Что такое огнестойкость материала
Огнеупорность и огнестойкость материалов. Пути их повышения.
Огнеупорность-свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580°С и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Определяется с помощью конусов Зегера.
По огнеупорности делятся на : высокоогнеупорные (деформируются при температуре 1800°) ; огнеупорные (1580°-1800°) ; тугоплавкие (1350°-1580°) ; легкоплавкие(˃1350°)
Огнестойкость-свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Она зависит от сгораемости материала, т.е. от его способности воспламеняться и гореть.
По огнестойкости: трудносгораемые(композиты, некоторые полимеры) ; несгораемые( керамика, бетон, металлы) ; сгораемые (древесина).
Однако необходимо учитывать, что некоторые несгораемые материалы при пожаре растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы) при температуре, начиная с 600°С. Поэтому конструкции из подобных материалов нередко приходится защищать более огнестойкими материалами.
Сгораемые органические материалы, которые горят открытым пламенем, необходимо защищать от возгорания. Широко используют конструктивные меры, исключающие непосредственное воздействие огня на материал в условиях пожара. Применяют защитные вещества-антипирены.
Антипирены — химические препараты, предохраняющие древесину и материалы на ее основе от воздействия огня.
Существуют следующие общедоступные методы повышения огнестойкости строительных конструкций и материалов:
1.Пропитка материалов и конструкций антипиренами.
2.Покрытие поверхности специальными огнезащитными красками (толщина слоя защитного покрытия до 200 мкм).
3.Обмазка огнезащитными пастами (огнестойкой мастикой и герметиками) и огнезащитной штукатуркой слоем, толщиной до 2-х см.
4.Облицовка огнестойкими обоями
5.Защита строительных конструкций жесткими экранами: огнестойкими плитами, панелями, щитами и др
Очень популярны метод повышения огнеупорности – обработка конструкций и материалов специальными веществами, которые называются антипирены. Антипирены должны иметь дующие свойства:
1.Препятствовать горению и тлению защищаемого материала;
2.Не вызывать коррозию металлических конструкций;
3.Не влиять (не повышать) на гигроскопичные свойства деревянных конструкций;
4.Не являться ядовитыми для людей и животных;
5.Не влиять на финишные покрытия, нанесенные на обработанный ими (антипиренами) материал;
6.Обеспечивать биостойкость пропитанного ими материала (самостоятельно или в комплексе с растворами антисептиков);
7.Не затруднять механическую обработку материала;
8.Не влиять на другие свойства пропитываемого материала;
9.Сохранять защитные свойства в течение длительного срока.
Что понимают под огнестойкостью материалов
Способность зданий сопротивляться действию очагов пламени интересуют широкий круг лиц: архитекторов, инженеров-проектировщиков, строителей, инженеров по эксплуатации, учредителей и руководителей организаций, обычных граждан.
Ключевую роль в обеспечении безопасности играет огнестойкость строительных материалов. Этот основополагающий фактор должен обязательно учитываться на стадии разработки проектов и всех этапах строительства, от закладки фундамента до проведения заключительных отделочных работ.
К вопросу о терминах
Требования к обеспечению противопожарной безопасности регламентированы Федеральным законодательством, в тексте статьи 13 которого приведена классификация по степени опасности.
Пожарная опасность включает все характеристики материалов, описывающие возможность возникновения пожара или взрыва. Гарантией сохранности здания является огнестойкость конструкций, требования к которым указаны в СНИПе.
Для основной части населения – строителей, покупателей материалов – терминологические нюансы не существенны. Главное, чтобы сооружения не подвергались действию огня, были к нему устойчивы.
В прайсах торговых компаний, в обиходе широко применяется термин «огнестойкость» по отношению как к конструкциям, так и к материалам. Термин удобен для восприятия обычными людьми.
Степень огнестойкости материалов для большинства потребителей является главным критерием безопасности, определяет выбор строительной продукции.
Классификация
В основу классификации взяты свойства, обуславливающие склонность строительных материалов к возгораемости и развитию пожаров.
Эти качества обусловлены составом, структурой, технологией производства, использованием кроме базового сырья сопутствующих компонентов для получений конечной продукции. Опасность по отношению к пожарам определяется перечнем следующих свойств:
Показатели огнестойкости различных материалов представляют в виде таблиц.
