и квадратный штамп с размерами площадки инден-тора 12x12 мм. Скорости погружения инденторов составляли 0,5-1 мм/с. Исследования проводили на специально разработанном универсальном лабораторном оборудовании в комплекте с настольными весами 2 класса точности.
Для экспресс-оценки силы сдвига-отрыва (условной адгезии ПК) разработано устройство, закрепляемое сбоку участка со вспученным ПК (рис. 3). При этом направление штока индентора параллельно поверхности покрытия.
Перед началом испытания прибор закрепляют посредством узла 5 на защищаемой конструкции 1 параллельно её покрытой слоем ИК поверхности 2, на которой сформирован участок с ПК 3, на расстоянии от поверхности металла примерно 3-5 мм. При движении штока с индентором 4 происходит вдавливание индентора в ПК до момента отрыва ПК или его частичного разрушения. Силу в момент отрыва ПК или момент разрушения без отрыва массива ПК (что отмечается в протоколе испытаний) фиксируют микродинамометром 6. При условии точного определения площади зоны отрыва или разрушения рассчитывают предел прочности ПК на сдвиг-отрыв.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Выбор типа индентора для пенетрометрии.
На первом этапе в рамках метода пенетрометрии провели сравнительные измерения с применением двух типов инденторов для выбора наиболее приемлемого в комплекте средств измерений параметров ПК в условиях строительного объекта.
В таблице 1 представлены значения сил погружения инденторов двух типов в слои ПК, полученного из краски марки «Дефендер М Сольвент», в зависимости от плотности ПК. Силы погружения в случае применения квадратного штампа примерно в 20 раз превышают аналогичные показатели при применении стержневого индентора.
Таблица 1
Силы погружения инденторов разного сечения в ПК разной плотности
Table 1
Immersion forces of different sections indenters into foamed coke of different density
Плотность ПК, г/см3 0,53 0,52 0,48 0,43 0,38 0,29
Сила на инденторе 0 3 мм, г 22 19,5 10,5 5,8 3,8 2,4
Сила на инденторе 12x12 мм, г 450 400 212,5 120 78 46
Результаты сравнения пределов прочности на сжатие пенококса при погружении стержня и штампа на глубину 3 мм отличаются незначительно (табл. 2), предположительно, из-за специфических физических свойств ПК, влияющих на сопротивление проникновению предметов разной площади.
В таблице 3 приведены величины сил на стержневом инденторе в зависимости от глубины его погружения. На глубинах до 0,5 мм происходит пролом «корки» с характерным скачком величины силы сжатия, затем на глубине 1 мм величина силы резко падает и при дальнейшем погружении индентора до глубины 3 мм медленно растёт.
Данные эксперименты позволили определить диапазон величин при измерении параметров ПК, и при сравнении типов инденторов выявить предпочтительный вариант.
Метод пенетрометрии со стержневым ин-дентором обеспечивает минимальное повреждение поверхности, что особенно важно при последующих испытаниях образцов. Однако минимальная площадь воздействия увеличивает вероятность погрешности из-за малых величин усилия, поэтому для измерений нужен высокочувствительный датчик (микродинамометр). Кроме того, при погружении стержня в хрупкий и пористый ПК имеет место не только сжатие, но и прорезание слоя, что не позволяет с достаточной точностью сравнивать полученные результаты. Испытание с штамповым индентором требует существенно больших усилий и приводит к обширному сжатию верхнего слоя ПК. При этом результаты измерений получаются
Таблица 2
Прочность ПК разной плотности при погружении инденторов разного сечения
Table 2
Strength of foamed coke of different density when immersed indenters ofdifferentsection
Плотность ПК, г/см3 0,53 0,52 0,48 0,43 0,38 0,29
Предел прочности ПК при погружении стержня 0 3 мм, г /см2 314,3 278,6 150 82,9 54,3 34,3
Предел прочности ПК при погружении штампа 12x12, г/см2 312,5 277,8 147,6 83,3 54,1 31,9
Таблица 3
Сила сжатия ПК в зависимости от глубины погружения индентора
Table 3
Foamed coke compression force depending on the indenter immersion depth
Глубина погружения, мм 0 0,1 0,5 1 2 3 4 5 6 4
Сила, г 0 60 64 12 18 22 25 26,7 28,6 28,9
более точными и более чётко различаются между собой. Погрешность измерений при этом значительно ниже, чем при использовании стержневого индентора.
