Одним з основних методів підвищення вогнестійкості конструкцій зі сталі є застосування пасивного вогнезахисту – матеріалів та конструктивів, що збільшують час збереження несучої здатності будівельних конструкцій в умовах пожежі.
Об'єкт дослідження – процес утворення теплоізоляційного коксового шару та механізм впливу полімерної складової інтумесцентної системи на вогнезахисні та експлуатаційні характеристики покриттів інтумесцентного типу.
Предмет дослідження – технологія виробництва полімерних інтумесцентних покриттів для сталевих конструкцій з поліпшеними вогнезахисними та експлуатаційними характеристиками.
Метою дисертаційної роботи є розроблення технології полімерного вогнезахисного покриття реактивного типу, що забезпечує вогнестійкість сталевих конструкцій не менше 120 хв та має прогнозований термін експлуатації більше 10–15 років, шляхом встановлення закономірностей впливу полімерної складової на вогнезахисну ефективність та експлуатаційні властивості інтумесцентної системи полімер/поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит.
В дисертаційній роботі визначені основні фактори регулювання вогнезахисної ефективності інтумесцентних покриттів для сталевих конструкцій з метою забезпечення нормованого класу вогнестійкості R 120: природа полімерної складової, співвідношення основних компонентів інтумесцентної системи, кількість та структура нанорозмірних та армувальних домішок.
За результатами досліджень встановлено, що застосовування стиролакрилатних співполімерів зі співвідношенням поліфосфат амонію:меламін:пентаеритрит в межах 20:10:10 (мас. % в інтумесцентному складі) забезпечує клас вогнестійкості сталевих колон та балок на рівні 30–45 хв. Використання інтумесцентних систем складу поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит при співвідношеннях, наближених до 35:10:15 (мас. % в інтумесцентному складі), в комплексі з вініловими та вінілацетатними полімерами забезпечує межу вогнестійкості сталевої конструкції до 120 хв.
Методом ІЧ-спектроскопії визначено механізм хімічних перетворень між компонентами інтумесцентної системи поліфосфат амонію/меламін/ пентаеритрит у присутності індивідуальних співполімерів етилену з вінілацетатом і стиролу з акрилатом та їх нанокомпозитів з наноглинами бентонітового ряду і нанографітом.
Встановлено, що додавання суміші мінерального волокна та скловолокна у вогнезахисну систему дозволяє отримати покриття, клас вогнестійкості якого перевищує аналогічне значення для імпортних аналогів. За даними прискорених кліматичних випробувань та досліджень водостійкості покриття складу поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит/полімер (етиленвінілацетат або стиролакрилат) встановлено, що втрата вогнезахисної ефективності засобу вогнезахисту відбувається за рахунок вимивання пентаеритриту, поліфосфату амонію та деградації полімеру шляхом кислотного гідролізу. Додавання в досліджувану систему органомодифікованих наноглин монтморилонітового ряду з високим ступенем ексфоліаціі значно підвищують водостійкість, термін експлуатації та вогнезахисні характеристики покриття.
Вперше встановлено:
- вплив механізму термічної деградації вініл-ацетатних і стирол-акрилатних полімерів та співвідношення основних компонентів інтумесцентної системи (поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит) на формування теплозахисного косового шару, що обумовлює значення класу вогнестійкості сталевих конструкцій;
- ефект підвищення вогнезахисної ефективності полімерного інтумесцентного покриття при застосуванні нанокомпозитної матриці співполімеру етиленвінілацетату з наноглиною, отриманої методом «in-situ», в порівнянні з вогнезахисною ефективністю покриття того ж складу, що отримане за звичайною технологією;
- синергізм наноглини та нанографіту у гібридному нанокомпозиті етиленвінілацетат/наноглина/нанографіт, який полягає в підвищенні вогнезахисної ефективності полімерного інтумесцентного покриття в порівнянні з покриттям, яке містить індивідуальні нанокомпозити етиленвінілацетату – етиленвінілацетат/наноглина чи етиленвінілацетат/ нанографіт;
- синергічну дію суміші меламіну з діциандіамідом в полімерній інтумесцентній композиції, що проявляється в збільшенні в 1,5 рази маси коксового залишку інтумесцентної композиції при 700 °С та в підвищені на 15 % вогнезахисної ефективності покриття, яке містить суміш газоутворювачів, в порівнянні з адитивно очікуваними значеннями;
- ефект впливу органомодифікованих наноглин на зменшення констант розчинності полімерних інтумесцентних покриттів складу поліфосфат амонію/меламін/пентаеритрит/етиленвінілацетат (або стиролакрилат), що підвищує термін експлуатації вогнезахисних покриттів.