Несущие элементы здания
Наружные ненесущие стены
Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)
Элементы бесчердачных покрытий
Настилы (в том числе с утеплителем)
Фермы, балки, прогоны
Марши и площадки лестниц
Степень горючести
В целом, все стройматериалы подразделяют на негорючие (аббревиатура НГ) и горючие (аббревиатура Г). Согласно государственному стандарту группа горючих материалов подразделяется на подгруппы со следующими уровнями горючести:
Подобное подразделение имеет место также по признаку воспламеняемости. Материалы подгруппы В1 воспламеняются с трудом, В2 – умеренно, В3 – легко.
Для обеспечения безопасности здания в целом важна способность материалов к распространению пламени по всей поверхности.
Представители, обозначаемые как РП1 не склонны распространять огонь; РП2 – делают это в слабой мере; РП3 – умеренно; РП4 – сильно.
Эта характеристика важна для материалов кровли, полов, напольных покрытий. Для остальных видов показатель не определяют.
Образование дыма и токсичность
При возникновении первых признаков пожара люди могут и должны оперативно начать эвакуацию, для успешности которой важно количество выделяющегося дыма в помещениях.
По склонности к образованию дыма материалы, используемые в строительстве, подразделяются на три подгруппы. Представители первой (Д1) выделяют мало дыма; второй (Д2) – умеренно; третьей (Д3) – много.
Помимо дыма горение сопровождается образованием продуктов разных степеней токсичности. Материалы подгруппы Т1 – обладают малой опасностью, Т2 – умеренной, Т3 – высокой опасностью; Т4 – чрезвычайно опасны для окружающих.
По совокупности перечисленных качеств горючие материалы делят на 5 классов: от КМ 1 до КМ5. Представители группы КМ1 имеют минимальные значения всех показателей, КМ5 – максимальную пожарную опасность в соответствии с принадлежностью к подгруппам высоких степеней риска по всем характеристикам.
Негорючие строительные материалы принято обозначать сокращением КМ0.
Особенности популярных материалов
Абсолютной стойкостью к огню характеризуется минеральное сырье. Негорючими свойствами и высокой степенью огнеупорности обладают природный камень, большинство используемых в строительстве металлов, кирпич, бетонные смеси, асбоцементы, материалы из стекла.
Материалы, содержащие органические компоненты, без специальной термозащитной обработки могут стать источником опасности при появлении неподалеку очагов возгорания. Каждый вид продукции имеет сертификат, в котором указана конкретные показатели, принадлежность к той или иной группам риска.
Гипсокартон
Плиты из разных видов гипсокартона используются очень часто при проведении отделочных работ, перепланировках помещений. Стандартное гипсокартонное полотно выдерживает непосредственный контакт с открытым огнем в течение 20 минут, после чего может начаться процесс его разрушения.
Даже в самых жестких условиях материал не образует дыма, не выделяет ядовитые вещества, не дает распространяться языкам пламени по поверхности. Это позволяет относить гипсокартон к негорючей продукции.
Сэндвич панели и ПВХ сайдинг
Многослойные панели в виде сэндвичей делают из разного сырья. Отличается природа используемых утеплителей: минеральные ватные материалы, пенные продукты из полистирола или полиуретана, стекловолокна, комбинированные композиты.
Облицовка выполняется также из различных материалов: металла с полимерным верхним слоем, гипсокартонных полотен, ПВХ, плит из древесины, плотных листов бумаги, покрытых пленкой из полиэтилена или алюминиевой фольгой.
Характеризовать огнестойкость сэндвич панелей в целом не представляется возможным; нужно посмотреть — из чего они сделаны, проверить сертификат. Например, панель из стального листа и полиуретановым утеплителем с толщиной 150 мм выдержит действие пламени на протяжении 45 минут.
Поливиниловый сайдинг горит умеренно, следовательно, если открытый огонь находится в непосредственном контакте, материал сначала расплавится, затем может воспламениться.