При анализе результатов проведённых испытаний было решено отдать предпочтение штамповому инденто-ру. Штамп более явно выявляет пролом «корки», эффект уплотнения ПК и его разрушение (раскрашивание или раскалывание) для последующей визуальной оценки.
Порядок проведения комплексной оценки свойств ИП и комплект средств измерений для экспресс-анализа качества пенококса.
При экспресс-анализе интумесцентной огнезащиты учитывали перечисленные далее особенности ПК и требования к нему:
- ПК образуется только в процессе нагрева ИК соответствующего состава при температуре более 500 °С;
- ПК является временным теплоизолятором на углеродной основе, и отрицательными свойствами его являются горючесть и хрупкость;
- физическими воздействиями при пожаре, кроме температуры, могут быть турбулентные потоки раскалённых газов, несущие в себе твёрдые частицы, а также вибрация поверхности и единичные внешние удары по поверхности, на которой находится огнезащитное покрытие;
- ПК не должен разрушаться или отрываться от защищаемой поверхности, как в процессе его формирования, так и в период его гарантированного огнезащитного действия.
На основе анализа существующей нормативной документации (СП, ГОСТ Р 53295-2009, ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования») разработана последовательность комплексной оценки свойств ИП:
- общая визуальная оценка поверхности ИК;
- выбор участков на защищаемой конструкции для проведения экспресс-анализа;
- измерение толщины ИК на выбранных участках;
- измерение адгезии ИК методом надрезов;
- огневое воздействие на краску с измерением температуры;
- визуальная оценка поверхности ПК;
- измерение толщины слоя ПК;
- измерение предела прочности ПК на смятие;
- измерение предела прочности ПК на сдвиг-
отрыв;
- визуальная оценка структуры ПК после механического воздействия;
- расчёт коэффициента вспучивания;
- при необходимости, на другом (ненарушенном) участке - определение стойкости к выгоранию.
Таким образом, предполагаются два вида проверки качества ИК на объекте, различающиеся длительностью огневого воздействия: кратковременное испытание для принципиальной оценки качества ИК, определение коэффициента вспучи-
вания и качества ПК, и долговременное испытание для подтверждения заявленного в сертификате на ИК периода существования огнезащитного ПК (определения стойкости к выгоранию). Долговременное испытание проводится согласно ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) в соответствии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Аля экспресс-анализа огнезащитных свойств интумесцентных покрытий вне лаборатории предложен комплект несложных и недорогих приборов и приспособлений.
Комплект средств измерений позволяет непосредственно на строительном объекте (при возможности огневого нагрева выбранных участков, если пенококс сформировался) производить оценку огнезащитного покрытия по следующим параметрам:
- толщина слоя ПК;
- коэффициент вспучивания ПК;
- предел прочности ПК на сжатие;
- предел прочности ПК на сдвиг-отрыв.
Дополнительно после разрушения (отрыва)
ПК оценивают однородность структуры ПК на срезе.
Экспресс-анализ интумесцентной огнезащиты вне лаборатории даёт возможность объективно и своевременно выявить скрытые нарушения тонкослойного огнезащитного покрытия и, как следствие, минимизировать тяжёлые последствия возможного пожара.
с температурным режимом, приведённым в таблице 1 данного ГОСТа.
Оборудование, необходимое для экспресс-анализа качества ПК, приведено в таблице 4.
