CS208206B1 - Způsob protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků - Google Patents

Abstract

Způsob protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků spočívá v tom, ze se smísí 100 hmotných dílů pojivá na bázi nenasycené polyesterové nebo epoxidové pryskyřice, kaučuku, chlorkaučuku, asfaltového pojivá, případně jejich kombinace s 80 až 160 hmotnými díly aditivní směsi retardérů hoření o složení 6 až 20 hmotných dílů amidu kyseliny kyanurové a/nebo urotropinu či jeho nitrátů a/nebo glycidů, 10 až 30 hmotných dílů 4 až 6ti mocného alkoholu, a výhodou pentaerytritělu a 10 až 50 hmotných dílů amoniumfosfátu a/nebo kyseliny fosforečné, do takto připravené směsi se vmíchá 1 až 100 hmotných dílů tixotropního plniva, škrobu, dextrinu a/nebo karboxymetylcelulosy,nejvýše 20 hmotných dílů změkčovadel a zředí se až 200 hmotnými díly rozpouštědla a takto připraveným roztokem se naimpregnuje povrch betonu tak·, aby spotřeba penetračního roztoku činila nejméně 500 g/m plochy. ?o částečném zaschnutí se nanese srnče stejného složení se sníženým obsahem rozpouštědla, aby bylo dosaženo vrstvy 1 mm.

Description

Vynález se týká způsobu protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků, určeného pro zvýšení požární odolnosti stavebních dílců.

Protipožární ochrana stavebních konstrukcí se stává v posledních létech stále aktuálnějším problémem. I když má většina tradičních sthvebních hmot odpovídající vlastnosti z hlediska hořlavosti, klesají velmi rychle s rostoucí teplotou jejich fyzikálně-mechanioké parametry. To platí především o ocelových stavebních konstrukcích a v řadě případů i o železobetonových nebo i betonových prvcích, zvláště pak prefabrikátech. Z toho důvodu je třeba většinu těchto konstrukcí chránit po určitou dobu tak, aby neztratily stabilitu.

Otázky ochrany ocelové stavební konstrukce se již řadu let průběžně řeší a v současné době je známo několik vhodných způsobů, jak tyto konstrukce chránit. Je to především obezdívání a obkládání ocelových nosníků, protipožární nástřiky, nátěry, případně další, kombinované metody. Problematika ochrany železobetonových prvků je značně složitější. Rozložení kovové, většinou předpjaté ocelové výztuže uvnitř beionu bývá většinou mimo osu stavebního prvku, mimo to výztuž obvykle vyčnívá v okrajích panelu ven. Jesliže je tedy uprostřed plochy betonu požární odolnost konstrukce ještě vyhovující, okrajové části prefabrikátu již nevyhovují požadavkům a jejich požární odolnost ve skutečnosti limituje požární odolnost celého panelu. Izolace běžnými prostředky, kterými se provádí například ochrana ocelových konstrukcí bývá obvykle nesnadná, protože v okrajích panelů nebývá dostatek místa, nehledě již na řadu konstrukčních a stavebních problémů, které by dodatečně přidávaný isolační materiál vyvolal.

Z toho důvodu je v současné debě nutno volit pro konstrukce s vyšší požární odolností pouze takové prvky, které mají požadovanou požární odolnost v celé ploše, což většinou vyřazuje prefabrikované předpjaté železobetonové dílce. Často i tam, kde by bylo možno· použít běžných izolačních postupů brání využívání prefabrikátů ekonomické důvody, protože je třeba pro dodatečnou izolaci volit separátní upevňovací konstrukci, což zvyšuje jednak zatížení celé stavby a zároveň i pracnost provádění.

