Определение огнестойкости строительных конструкций

Огнестойкость строительных конструкций – способность тех или иных конструкций зданий, сооружений выдерживать воздействие высоких температур и открытого огня без потери эксплуатационных свойств и необратимых разрушений. Это время от начала теплового воздействия до наступления одного из предельных состояний.

Среди главных свойств, характерных для наступления предельного состояния элемента, стоит отметить:

• Потерю теплоизолирующей способности
• Утрату целостности
• Нарушение несущей конструкции

Обозначение предела огнестойкости

Существует ряд условных обозначений, регламентированных отечественным законодательством. Устанавливается, что при огнезащите класса EI объект способен выдержать температуру до 180 градусов с обратной холодной стороны, которая не взаимодействует с открытым пламенем.

Пределы огнестойкости строительных конструкций обозначаются следующими показателями:

• Потеря целостности – Е
• Утрата несущей способности – R
• Максимальный уровень плотности теплового потока на расстоянии от необогреваемой части изделия – W
• Потеря теплоизолирующей способности ввиду роста температурного режима необогреваемого элемента объекта до предельных значений – I
• Дымогазонепроницаемость конструкции – S

При расчете степени устойчивости к воздействию огня учитываются следующие факторы:

• Наличие слоев. Материалы, имеющие несколько слоев, отличаются улучшенными теплоизоляционными параметрами
• Воздушные прослойки. Изделия с наличием такого компонента в составе имеют уровень огнестойкости на 10% выше по сравнению с аналогичными товарами, без прослойки
• Направление теплового потока. Этот фактор принимают во внимание при расположении защитных слоев

Зачем определять огнестойкость строительных конструкций

Определение предела огнестойкости строительных конструкций необходимо для того, чтобы:

• здания, сооружения, постройки и иные объекты строительства соответствовали действующим требованиям ПБ;

• разрабатывать эффективные мероприятия по пожарной безопасности для минимизации человеческих жертв и потерь материально-технического обеспечения в случае возгораний;

• определять оптимальные пути эвакуации, размещение эвакуационных планов и знаков;

• выбирать подходящие материалы и способы установки инженерных коммуникаций на объектах;

• подбирать соответствующие системы автоматического пожаротушения, дымоудаления, аварийного освещения и пожарной сигнализации.

Какие материалы проверяют на огнестойкость

При проведении испытаний пределы огнестойкости определяются для материалов:

• наружных несущих, ненесущих стен, колонн, плит перекрытий;

• лестничных клеток, ферм;

• балок, прогонов;

• настилов;

• чердачных перекрытий.

Пределы огнестойкости дерева и железобетонных конструкций

В строительстве жилых, коммерческих, производственных объектов основными материалами являются дерево, железобетонные и металлические конструкции. Поэтому именно для них проводят испытания в первую очередь.

Температура самовоспламенения дерева составляет 350 ℃. Предельные и промежуточные и состояния деревянных конструкций наступают при следующих температурах:

• 110 ℃ – нагрев и удаление жидкости из древесины (как естественной влажности, так и сухой).

• 150 ℃ – изменение цвета (поверхность желтеет), активное выделение летучих веществ, включая смолы и др.

• 150-250 ℃ – обугливание, признаки достижения предела огнестойкости строительных конструкций из дерева.

• 250-300 ℃ – разложение.

• 350-450 ℃ – активное выделение продуктов разложения.

В общем случае выделяют 2 фазы горения: разложение с пламенным горением и тление.

При воздействии открытого огня скорость обугливания дерева может достигать 1 мм/мин, что приводит к быстрому уменьшению сечения элементов, потере прочности. Важно учитывать тип деревянных строительных конструкций, поскольку поведение однородной древесной массы, клееных армированных балок и древесных плит существенно различается при пожаре.

Для повышения предела огнестойкости деревянных строительных конструкций поверхность традиционно обрабатывают материалами с низкой теплопроводностью (гипсовая, цементная штукатурка), пропитками (антипрены) или обшивают, оклеивают минеральной ватой, асбестоцементными листами, покрытиями ВПД.

Железобетонные конструкции имеют большие пределы огнестойкости, но при длительном воздействии высоких температур и открытого огня происходит потеря эксплуатационных характеристик и разрушение. Это связано со следующими факторами:

• Снижение прочности вследствие нагрева поверхности;

• Тепловое расширение арматуры, закладных деталей и последующей деформации стали;

• Образование трещин и сквозных отверстий;.

• Потеря теплоизолирующей способности.

Негорючие материалы

Среди строительных конструкций есть ряд негорючих материалов, т.е. таких, которые не поддерживают пламенное горение. К ним относятся:

• Вещества, используемые для получения кладочных растворов и штукатурки – гипс, известь, цемент.

• Кровля и гидроизоляция – асбестоцементная, натуральная керамическая черепица, шифер.

• Стеновые материалы для несущих, ненесущих стен – кирпич, монолитный бетон, железобетонные плиты.

• Теплоизоляционные материалы – минеральная вата, ячеистые бетоны (пено-, газобетоны) и пр.

• Материалы отделки, облицовки – облицовочный кирпич, керамические, керамогранитные плиты и др.

Степени огнестойкости

Степень огнестойкости зданий и сооружений – показатель, определяемый в соответствии с Федеральным законом РФ № 123-ФЗ от 22.08.2008 г. на основании  материалов, используемых для строительства этих зданий и сооружений. 

Выделяют 5 категорий по степени огнестойкости:

1. Железобетонные конструкции, штучный натуральный или искусственный камень.

2. Сооружение из ж/б изделий, камня без огнезащиты для стропильных систем.

3. Древесина, ж/б конструкции, штучный камень для плит перекрытий, стропильных систем с пропиткой антипренами, нанесением штукатурки.

4. Деревянные объекты строительства со штукатуркой и грунтовкой древесины.

5. Строительные объекты без установленного предела огнестойкости.

Показатели огнестойкости

Показатели огнестойкости выявляются после огневых испытаний. Одним из ключевых критериев оценки служит потеря целостности конструкции.

При исследовании материалов специалисты проводят следующие работы:

• Оценка теплоизолирующей способности. Изучаются характеристики слоистых ограждающих конструкций, элементов с воздушной прослойкой, с несимметричным расположением слоев. Определяется скорость увеличения влажности, прогрева, разрушения материала
• Анализ несущей способности объектов разной толщины и размеров при увеличении нагрузки

Испытания на огнестойкость

Проведение испытаний подразумевает определение следующих важных значений:

• Время наступления предельных состояний и их характеристики
• Температура необогреваемой поверхности конструкции
• Степень деформации несущих элементов
• Избыточное давление
• Момент появления пламени необогреваемой поверхности
• Время возникновения дыма, трещин, отверстий, отслоений, их характер и размеры
• Предельные состояния (потеря несущей способности, целостности, теплоизолирующих свойств)

Способы увеличения предела огнестойкости

Повысить огнестойкость можно посредством:

• Облицовки несгораемыми материалами (глиняным кирпичом)
• Нанесения специальных огнезащитных покрытий, включая обмазки и краски с термореактивным эффектом
• Наполнения полых элементов водой. Применение водяных завес подразумевает циркуляцию жидкости во внутренних полостях изделия
• Установки защитных экранов. Подвесные потолки часто закрывают несгораемыми плитами. Применяется листовые панели и сайдинг
• Прессования древесины для повышения плотности и прочности материала

Все виды пожарных испытаний в современной лаборатории!