Нестандартное оборудование комплекта средств измерений находится в разработке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Reshetnikov I., Antonov A., Rudakova Т., Aleksjuk G, Khalturinskiy N. Some aspects of intumescent fire retardant systems // Polymer Degradation and Stability. 1996. Vol. 54. No. 2-3. Pp. 137-141. DOI:10.1016/S0141-3910(97)81483-8
2. Weil E. D. Fire-Protective and Flame-Retardant Coatings -A State-of-the-Art Review // Journal of Fire Sciences. 2011. Vol. 29. No. 3. Pp. 259-296. D0I:10.1177/0734904110395469
3. Еремина Т. Ю, Гравит М. В., Дмитриева Ю. Н. Особенности и принципы построения рецептур огнезащитных вспучивающихся композиций на основе эпоксидных смол // Пожаровзрыво-безопасность. 2012. Т. 21. № 7. С. 52-56.
4. Dreyer Jochen A. H., Weinell C. E., Dam-Johansen K., Kiil S. Review of heat exposure equipment and in-situ characterisation techniques for intumescent coatings // Fire Safety Journal. 2021. Vol. 121. 103264. D0I:10.1016/j.firesaf.2020.103264
5. Lucherini A, Maluk C. Intumescent coatings used for the fire-safe design of steel structures: A review // Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 162. 105712. D0I:10.1016/j.jcsr.2019.105712
6. Мартынов А. В., Греков В. В., Попова О. В. Некоторые причины нарушения качества интумесцентных покрытий // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 11. С. 69-75. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-11-69-75
7. Горбунов А. С., Коровченко А. В., Ахметшин И. Ф. Методики приемки работ по огнезащитной обработке металлических конструкций // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2021. № 2 (21). С. 29-32. D0I:10.34987/vestnik.sibpsa.2021.28.41.005
8. Jimenez M., Duquesne S., Bourbigot S. Characterization of the performance of an intumescent fire protective coating // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 201(3-4). Pp. 979-987. D0I:10.1016/j.surfcoat.2006.01.026
Таблица 4
Комплект средств измерений для экспресс-анализа интумесцентной огнезащиты
Table 4
Set ofmeasuring tools for express analysis of intumescent fire protection
Оборудование Ориентировочные параметры Примечание
Огневая коробка с универсальными креплениями Размеры области огневого воздействия: 0100-150 мм Собственная разработка (рис. 1)
Источник пламени - газовый баллон объёмом 0,3-0,5 л с горелкой Обеспечение температуры не менее +800 °С в течение 45 мин ТУ и спецификации изготовителей
Измеритель температуры нагреваемой поверхности Пирометр или контактный термометр с пределом измерения до 1 000 °С ТУ и спецификации изготовителей
Штангенциркуль или штангенглубиномер Измерение высоты слоя пенококса в пределах 0-100 мм ГОСТ 166-89 (штангенциркули) ГОСТ 162-90 (штангенглубиномеры)
Микродинамометр на установочной рамке с креплениями для измерения силы внедрения штампа Измерение силы сжатия с пределом измерений до 500-750 г; диапазон перемещения штока не менее 50 мм Собственная разработка (рис. 2)
Микродинамометр на установочной рамке с креплениями для измерения силы сдвига ПК Измерение силы сдвига-отрыва с пределом измерений до 500-750 г; диапазон перемещения штока не менее 50 мм Собственная разработка (рис. 3)
9. Reshetnikov I. S., Garashchenko A. N., Strakhov V. L. Experimental investigation into mechanical destruction of intumescent chars // Polymers for Advanced Technologies. 2000. Vol. 11(8-12).Pp. 392-397. D0I:10.1002/1099-1581(200008/12)11:8/12<392::aid-pat987>3.0.co;2-k
10. Morys M, Illerhaus B., Sturm H., Schartel B. Revealing the inner secrets of intumescence: Advanced standard time temperature oven (STT Mufu+ )-^-computed tomography approach // Fire and Materials. 2017. Vol. 41(8). Pp. 927-939. D0I:10.1002/fam.2426
11. MorysM., IllerhausB., SturmH., SchartelB. Size is not all that matters: Residue thickness and protection performance of intumescent coatings made from different binders // Journal of Fire Sciences. 2017. Vol. 35(4). Pp. 284-302. D0I:10.1177/0734904117709479
12. Ng Y. H., Dasari A, Tan K. H., Qian L. Intumescent fire-retardant acrylic coatings: Effects of additive loading ratio and scale of testing // Progress in Organic Coatings. 2021. Vol. 150. 105985. D0I:10.1016/j.porgcoat.2020.105985
13. Андрюшкин А. Ю, Цой А. А, Симонова М. А. Об основных предпосылках метода испытаний огнезащитных покрытий в высокотемпературных газовых потоках // Проблемы управления рисками в техносфере. 2016. №1(37). С. 39-46.