Uvedené nevýhody do značné míry řeší způsob protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků podle vynálezu. Princip řešení spočívá v tom, že se smísí 100 hmotných dílů pojivá na bázi nenasycené polyesterové nebo epoxidové pryskyřice, kaučuku, chlorkaučuku, asfaltového pojivá, případně jejich kombinace a 80 až 160 hmotnými díly aditivní směsi retardérů hoření o složení 6 až 20 hmotných dílů-amidu kyseliny kyanurové a/nebo urotropinu či jeho nitrátů a/nebo glyoid^, 10 až 30 hmotných dílů 4 až 6ti mocného alkoholu, s výhodou pentaerytritolu a 10 až 50 hmotných dílů amoniumfosfátu-a/nebo kyseliny fosforečné, do takto připravené směsi se vmíchá dále 1 až 100 hmotných dílů tixotropního plniva, škrobu, dextrinu a/nebo karboxymetyloelulosy, nejvýše 20 hmotných dílů změkčovadel a zředí se až 200 hmotnými díly rozpouštědla a takto připraveným roztokem se naimpregnuje povrch beo * tonu tak, aby spotřeba penetračního roztoku činila nejméně 500 g/m plochy. Po částečném zaschnutí takto připravéného pddkladu se poté nanese na chráněné místo směs o stejném složení se sníženým obsahem rozpouštědla, nebo o takové viskositě, aby bylo dosaženo souvislého homogenního nátěru o minimální tloušlce 1 mm.

208 206

Podle dalšího význaku může být vretva ochranného nátěru vyztužena jednou nebo několika vrstvami skleněných, asbestovýeh, minerálních, kovových nebo bavlněných vláken.

Hlavní výhodou takto provedené povrchové protipožární ochrany Je především velmi nízká hmotnost, soudržnost ochranné vrstvy s povrchem, velmi nízký objem ochranného isolačního prostředku, nízké náklady a poměrně dobrý estetický vzhled. Ochranná vrstva - podle druhu -užitého pojivá - tvoří současně i zpevnění povrchu betonového prvku a zvyšuje izolaci proti vlhkosti. Takto koncipovaná vrstva nevyžaduje žádné dodatečné kotvící elementy a velmi dobře lpí i na okrajích či hranách panelu.

Vlastní funkce ochrany spočívá v tom, že se při, zvýšené teplotě povrch nátěru zahřeje a postupně vytváří nízké vrstvy uhlíkaté pěny. Tyto vrstvy mají při plném tepelném zatížení, t.j. v oblasti cca 700 - 1000 °G životnost přibližně 10 - 15 minut a potom odpadnou. Podle celkové tloušlky vrstvy se počne vytvářet ochranná pěna z dalSí, dosud ohněm nezasažené části nátěru. Zkouškami v průběhu vývoje bylo zjištěno, že i když je tepelně izolační schopnost intumescentních nátěrů přímo závislá na výšce vytvářené pěny, je celková životnost a tím i výsledná požární odolnost u. vyšších pěn nižší, než u nízkých pěnových vrstev. Mimo to je složení ochranného prostředku voleno tak, aby k tepelnému rozkladu docházelo až při poměrně vysoké teplotě, t.j. cca okolo 180 - 200 °C. '^o umožňuje vytvářet různě silné ochranné nátěry, podle požadavků na celkovou požární odolnost dílce, přičemž vztah mezi požární odolností a celkovou tloušlkou ochranné vrstv_v je téměř lineární.

U jiných typů nátěrových prostředků, užívaných například pro ochranu ocelových konstrukcí nelze podobné závislosti dosáhnout, protože, při příliš silné tloušlce funkční vrstvy dojde ještě v průběhu vypěňování povrchu k rychlému praskání a odpadávání celého nátěru vlivem postupného termického rozkladu jednotlivých složek, které bývají vesměs voleny tak, aby k napěňování docházelo co nejdříve.· V takovém případě se sice vytvoří velmi vysoká, někdy až 100 mm silná pěna, ta však není zakotvena na pevném podkladu a po změklém povrchu rychle sklouzne k zemi.

Podle předmětného vynálezu provedená protipožární ochrana si i po úplném zlikvidování povrchových vrstev nátěru stále ještě udržuje silnou tepelně izolační uhlíkovou vrstvu, která se vytváří ze zapenetrované kotvící vrstvy uvnitř betonu a která je s povrchem panelu pevně spojena.

