Применение гипсовых плитных материалов в качестве противопожарной облицовки
С каждым годом увеличивается использование гипсовых вяжущих, состоящие в основном из полуводного гипса или ангидрита в производстве строительных материалов и изделий.
В то же время стремительное расширение областей применения гипсовых строительных материалов требует углубленного изучения их характеристик огнестойкости и разработки рекомендаций по их использованию в определенных зонах и конструкциях зданий.
Гипсовые строительные материалы принадлежат к классическим огнестойким строительным материалам. Надежная защита от пожара обеспечивается прежде всего благодаря содержанию примерно 20% связанной кристаллизационной воды (1 м2 гипсовой плиты толщиной 15 мм содержит примерно 3 литра кристаллизационной воды). Под влиянием пожара гипс обезвоживается, а кристаллизационная вода испаряется. При этом расходуется энергия, дополнительно распространения пожара замедляется вследствие образования паровой завесы между огнем и гипсовым строительным материалом.
Для нагрева, испарения и десорбции кристаллизационной воды, например, с 1 м 2 гипсовой плиты толщиной 15 мм, расходуется примерно 8400 кДж (~ 2000 ккал).
Кроме противопожарной действия благодаря наличию кристаллизационной воды, обезвоженный слой гипса выполняет также функцию дополнительного изолятора, поскольку его теплопроводность оказывается ниже, чем теплопроводность НЕ обезвоженного гипса.
Был осуществлен анализ европейских и немецких стандартов классификации по противопожарным характеристикам строительной продукции и огнестойкости конструктивных элементов зданий.
Классификация строительных материалов по огнестойкости осуществляется путем их отнесения к определенному классу строительных материалов. Невоспламеняющиеся строительные материалы относят к классу А, воспламеняющиеся строительные материалы - к классу В.
В Германии согласно этому стандарту классификацию осуществляют в два этапа:
· для соответствующего материала или комбинированного материала на момент поставки;
· для соответствующего материала или комбинированного материала по завершении строительства / монтажа.
Не учитываются периоды времени на этапе строительства / монтажа, когда полупродукты конструкции могут обладать свойствами, не присущие им после завершения строительства.
В Германии принципиальная классификация элементов строительных конструкций в зависимости от их противопожарных свойств (огнестойкости) осуществляется путем их отнесения к определенным классам огнестойкости. Испытания элементов строительных конструкций обычно выполняют в соответствии со стандартом DIN 4102-2 в специальной камере при температуре в соответствии с установленной единой характеристики зависимости температуры от времени (ETK). Во время этих испытаний проверяется сохранение функций элемента строительной конструкции под действием пожарной нагрузки. При этом критериями отказа является нарушение изоляции помещения и потеря несущей способности, а также определено максимальное увеличение температуры обратной стороны элемента строительной конструкции, на который действует огонь.
Классификация осуществляется в зависимости от времени, в течение которого элемент строительной конструкции выдерживает воздействие огня. Класс огнестойкости несущих и ограничивающих помещение элементов строительной конструкции, например, стен, потолков / перекрытий, стоек, прогонов и т.д. обозначают буквой F и время в минутах до наступления критерия отказа, то есть F30, F60, F90, F 120 и F180.
Концепция европейской стандартизации в области противопожарной защиты охватывает сферы "Стандарты на методы испытаний", "Стандарты на системы классификации" и "Правила расширенного применения".
Таблица 2
- Подклассы побочных явлений при пожаре согласно стандарту DIN 13501-1
| Образование дыма | Падение горящих капель / остатков материалов | ||
| s 1 | без образования дыма / образование небольшого количества дыма | d 0 | отсутствие каплепадения |
| s 2 | ограниченное образование дыма | d 1 | ограниченное каплепадение |
| s3 | неограниченное образование дыма | d 2 | сильное каплепадение |
Стандарты на методы испытаний строительных материалов / продукции для строительной отрасли, а также элементов строительной конструкции / продукции приведены ниже:
· DIN EN 1363-1 ...3: Испытания на огнестойкость;
· DIN EN 1364-1 ...4: Испытания на огнестойкость ненесущих элементов строительных конструкций;
· DIN EN 1365-1 ...6: Испытания на огнестойкость несущих элементов строительных конструкций;
· DIN EN 1366-1 ...10: Испытания на огнестойкость коммуникационных линий и электропроводки;
· DIN EN 1634-1 ...3: Испытания на огнестойкость дверей и элементов, которые замыкают / изолируют помещение;
· DIN EN 14135: Противопожарное облицовки - Определение огнезащитных (противопожарных) действий.