14. Акулов А. Ю, Аксёнов А. В. Огнезащитные покрытия на основе минеральных термостойких заполнителей для металлоконструкций нефтегазового комплекса // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2011. № 1. С. 66-70.
15. Рыбка Е. А, Андронов В. А. Лабораторная установка для оценки огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий для металлических конструкций с учётом параметров развития реального пожара // Пожаровзрывобезопасность. 2010. Т. 19, № 10. С. 19-24.
16. Мартынов А. В., Попова О. В., Греков В. В. Нестандартные методы оценки качества интумесцентных покрытий // Безопасность труда в промышленности. 2021. № 6. С. 15-20. D0I:10.24000/0409-2961-2021-6-15-20
17. Yew M. C., Ramli Sulong N. H., Yew M. V., et al. Influences of flame-retardant fillers on fire-protection and mechanical properties of intumescent coatings // Progress in organic coatings. 2015. Vol. 78, Pp. 59-66. D0I:10.1016/j.porgcoat.2014.10.006
18. Bozzoli F., Mocerino A., Rainieri S., Vocale P. Inverse heat transfer modeling applied to the estimation of the apparent thermal conductivity of an intumescent fire retardant paint // Experimental Thermal and Fluid Science. 2018. Vol. 90. P. 143-152. D0I:10.1016/j.expthermflusci.2017.09.006
19. Maluk C, Bisby L., Krajcovic M, Torero J. L. A Heat-Transfer Rate Inducing System (H-TRIS) Test Method // Fire Safety Journal. 2019. Vol. 105. Pp. 307-319. D0I:10.1016/j.firesaf.2016.05.001
20. Березовский А. И., Маладыка И. Г. Определение коэффициента вспучивания и прочностных характеристик вспученного слоя огнезащитных вибростойких покрытий для противопожарной защиты металлических элементов и конструкций // Вестник командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. 2013. № 1(17). С. 59-67.
21. Гравит М. В. Оценка порового пространства пенококса огнезащитных вспучивающихся покрытий // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22, № 5. С. 33-37.
22. Зверев В. Г., Теплоухов А. В., Цимбалюк А. Ф. Исследование свойств и огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57, № 8-2. С. 148-153.
23. Виролайнен И. А, Мартынов А. В., Устинов А. А, Зыби-на О. А. Разработка лабораторных методов оценки эксплуатационных показателей интумесцентных покрытий // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2019. № 48(74). С. 130-133.
Материал поступил в редакцию 12 марта 2021 года.
Aleksey MARTYNOV
DonState Technical University, Rostov-on-Don, Russia E-mail\ [email protected]
Vasily GREKOV
LLC («Construction QualitySafety»), Rostov-on-Don, Russia E-mail\ [email protected]
Olga POPOVA
Grand Doctor in Engineering, Associate Professor Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia E-mail, [email protected]
MEASURING TOOL KIT FOR EXPRESS ANALYSIS OF INTUMESCENT FIRE PROTECTION AT A CONSTRUCTION FACILITY
ABSTRACT
Purpose. Existing methods for checking the quality of intumescent coatings do not allow determining the implicit properties of these coatings, for example, the properties of foamed coke (FC), which is formed from a layer of intumescent paint during a fire. The authors analyze the issues of developing a measuring tool kit to evaluate intumescent coatings outside the laboratory, thus minimizing the possibility of using inappropriate quality paints and excluding violations of the work technology.