V důsledku uvedeného'mechanismu lze dosáhnout při tloušlce povrchové ochrany cca

1,5 - 2 mm prodloužení požární odolnosti železobetonového dílce až o 20 - 30 minut, při tloušlce ochranné vrstvy cca 4 - 5 mm lze prodloužit požární odolnost panelu až o 40 - 50 minut. Silnější nátěrové vrstvy zkoušeny nebyly, lze však odvodit, že při cca 6ti mm tloušlce nátěru by bylo možno proudloužit požární odolnost libovolného železobetonového prefabrikátu až o 60 minut, přičemž v těchto hodnotách není uvažována vlastní požárný odolnost samotného železobetonového prvku.

Příkladná provedení způsobu podle výnálezn je popsáno v následujícím odstavci:

208 206

Příklad 1 železobetonový prefabrikovaný dílec, vyráběný na výrobní lince Spirolv délce 6 metrů má vlastní požární odolnost 60 minut podle platné CSN 73 0851. Tato požární odolnost pro některé typy podhledů a stropních konstrukcí nevyhovuje a z toho důvodu bylo třeba dílce upravovat následujícím způsobem:

Do 15 % roztoku chloroprenového kaučuku v toluenu, vyráběného pod obchodním označením Antikoropren C 6690 bylo na každých 100 hmotnostních dílů přidáno 120 hmotnostních dílů sraěéi urotroplnu, hexanitrátu hexametylentetramínu, amoniumfosfátu a pentaerytritolu.

Směs byla doplněna černým íersálovým pigmentem BG a 10 hmotnostními díly sušeného škrobu.

Roztok byl rozdělen na dvě části. K prvnímu podílu bylo přidáno 86 hmotnostních dílů toluenu jako ředidla, směs byla řádně homogenizována a stěrkou a štětcem nanesena na očištěný povrch panelu Spirol, zejména pak na jeho okraje. Vylehčovací otvory v řezných hranách byly zapenetrovány coa ďo hloubky 100 - 200 mm, podle možnosti. Spotřeba činila cca 800 g/m . Po 6ti hodinách byl na' připravený podklad nanesen neředěný nátěr, doplněný dalšími 20ti hmotnostními díly karboxymetylcelulosy jako plniva pro zvýšení viskosity. Nátěr byl nanášen stěrkou přibližně v 1 až 1,5 mm vrstvách s odstupem vždy asi 2 hodin. Každá vrstva takto vytvořeného nátěru totiž musela částečně zaschnout, aby nedošlo k porušení vrstvy předcházející. Celková tloušíka nátěru v ploše činila cca 4 až 5 mm. Okraje a řezné h hrany panelu byly chráněny podobným způsobem s tím rozdílem, že jednotlivé vrstvy byly vyztužovány posukovanou skleněnou rohoží o hmotnosti cca 60 g/m . Tím bylo dosaženo zlep- . šení celkové soudržnosti jednotlivých vrstev a zejména značného zlepšení fyzikálně mechanických parametrů ochranné vrstvy v nejvíce ohrožených místech. Vylehčovací otvory byly v místech ochrany utěsněny minerální vlnou a zalepeny do panelu stejným nátěrem.

Příklad 2 železobetonový dílec byl chráněn směsi následujícího složení:

nenasycená polyesterová pryskyřice na bázi kyseliny ortoftalové pod obch·.

označením CHS Polyester 104...........

melamin . ....................

glyóin .......... .......... .

sorbit ................ .....

diamoniumfosfát .......... ..... ..

kyselina fosforečná ............ . . .

% roztok metyletylketonperoxydu jako katalyzátoru . . ................

toluen roztok kobalt-naftenátu jako urychlovač ... .................

