Зачем понимать, как устроено испытание
Любая цифра в документах на огнезащиту — «R 90», «4-я группа», «2 h», «60 минут по UL 1709» — получена в конкретных условиях испытания. Если не знать этих условий, легко перенести результат туда, где он не действует: на другой профиль, другой режим пожара или другую систему покрытий. Ниже — как устроены огневые испытания и чем отличаются основные методы.
Испытательная печь
Огневые испытания проводят в специальных печах, работающих на газе или жидком топливе:
- Вертикальные печи — для стен, перегородок, дверей, а также колонн, которые обогреваются со всех сторон.
- Горизонтальные печи — для перекрытий и балок; образец лежит сверху печи и может быть нагружен.
- Малые печи — для испытаний отдельных элементов и предварительных испытаний.
Температуру в печи измеряют печными термопарами (в европейской системе — пластинчатыми термометрами), и подачу топлива регулируют так, чтобы средняя температура следовала заданной кривой в пределах допустимых отклонений. Для ограждающих конструкций дополнительно контролируют избыточное давление в печи.
Температурные режимы
| Режим | Где описан | Особенности |
|---|---|---|
| Стандартный (целлюлозный) | ГОСТ 30247.0, EN 1363-1, ISO 834; в США — ASTM E119 / UL 263 | T = 20 + 345·lg(8t + 1); 842 °C через 30 мин, 945 °C через 60 мин, 1049 °C через 120 мин. Кривая ASTM E119 задана таблицей и близка к ней |
| Углеводородный (HC) | EN 1363-2, ГОСТ Р ЕН 1363-2-2014 | Быстрый выход на плато около 1100 °C |
| Быстрый рост (rapid rise) | UL 1709 | Около 1093 °C (2000 °F) за 5 минут, затем постоянная температура |
| Пожар разлития углеводородов | ASTM E1529 | Заданы температура источника и тепловой поток на образец |
| Наружный пожар | EN 1363-2 | Плато около 680 °C, для наружных элементов |
| Струйное горение (jet fire) | ISO 22899-1 | Высокий тепловой поток плюс эрозионное воздействие струи газа под давлением |
| Тлеющий пожар (медленный нагрев) | EN 1363-2; приложение к ГОСТ Р 53295 (Изм. № 1) | Медленный рост температуры; проверяет поведение вспучивающихся покрытий при медленном нагреве |
Выбор режима определяется сценарием пожара на объекте. Для зданий общего назначения достаточно стандартного режима. Для установок переработки нефти и газа, резервуарных парков, насосных применяют углеводородные режимы, а там, где возможна утечка газа под давлением, — дополнительно струйное горение.
Образцы
Стальные конструкции
- ГОСТ Р 53295-2009: два одинаковых образца — колонны из двутавра № 20 высотой 1700 мм, без нагрузки, обогрев с четырёх сторон. Результат — время до 500 °C и группа огнезащитной эффективности 1–7. Изменение № 1 добавило необязательные методики испытаний нагруженных колонн и балок.
- EN 13381-4 и EN 13381-8: серия образцов разной массивности и с разной толщиной огнезащиты, включая нагруженные балки и ненагруженные колонны. Результат — таблицы толщин в зависимости от коэффициента сечения, расчётной температуры стали и времени.
- UL 263 / ASTM E119: полноразмерная конструкция по конкретному описанию (design), колонны или балки с перекрытием, как правило под нагрузкой; для ненагруженных колонн — температурный критерий.
- UL 1709: колонны разной массивности, оценивается температура стали в режиме быстрого роста.
Древесина и кабели
Для оценки огнезащитной эффективности составов для древесины по ГОСТ Р 53292-2009 используют небольшие образцы в установке «керамическая труба» с определением потери массы. Для кабельных покрытий по ГОСТ Р 53311-2009 испытывают вертикальные пучки кабелей на распространение горения и определяют влияние покрытия на допустимый ток. Это лабораторные методы оценки свойств средства, а не испытания на огнестойкость конструкции.
Термопары и измерения
Температура стали измеряется термопарами, закреплёнными на металле под покрытием. Термопары размещают на стенке и полках профиля в нескольких сечениях по высоте или длине, чтобы зафиксировать неравномерность прогрева. В ГОСТ Р 53295 на образце устанавливают три термопары в среднем сечении — на стенку двутавра и внутренние поверхности полок. В европейских методах термопар значительно больше, поскольку результаты используются для статистической обработки и построения таблиц толщин.
Кроме температуры фиксируются:
- прогибы и деформации нагруженных образцов;
- поведение покрытия: вспучивание, растрескивание, отслоение, обрушение пенококса;
- для ограждающих конструкций — температура необогреваемой поверхности, появление пламени и сквозных отверстий.
Критическая температура стали
Сталь при нагреве теряет прочность и жёсткость; температура, при которой элемент перестаёт нести расчётную нагрузку, называется критической. Она зависит от уровня нагружения, схемы опирания и типа элемента. В разных системах к ней подходят по-разному:
| Метод | Критерий |
|---|---|
| ГОСТ Р 53295-2009 | Фиксированные 500 °C на стандартном образце |
| EN 13381-4/-8 | Ряд расчётных температур; проектировщик берёт значение, рассчитанное для элемента по EN 1993-1-2 |
| ASTM E119 (ненагруженные колонны) | Средняя 538 °C (1000 °F), в отдельной точке 649 °C (1200 °F) |
| UL 1709 | Средняя температура стали 538 °C (1000 °F) |
Отсюда практическое следствие: толщины покрытия из документов разных систем нельзя сравнивать напрямую. Покрытие, показавшее 60 минут до 538 °C, на том же профиле даст меньшее время до 500 °C.
Нагруженные и ненагруженные испытания
Ненагруженное испытание проще и дешевле: оно показывает, как огнезащита задерживает прогрев. Но под нагрузкой конструкция деформируется, и вспучившийся слой может растрескаться или отслоиться. Поэтому европейские методы обязательно включают нагруженные образцы, а американские испытания конструкций по UL 263 проводятся, как правило, под нагрузкой. В ГОСТ Р 53295 основным остаётся ненагруженное испытание, а нагруженные введены как дополнительные методики.
Что подтверждает результат
- Результат действует только для испытанной системы: грунт, огнезащитный слой, финишное покрытие, армирующая сетка, способ крепления.
- Распространение на другие профили допускается только по правилам метода (таблицы толщин, расширенное применение) и в пределах испытанного диапазона.
- Огневое испытание ничего не говорит о долговечности. Для неё есть отдельные методы: EAD 350402-00-1106 (типы X, Y, Z1, Z2), UL 2431, ГОСТ Р 71618-2024.
- Качество нанесения на объекте не менее важно, чем результат испытаний: толщина сухого слоя должна соответствовать проекту, а замеры — оформляться документально.
Сравнение методов в одной таблице
| Параметр | ГОСТ Р 53295 | EN 13381-8 | UL 263 / ASTM E119 | UL 1709 |
|---|---|---|---|---|
| Режим | Стандартный | Стандартный (возможны другие по EN 1363-2) | Стандартный (ASTM E119) | Быстрый рост, ~1093 °C |
| Образцы | 2 колонны № 20, без нагрузки | Серия балок и колонн, часть нагруженные | Полноразмерная конструкция | Колонны разной массивности |
| Критерий | 500 °C | Ряд расчётных температур | Несущая способность или температурные критерии | 538 °C средняя |
| Итог | Группа 1–7 | Таблицы толщин, класс по EN 13501-2 | Рейтинг конструкции в часах, листинг | Время защиты для профиля и толщины |