Methods. The work uses theoretical research and experimental methods for measuring physical and mechanical parameters.
Findings. The results of studies of the FC structural and mechanical properties obtained from the most popular intumescent paints Defender M Solvent are given. A scheme for a comprehensive assessment of intumescent coating properties is developed. To assess the FC quality a set of measuring tools is proposed, including equipment of our own design.
Research application field. The results obtained are the basis for the development of an express analysis methodology for intumescent coatings quality directly at the construction site to ensure fire safety of these facilities.
Conclusions. The proposed measuring tool kit makes it possible to assess the quality of the foamed coke by the following parameters: layer thickness, intumescent coefficient, compressive strength, shear-detachment strength. This set of parameters is sufficient for assessing the working properties of a fire proof coating and allows revealing hidden defects of the intumescent paint directly at the place of its application.
Key words: structure fire resistance, intumescent coating, foamed coke, express analysis, strength, bloating coefficient.
REFERENCES
1. Reshetnikov I., Antonov A., Rudakova T., Aleksjuk G., Khalturinskiy N. Some aspects of intumescent fire retardant systems. Polymer Degradation Stability. 1996, vol. 54, no. 2-3, pp. 137-141.
2. Weil E.D. Fire-Protective and Flame-Retardant Coatings -A State-of-the-Art Review. Journal of Fire Sciences. 2011, vol. 29, no. 3, pp. 259-296. D0l:10.1177/0734904110395469
3. Eremina T.Yu., Gravit M.V., Dmitrieva Yu.N. Features and principles of the flame retardant formulations intumescent compositions based on epoxy resins. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and explosion safety). 2012, vol. 21, no. 7, pp. 52-56 (in Russ.).
4. Dreyer Jochen A.H., Weinell C.E., Dam-Johansen K., Kiil S. Review of heat exposure equipment and in-situ characterisation techniques for intumescent coatings. Fire Safety Journal. 2021, vol. 121, 103264. D0I:10.1016/j.firesaf.2020.103264
5. Lucherini A., Maluk C. Intumescent coatings used for the fire-safe design of steel structures: A review. Journal of Constructional Steel Research. 2019, vol. 162, 105712. D0I:10.1016/j.jcsr.2019.105712
6. Martynov A.V., Grekov V.V., Popova 0.V. Some reasons for the violation of the intumescent coatings quality. Bezopasnost truda vpromyshlennosti (Occupational safety in the industry). 2020, no. 11, pp. 69-75 (in Russ.). DOI: 10.24000/0409-2961-2020-11-69-75
7. Gorbunov A.S., Korovchenko A.V., Ahmetshin I.F. Methods of acceptance of works on fire-resistant treatment of metal structures. Sibirskiy pozharno-spasatelnyy vestnik (Siberian Fire and Rescue Bulletin). 2021, no. 2(21), pp. 29-32 (in Russ.). DOI: 10.34987/vestnik. sibpsa.2021.28.41.005
8. Jimenez M., Duquesne S., Bourbigot S. Characterization of the performance of an intumescent fire protective coating. Surface
and Coatings Technology. 2006, vol. 201, no. 3-4, pp. 979-987. D0l:10.1016/j.surfcoat.2006.01.026
9. Reshetnikov I.S., Garashchenko A.N., Strakhov V.L. Experimental investigation into mechanical destruction of intumescent chars. Polymers for Advanced Technologies. 2000, vol. 11, no. 8-12, pp. 392-397. D0I:10.1002/1099-1581(200008/12)11:8/12<392::aid-pat987>3.0.co;2-k
10. Morys M., Illerhaus B., Sturm H., Schartel B. Revealing the inner secrets of intumescence: Advanced standard time temperature oven (STT Mufu+ )-,a-computed tomography approach. Fire and Materials. 2017, vol. 41, no. 8, pp. 927-939. D0I:10.1002/fam.2426
11. Morys M., Illerhaus B., Sturm H., Schartel B. Size is not all that matters: Residue thickness and protection performance of intumescent coatings made from different binders. Journal of Fire Sciences. 2017, vol. 35, no. 4, pp. 284-302. D0I:10.1177/0734904117709479
12. Ng Y.H., Dasari A., Tan K.H., Qian L. Intumescent fire-retardant acrylic coatings: Effects of additive loading ratio and scale of testing. Progress in Organic Coatings. 2021, vol. 150, 105985. D0I:10.1016/j.porgcoat.2020.105985
13. Andryushkin A. Yu., Tsoy A.A., Simonova M.A. About the basic preconditions of creation of the method of testing fire-resistant coatings in high temperature gas flow. Problemy upravleniya riskami v tekhnosfere (Risk management problems in the technosphere). 2016, no. 1(37), pp. 39-46 (in Russ.).