100 hmotnost, dílů hmotnost. dílů 6 hmotnost, dílů hmotnost, dílů 35 hmotnost, dílů hmotnost, dílů hmotnost, díly hmotnost, díly

Směs byla rozdělena po vzájemné homogenizaci /s výjimkou poslední uvedené složky/ na dvě části. První část byla smíchána s 30 hmotnostními díly styrenu, byl přidán urychlovač

208 206 a směsí byla penetrována celá plocha dílce. Po přibližně 6ti hodinách byl urychlovač přidán- do druhá části směsi a zároveň bylo vmícháno 5 hmotnostních dílů nenasycené polyesterové pryskyřice ortoftalového typu s obsahem změkčovadla /dibutylftalátu/ a 0,3 % parafinu, společně s barevným pigmentem a křemičitým plnivem. Takto připravená směs byla nastěrkována na připravený podklad a vše bylo ponecháno k polymeraci. Tloušíka vrstvy dosáhla v tomto případě 2 mm, požární odolnost prvku se prodloužila cca o 20 minut.

Příklad 3 železobetonový dílec byl chráněn směsí následujícího složení:

pryskyřice na epoxidové bázi pod obch. ozn. CHS Epoxy 13 ............

směs aditivních retardérů níže uvedeného složení .. ........... ..

a/ hexametylentetramín ..... ........

b/ tripentaerytritol ......... .....

c/ amoniumpolyfosfát ....... .......

. . . 100 hmotnost, dílů . . . 120 hmotnost, dílů 15 hmotnost, dílů 30 hmotnost, dílů 50 hmotnost, dílů

Pro zvýšení účinnosti a dosažení potřebných tixotropních vlastností bylo dále přidáno 40 hmotnost, dílů sušeného bramborového škrobu.

Pro penetraci základního železobetonového panelu se nejprve použije výše uvedená směs, ředěná 50 hmot. díly reaktivního ředidla nebo acetonu a iniciovaná 10 % aminového tužidla P 1 v přepočtu na obsah pryskyřice.

Po 24 hodinách se stejnou směsí, ale již bez ředidla, natře zaschlý podklad v jedné nebo několika vrstvách po sobě.

Příklad 4

Jako pojivá bylo při použití stejného postupu, uvedeného v příkladu 1, užito asfaltového roztokového nátěru, dodávaného pod označením RUBOL. Pro ředění a penetraci bylo užito ředění terpentýkovým-rozpouštědlem v množství 70 hmotnost, dílů na 220 dílů celkové směsi.

Claims (2)

1. Způsob protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků, vyznačený tím, že se smísí 100 hmot. dílů pojivá na bázi nenasycené polyesterové nebo epoxidové pryskyřice, kaučuku, chlorkaučuku, asfaltového pojivá případně jejich kombinace s 80 až 160 hmot. díly aditivní směsi retardérů hoření β složení 6-20 hmot. dílů amidu kyfiělíhy kyátturové* a/n^bo urotropinu Si jeho nitrátů a/nebo glycinu, 10 až 30 hmot. dílů 4 až 6ti mocného alkoholu, s výhodou pentaerytritolu a 10 až 50 hmot. dílů amoniumfosfátu a/nebo kyseliny fosforečné, do takto připravené směsi se vmíchá dál,e 1 až 100 hmot, »

208 206 dílů tixotropního plniva, Škrobu, dextrinu a/nebo karboxymetylcelulosy, nejvýše 20 hmot. dílů změkčovadla a zředí se až 200 hmot. díly rozpouštědla a takto připraveným roztokem ee naimpregnuje povrch betonu tak, aby spotřeba penetračního roztoku činila nejméně 500 g/m² plochy, po částečném zaschnutí takto připraveného podkladu se pak nanese na chráněné místo směs o stejném složení se sníženým obsahem rozpouštědla, nebo o takové viskositě, aby bylo dosaženo souvislého homogenního nátěru o minimální tloušťce 1 mm.'

2.Způsob protipožární ochrany železobetonových a betonových prvků podle bodu 1, v yz n a 5 e ný t í m, že je povrchová křyoí vrstva nátěrové hmoty zpevněna skleněnými, minerál nimi, bavlněnými, asbestovými a/nebo kovovými vlákny.