Алюміній для навісних фасадів. Друга частина

Сплави алюмінію та специфіка їхньої антикорозійної стійкості

Незважаючи на існування в сучасному матеріалознавстві понад 500 різновидів алюмінієвих сплавів, у світовій фасадній індустрії застосовується обмежена група — не більше дванадцяти модифікацій. В основному це високотехнологічні сплави алюмінію з магнієм (серія 5ххх) та марганцем (серія 3ххх), які додатково легуються кремнієм, міддю, цинком та титаном для покращення кристалічної структури.

Природна корозійна стійкість алюмінію базується на його здатності до пасивації — миттєвого утворення на відкритому повітрі надтонкої, але надзвичайно щільної оксидної плівки ($Al_2O_3$), яка перекриває доступ кисню до глибинних шарів металу. Проте для суворих умов зовнішньої експлуатації природного оксидного шару недостатньо. Його товщину та щільність штучно нарощують у промислових умовах за допомогою методу анодування (електрохімічного оксидування).

В агресивних експлуатаційних середовищах, таких як:

1. промислові зони з високою концентрацією оксидів сірки та азоту (кислотні дощі);
2. приморські рекреаційні зони з високою активністю сольових туманів та хлоридів;
3. мегаполіси з високим рівнем смогу та лужних сполук;

обов’язковим є використання алюмінієвого облицювання з двостороннім захисним покриттям. Крім того, під час проектування та монтажу вузлів кріплення категорично заборонено допускати прямий контакт алюмінію з міддю або неізольованою чорною сталлю. Це призводить до утворення руйнівної гальванічної пари, в якій алюміній виступає анодом і стрімко руйнується через електрохімічну корозію. Для нівелювання цього ефекту всі елементи кріплення мають бути виконані виключно з нержавіючої сталі (А2, А4), високоякісної оцинкованої сталі або розділені спеціальними діелектричними EPDM-прокладками.

Промислові технології нанесення захисно-декоративних покрить

Якість захисного шару безпосередньо визначає термін служби фасаду до першого реноваційного ремонту (проектний термін сучасних систем становить понад 50 років). Нанесення полімерних складів на алюміній здійснюється виключно в заводських умовах на автоматизованих лініях. Існує три базові технології покриття будівельного алюмінію:

1. Модифікований поліестер (РЕ): Найбільш поширене, класичне бюджетне покриття. Має хорошу пластичність, що дозволяє гнути метал після фарбування без утворення мікротріщин. Підходить для регіонів з помірним кліматом і невисоким рівнем УФ-випромінювання.
2. Полівініліденфторид (PVDF / Kynar-500 / Hylar-5000): Елітне багатошарове покриття (комбінація фторполімеру та акрилу), яке наноситься методом валкового переносу (Coil Coating) поверх спеціального хімічно активного ґрунту. PVDF має абсолютну стійкість до ультрафіолетового випромінювання (вищий клас за шкалою RUV4), не вигорає протягом десятиліть, має унікальну стійкість до агресивних кислот, лугів та солей, а також ефект «самоочищення» під дією дощу.
3. Порошкова емаль (електростатичне напилення): Наноситься на вже відформовані касети або екструдовані профілі. Забезпечує підвищену товщину захисного шару (до 60–100 мкм), що гарантує відмінний захист від механічних пошкоджень, подряпин та ударів граду.

Важливий технологічний нюанс: Полімеризація всіх вищеперелічених типів покриттів відбувається в тунельних печах при температурах від 150 °C до 230 °C. Для алюмінію цей процес є синергетичним, оскільки висока температура одночасно виконує роль технологічного відпалу металу. Відпал знімає внутрішні механічні напруження, що виникли в алюмінієвому прокаті під час його холодної вальцовки, вирівнює кристалічну решітку, значно підвищує пластичність матеріалу та стабілізує його міцнісні характеристики. Для інших металів (наприклад, сталі) такий режим запікання фарби не має настільки глибокого позитивного впливу на внутрішню структуру самого металу.

Пожежна безпека та поведінка металу в умовах реальної пожежі

Відповідно до державних будівельних норм (зокрема ДБН В.1.1-7 «Пожежна безпека об’єктів будівництва»), цільнолистовий алюміній та його сплави відносяться до класу НГ (негорючі матеріали). Вони не займаються на повітрі, не підтримують горіння, не є джерелом токсичного диму та не сприяють поширенню відкритого полум’я — ні в твердому стані, ні у випадку переходу в рідку фазу.

Під прямим впливом вогню алюмінієва касета спочатку локально деформується (коробиться). При досягненні точки плавлення метал починає плавитися і стікати краплями, які, проте, не здатні підпалити суміжні матеріали, оскільки швидко охолоджуються на повітрі. Висока теплопровідність алюмінію спочатку грає позитивну роль: вона інтенсивно відводить тепло з епіцентру загоряння, розподіляючи теплове навантаження по великій площі фасаду і відтерміновуючи момент руйнування.

Однак інженерам та пожежним інспекторам необхідно враховувати критичний фактор температурного розм’якшення. Температура плавлення будівельних алюмінієво-магнієво-кремнієвих сплавів (наприклад, широко вживаних AW 6061, AW 6063 або АД31) становить близько 585–590 °C. Проте втрата конструктивної міцності та різке падіння несучої здатності (плинність) алюмінію починається значно раніше — вже при досягненні температури понад 200–230 °C.

У випадку виривання полум’я з віконного прорізу всередину вентиляційного каналу фасаду, температура газових потоків миттєво перевищує 600 °C. За таких умов алюмінієві несучі кронштейни та напрямні, що знаходяться безпосередньо над вікном, можуть пластично деформуватися за лічені хвилини. Це призведе до обвалення облицювання та відкриття прямого доступу вогню до внутрішніх шарів утеплювача.

Інженерні заходи безпеки (Вимоги для висотного будівництва):

1. Для будівель підвищеної поверховості (вище 26,5 метрів) настійно рекомендується комбінувати матеріали: підсистему (кронштейни та анкери) виконувати зі сталі з високою температурою плавлення (понад 1400 °C) або з нержавіючої сталі.
2. Обов’язковим є влаштування міжповерхових пожежних відсічок. Це спеціальні суцільні короби з товстої оцинкованої сталі (не менше 0,55–1,0 мм), які повністю перекривають вентиляційний зазор по всьому периметру будівлі над кожним віконним прорізом. Вони відсікають потік гарячих газів, спрямовуючи його назовні, далеко від вентиляційного каналу НВФ, і рятують алюмінієву підсистему верхніх поверхів від термічного колапсу.