14. Akulov A. Yu., Aksenov A.V. Fire retardant coatings based on mineral heat-resistant fillers for metal structures of the oil and gas complex. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft i gaz (Proceedings of higher educational institutions. 0il and gas). 2011, no. 1, pp. 66-70 (in Russ.).
©MartynovA., GrekovV., Popova 0., 2021
67
15. Rybka E.A., Andronov V.A. Laboratory installation for an estimation of fireproof efficiency of reactive coverings for metal constructions taking into account parameters of development of a real fire. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and explosion safety). 2010, vol. 19, no. 10, pp. 19-24 (in Russ.).
16. Martynov A.V., Popova O.V., Grekov V.V. Non-Standard Methods for Assessing the Quality of Intumescent Coatings. Bezopasnost truda v promyshlennosti (Occupational safety in the industry). 2021, no. 6, pp. 15-20 (in Russ.). D0l:10.24000/0409-2961-2021-6-15-20
17. Yew M.C., Ramli Sulong N.H., Yew M.V., et al. Influences of flame-retardant fillers on fire-protection and mechanical properties of intumescent coatings. Progress in organic coatings. 2015, vol. 78, pp. 59-66. D0I:10.1016/j.porgcoat.2014.10.006
18. Bozzoli F., Mocerino A., Rainieri S., Vocale P. Inverse heat transfer modeling applied to the estimation of the apparent thermal conductivity of an intumescent fire retardant paint. Experimental Thermal and Fluid Science. 2018, vol. 90, pp. 143-152. D0I:10.1016/j. expthermflusci.2017.09.006
19. Maluk C., Bisby L., Krajcovic M., Torero J.L. A Heat-Transfer Rate Inducing System (H-TRIS) Test Method. Fire Safety Journal. 2019, vol. 105, pp. 307-319. D0I:10.1016/j.firesaf.2016.05.001
20. Berezovsky A.I., Maladyka I.G. Determination of the swelling coefficient and strength characteristics of the swollen layer of fire retardant vibration-resistant coatings for fire protection of metal elements and structures. Vestnik komandno-inzhenernogo instituta MCHS Respubliki Belarus (Bulletin of the Command Engineering Institute of the Ministry of Emergency Situations of the Republic of Belarus). 2013, no. 1(17), pp. 59-67 (in Russ.).
21. Gravit M.V. Evaluation of the pore space of foamed coke of fire retardant intumescent coatings. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and explosion safety). 2013, vol. 22, no. 5. pp. 33-37 (in Russ.).
22. Zverev V.G., Teploukhov A.V., Tsimbalyuk A.F. Investigation of properties and fire protection efficiency of intumescent coatings. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika (Proceedings of higher educational institutions. Physics). 2014, vol. 57, no. 8-2, pp. 148-153 (in Russ.).
23. Virolainen I.A., Martynov A.V., Ustinov A.A., Zybina O.A. Development of laboratory methods for evaluating the performance indicators of intumescent coatings. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo instituta (Tekhnicheskogo universiteta) (Bulletin of the St. Petersburg State Technological Institute (Technical University). 2019, no. 48(74), pp. 130-133 (in Russ.).