Дополнит характеристику информация о принадлежности поливинилхлорида к классу КМ3. Материал способен затухать самостоятельно, но если действие пламени, высоких температур не прекращается, а усиливается — ПВХ панели могут загораться, выделяя при этом дым и токсичные продукты.
СИП панели
Структурная изоляционная панельная продукция (СИП) представляет собой две плиты из ориентированных стружечных материалов (ОСП) между которыми размещается пенополистирол.
Конструкция скреплена клеем из полиуретана. Стружечные плиты делают на цементной или древесной основе. Цементная модифицикация СИП панелей обладает максимальной пожарной безопасностью, можно сказать огнестойкостью. Облицовка из древесной стружки менее устойчива к действию пламени.
Пенополистирол
Вспененный полимер из стирола – типичный синтетический органический продукт, который без специальной обработки является опасным по отношению к пожарам материалом.
Современные полистирольные изделия научились делать более стойкими к огню, но количество образующегося дыма, токсичность выделяемых веществ снизить не удалось.
Поэтому если из пенополистирола делают облицовку, то между органическими плитами обязательно располагают минеральные швы из неорганической ваты.
Газо и пенобетон
Прекрасной огнестойкостью обладают газо и пенобетонные материалы. Они, практически, не горят вообще. Даже при действии открытого огня стены из таких бетонных плит выдержат 180 минут, не претерпевая разрушений, не образуя дыма и токсичных газов.
Монтажная пена
Для герметизации швов в процессе проведения монтажных работ часто применяют монтажные пены, сделанные из вспенивающегося полиуретана. Полимер имеет разные присадки, потому значительно отличается по пожарной безопасности.
Максимальную стойкость к огню имеет продукция с обозначением В1; минимальной безопасностью характеризуется пенный герметик с аббревиатурой В3. Швы пониженной огнестойкости нужно защищать нанесением штукатурки или шпатлевки из гипса.
Поликарбонат
Сотовый пластик имеет минимальную горючесть и склонность к распространению огня, умеренную воспламеняемость. Интенсивность выделения дыма и токсичность продуктов горения радуют меньше.
По этим показателям поликарбонат относится к третьей подгруппе. В целом, для монтажа конструкций из сотовых листов запретов нет, а при установке покрытий на больших площадях нужно произвести расчеты суммарного эффекта.
Ондулин
Материал сделан на основе картона с битумной пропиткой, со всеми вытекающими из этого последствиями. Несмотря на присутствие минеральных наполнителей, ондулин характеризуется высоким уровнем опасности при пожарах, не отличается огнестойкостью. Кровля из него сгорает очень быстро.
Методы испытаний
Согласно требованиям СНИПа строительные материалы характеризуют степенью пожарной опасности, для определения которой проводят испытания отдельных показателей. Каждый параметр (горючесть, скорость распространения пламени, все остальные параметры) определяют по методикам ГОСТов.
Испытания проходят кровельные, теплоизоляционные, облицовочные, гидро- и пароизоляционные материалы, покрытия пола. Методики определения содержат единые стандартизированные подходы; результаты показателей проверяют на воспроизводимость и заносят в сертификаты.
Защитная обработка
Для повышения огнестойкости строительных материалов используют разные приемы, самым простым из которых является нанесение плотного слоя штукатурки.
Можно проводить глубокую пропитку продукции с хорошей адсорбцией антипиреновыми составами, покрывать поверхности негорючими вспучивающимися композитами.
Выбор способов защиты определяется конкретными ситуациями, характером материала, финансовыми возможностями, условиями будущей эксплуатации зданий.
Огнестойкость строительных конструкций и предел огнестойкости, основные характеристики материала
Огнестойкость — это один из основных эксплуатационных показателей сооружения характеризующий способность несущих элементов, стен и перекрытий здания сопротивляться воздействию огня и высокой температуры во время пожара. Этот показатель является обязательным при проектировании сооружения.
На основании определения степени огнестойкости зданий и сооружений [link_webnavoz]выполняют расчёты[/link_webnavoz] различных инженерных коммуникаций: электропроводки, газо и водопровода. Данный показатель является основополагающим для определения мощности, типа и структуры различных систем пожарной безопасности:
В соответствии с актуальными [link_webnavoz]нормативами[/link_webnavoz] различают 8 основных степеней огнестойкости.
Предел огнестойкости
Свойство материала комбинированной из нескольких материалов конструкции сопротивляться открытому пламени и высоким температурам без потери основных несущих способностей и функциональных характеристик называется пределом огнестойкости. Выражается в цифровом эквиваленте времени с буквенным шифром:
К примеру, предел огнестойкости ei 30 означает, что [link_webnavoz]строительные конструкции[/link_webnavoz] будет сохранять свою целостность и защищать от воздействия высокой температуры на протяжении 30 мин.
Таблица 1: Предел огнестойкости строительных конструкций
Талица 2: Предел огнестойкости противопожарных преград, специальных строительных конструкций, используемых для локализации возгорания
Талица 3: Предел огнестойкости конструкций, заполняющих проемы (окна, двери, ворота) в противопожарных преградах
Способы увеличения предела огнестойкости стройматериалов
Существует целый ряд способов, способствующих увеличению времени сопротивления конструкций и материалов огню:
Обмазки и штукатурки. Один из наиболее распространенных и доступных способов. Может применяться для таких материалов, как дерево и древесно-стружечные изделия, железобетон, бетонные блоки, металл, полимерные стройматериалы. Может применяться как на несущих, так и ограждающих конструкциях. Эффективная толщина слоя защиты не менее 25мм. Хорошие показатели защиты продемонстрированы такие обмазки, как: известково-цементная штукатурка, вермикулит, перлит. Использование асбест-вермикулита является более [link_webnavoz]эффективным методом[/link_webnavoz], но допускается только в помещениях с ограниченной посещаемостью из-за вредного влияния асбеста.
Облицовка. Может осуществляться как специальными материалами вроде гипсовых плит или шамотного кирпича, так и обычным керамическим кирпичом. Эффективность защиты зависит от толщины изоляции. Глиняная плита толщиной до 80 мм повышает предел огнестойкости бетонной колонны до 4,8 ч. А облицовка такого же элемента обычным глиняным кирпичом — всего до 2 ч.
Защитные экраны. Чаще всего такими конструкциями в виде подвесных потолков с несгораемыми плитами закрываются панели перекрытия. Современные производители отделочных материалов выпускают довольно большое количество трудносгораемых листовых облицовок и сайдинга, который можно устанавливать на стены и колонны. Экраны могут различаться по своему защитному эффекту: теплоотводящие и поглощающие. Последние, как правило, защищают от лучистой энергии открытого пламени. Различается и конструктивное исполнение, бывают стационарные экраны и передвижные (временные).
Одной из разновидностей защитных экранов являются водяные завесы. Они создаются различными установками автоматического пожаротушения, как правило дренчерными. Их можно причислить к отдельному способу увеличения огнестойкости. Однако при стремительном распространении очага возгорания по большой площади такой способ малоэффективен. С недавнего времени существует решения, позволяющие более эффективно защищать [link_webnavoz]металлические конструкции[/link_webnavoz]. Несущие колонны охлаждаются путём циркуляции воды во внутренних полостях изделия.
Химические средства защиты. Обычно антипиреновые составы в виде пропиток применяются для обработки древесины. Однако такой способ является довольно дорогостоящим и трудоемким. Кроме того его эффективность в значительной мере зависит от типа древесины — строения и плотности древесных волокон. В большинстве случаев приобретённые защитные свойства материала значительно ниже тех, которые рекламирует производитель антипиреновой грунтовки.
Защитные лакокрасочные материалы. Наносятся на поверхность строительной конструкции и пригодны для использования на любом стройматериале. Принцип действия большинства таких защит состоит в термореактивном эффекте. Под воздействием температуры краска вспучивается, создавая дополнительный слой теплоизоляции. Такие покрытия имеют сравнительно доступную стоимость, просты в предварительной подготовке основания и самой смеси. Легко наносятся на поверхности любой сложности. Имеют хорошие огнезащитные показатели и широкий спектр применения. Как правило, используются для повышения предела огнестойкости металлических конструкций.
Наиболее распространенными на данный момент являются следующие средства:
Несмотря на высочайшую эффективность, таким материалы можно приготовить самостоятельно. Для этого необходимо смешать истолченный в порошок асбест и жидкое стекло в пропорциях 4 к 10 соответственно. Смесь тщательно перемешать. В зависимости от консистенции она может наноситься щеткой, валиком или при помощи краскопульта. Ориентировочный расход защитной смеси 0,5-1 кг/м 2 при слое 2-3 мм.
При использовании многокомпонентных защитных химических средств необходимо помнить, что в состав некоторых из них входят органические компоненты. При превышении температуры более 300°С такие средства разлагаются с выделением в атмосферу токсичных веществ. Предпочтительнее использовать вспучивающиеся покрытия на минеральной основе с жидким стеклом в виде вяжущего ВЗП-1 — ВЗП-12.
Прессование древесины. Сравнительно новый и дорогостоящий метод, который заключается во введении в толщу древесины специальных химических веществ, размягчающих целлюлозу. После этого осуществляется прессование под большим давлением. После этого материал приобретает значительную плотность и прочность, а также устойчивость к огню с повышением категории до трудносгораемых.
Особенности определения предела огнестойкости строительных конструкций
Перед определением огнестойкости сооружения необходимо осуществить расчет огнестойкости строительных конструкций, которые его составляют. При таком расчете необходимо учитывать определенные нюансы.
В-третьих, при расчете необходимо учитывать направление теплового потока и соответствующим образом размещать защитные слои, вплоть до их несимметричного нанесения.
Предел огнестойкости строительных конструкций
Предел огнестойкости – это показатель, который определяет защищенность здания или сооружения от прямого воздействия огня. По сути, это временной коэффициент, в течение которого здание сохраняет свои функциональные и несущие характеристики. То есть, оно находится в состоянии первоначальной постройки, без разрушения и деформации (стены, перекрытия и кровля не разрушены).
Пределы огневой стойкости элементов зданий и сооружений
Предел огнестойкости строительных конструкций определяется временным отрезком, в течение которого строительный материал начинает разрушаться. Что относится к факторам разрушения:
Параметры огневой стойкости
Общая способность постройки противостоять вышеперечисленным факторам при воздействии огня определяется пределом огнестойкости. В нормативных документах определены восемь степеней данного показателя. Чем выше степень, тем ниже предел.
Но общая огнестойкость строения зависит от пределов огнестойкости ее элементов. Сюда же добавляются скорость распространения огня и температурный предел возгорания использованных при строительстве материалов. Если говорить о промышленных зданиях, то необходимо добавить еще несколько позиций, а именно:
Все строительные материалы разделяются на три основные категории по пределу огнестойкости:
Необходимо отметить, что рассчитывают предел огнестойкости не только исходя из материалов, использованных при сооружении зданий как несущих элементов. В расчете используют предел огнестойкости дверей, окон, различных перегородок, люков, лестниц и прочего.
8 степеней огневой стойкости
В этой классификации нет точного порядка от «1» до «8».
Необходимо обозначить, что огнестойкость деревянных строительных конструкций – самая низкая. А так как сегодня частное домостроение переживает бум, особенно деревянное, необходимо особенное внимание уделять требованиям пожарной безопасности, где пределы стойкости огню должны учитываться при возведении деревянных домов. Именно поэтому такие здания принимаются пожарной охраной только в том случае, если все элементы постройки обработаны средствами огнезащиты. Они не спасают от огня, они оттягивают время возгорания, которого может не хватить для тушения очага.
Испытания огневой стойкости
Определяют предел огнестойкости конструкций и строительных материалов путем непосредственного воздействия огнем. При этом засекается время, в течение которого стройматериал просто разрушится. Стандартами определены несколько состояний строительных конструкций после испытания:
Испытания обычно проводятся в специальных печах, куда помещается испытуемый стройматериал. Увеличивая температуру и силу огня, проверяется, за какой промежуток времени уложенный в печь материал начнет деформироваться и разрушаться. Внутри печи устанавливаются температурные датчики, датчики давления.
Суть испытания заключается в том, что образец стройматериала нагревается до температуры, определяющей условия пожара. Если за время, определенное ГОСТами, он разрушился, то значит, соответствие требованием обосновано. Если разрушение произошло раньше времени, значит, материал не соответствует пределу огнестойкости, заявленному производителем.
В стандартах четко оговаривается, через какой промежуток времени надо учитывать пределы огнестойкости конструкций. Обычно это 30, 60 и 90 минут. Именно на этих трех этапах и регистрируют качественное состояние стройматериала. Результаты заносят в специальный журнал. На основании полученных данных выдается пожарный сертификат.
Огневая стойкость помещений
К огнестойкости строительных конструкций надо подходить с учетом их присутствие в помещениях. Последние по параметру огнестойкости определяются своим наполнением. То есть теми вещами, материалами, мебелью и другими принадлежностями, которыми заполняют пространство комнаты. Здесь пять позиций:
Классификация зданий по опасности возгорания
Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются, а точнее выбираются, с учетом класса пожарной безопасности здания. Здесь два вида: «К» — определяет состояние несущих конструкций (стены, фундаменты, лестницы, перекрытия и прочее), «С» — качественное состояние самого здания, как единого сооружения.
В категории «К» четыре класса по пределу огнестойкости:
Что касается категории «С», то в основу классификации закладываются пределы огнестойкости отдельных конструкций, составляющих общий каркас сооружения. То есть, «С» зависит от «К». Соотношение такое:
Понятно, что в зданиях могут быть использованы строительные конструкции из разных стройматериалов. А у каждого из них свой предел огнестойкости. Поэтому при расчете класса здания по степени возгорания, учитывают именно эти показатели. Они являются значениями табличными, поэтому ими легко оперировать. Вот несколько примеров самых распространенных строительных материалов, у которых предел огнестойкости определяется температурой плавления.
| Материал | Дерево | Кирпич | Бетон | Гипс | Сталь | Глина |
| Температура плавления, С | 250 | 1300 | 1500 | 900 | 1500 | 1400 |
Способы увеличения огневой стойкости
Существует несколько способов увеличения предела огнестойкости строительных конструкций. Самый простой и распространенный вариант – использовать обмазки и штукатурки. Этим способом можно закрывать конструкции из разных строительных материалов. То есть, ограничений, в принципе, никаких. При этом ими закрываются как несущие, так и не несущие конструкции.
Самыми распространенными смесями являются известковые штукатурки, цементные, в состав которых входят перлит, вермикулит, и прочие. Но идеальный раствор – на основе асбеста. Его стараются во внутренних помещениях не использовать.
Внимание! Толщина огнезащитного штукатурного слоя – не менее 25 мм.
Второй вариант – облицовка. Обычно для этого используют кирпич, гипсовые или глиняные плиты. Здесь важно обозначить тот факт, что к пределу огнестойкости каждого материала свои особые требования. Потому что все зависит от времени, которое облицовка сможет выдержать. К примеру, обычный кирпич, уложенный слоем не менее 80 мм, выдержит натиск огня в течение 2 часов. А вот глиняная плита такой же толщины противостоит огню в течение 4,8 часов.
Третий вариант – защитные экраны. По сути, экраны для стен и колон представляют собой панельные конструкции типа сайдинга. Для потолка используются подвесные изделия. Производители сегодня предлагают две их разновидности, отличающихся друг от друга способом защиты: это отражающие материалы и поглощающие. Последние – это экраны, которые противостоят лучистой энергии пламени огня. Такая огнезащита может быть стационарной или передвижной. К категории защитных экранов можно отнести водяные завесы – не самый лучший вариант, если возгорание происходит на большой территории.
Четвертый – это использование антипиренов. К сожалению, разрекламированный способ не является панацеей от пагубного воздействия огня. К пределу огнестойкости он имеет незначительное отношение. Пропитки просто на небольшое время задерживает горение древесины.
И пятый способ защиты – специальные лакокрасочные материалы. Их действие – при высоких температурах вспучиваться, создавая достаточно толстый слой изоляции. Но он все равно малоэффективен по сравнению со штукатурками или облицовкой. Поэтому чаще всего краски применяют для защиты металла.
Говоря о пределах огнестойкости строительных конструкций, необходимо понимать, что все вышеописанные методы увеличивают себестоимость строительства. Но сегодня это простая необходимость, которая иногда гарантирует жизнь людей, находящихся в горящем здании.