Таблица 3
- Классы огнестойкости элементов строительной конструкции согласно стандартам DIN 13501-2 и DIN 13501-3 и их связь с требованиями органов строительного надзора (Приложение 0.1.2 к BRL А, части 1, издание 2006/1)
| Требования органа строительного надзора | Несущие элементы строительной конструкции, | Ненесущие внутренние стены | Ненесущие внешние стены | Двойные пола | Отдельные подвесные потолка | |
| не запирают помещения | замыкают помещения | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Огне- задерживающие | R30 | REI30 | EI30 | E30 (i ^ -0) и EI30-ef (i ^ 0) | REI30 | EI30 (i ^ 0) |
| Высокоогне- задерживающие | R60 | REI60 | EI60 | E60 (i ^ -0) и EI60-ef (i ^ 0) | EI60 (i ^ 0) | |
| Огнестойкие | R90 | REI90 | EI90 | E90 (i ^ -0) и EI90-ef (i ^ 0) | EI90 (i ^ 0) |
| Длительность сохранения огнестойкости 120 минут | R120 | REI120 | - | - | - | |
| Противопожарная стена | - | REI 90-M | EI 90-M | - | - |
Стандарты на системы классификации:
· DIN EN 13501-1 (издание Июнь 2002)"Классификация по результатам испытаний для определения характеристик огнестойкости продукции для строительной отрасли ";
· DIN EN 13501-2 (издание декабрь 2003)"Классификация по результатам испытаний на огнестойкость, за исключением вентиляционных установок ";
· DIN EN 13501-3 (издание март 2006)"Классификация по результатам испытаний на огнестойкость вентиляционных установок ".
Необходимо отметить, что в Германии строительные материалы европейского класса A2 согласно стандарту DIN EN 13501-1 (не следует путать с классом A2 согласно стандарту DIN 4102-1) нельзя автоматически считать соответствующими требованиям органов строительного надзора как "негорючие" , их следует относить дополнительно к классу дымообразующей веществ s 1 ("без образования дыма") и класса каплепадения d0 (без падения горящих капель).Согласно этому, строительный материал европейского класса A2-s2, d0 или A2-s1, d1 не соответствует критериям для образования дыма или падения капель горящего материала для отнесения к классу "невоспламеняющихся" строительных материалов и поэтому может быть оценен только как трудновоспламеняемый строительный материал.
Европейская классификация огнестойкости элементов строительных конструкций не учитывает воспламеняемость строительных материалов. Поэтому для соблюдения требований органов строительного надзора в стандартах Германии, регулирующих строительные правила, дополнительно определяется воспламеняемость строительных материалов согласно стандарту DIN EN 13501-1.
В Украинском научно-исследовательском институте пожарной безопасности по заказу ООО "Кнауф Гипс Киев" проведены исследования гипсокартонных плит в качестве огнезащитных отделочных материалов строительных конструкций. Разработан ряд государственных стандартов Украины на огнезащитные покрытия с использованием гипсокартонных листов. Стандарт (ДСТУ Б В.1.1-8: 2003 "Подвесные потолки. Метод испытания на огнестойкость ") внедрены в строительную практику. В то же время требует дополнительных исследований проблема повышения огнестойкости ограждающих конструкций из гипсокартона за счет отделочного слоя штукатурки, а также организация в Украине производства огнестойких гипсокартонных изделий.
Стремительное расширение областей применения гипсовых строительных материалов требует углубленного изучения их характеристик огнестойкости и разработки рекомендаций по их использованию в определенных зонах и конструкциях зданий. Так, одним из специфических направлений использования гипсокартонных плит (ГКП) является облицовка несущих конструкций из металла и железобетона.
С целью увеличения сроков безопасной эвакуации людей в случае пожара принимают профилактические противопожарные мероприятия для защиты стоек и несущих элементов из стали, а также в зависимости от конкретных обстоятельств, из дерева. Сталь теряет свою несущую способность, начиная с температуры примерно 500 ° С (критическая температура устойчивости стали). Зависимости от пожарной нагрузки, габаритов конструктивного элемента, статической системы и степени износа необлицованные стальные детали сохраняют свою несущую способность в среднем в течение 8-15 минут. Поэтому для достижения необходимых классов огнестойкости от F30 до F180 следует принять соответствующие меры, которые будут обеспечивать несущую способность стали течение необходимого времени. Кроме нанесения покрытий из штукатурки или материалов, которые образуют изоляционный слой, осуществляется облицовки стальных конструктивных элементов огнестойкости кими плитами. Стальные конструктивные элементы требуют защитной облицовки обычно даже в том случае, если они уже защищены от воздействия пожара с помощью подвесного потолка или встраивания в стену.
Специальные элементы строительных конструкций и вспомогательные системные элементы для противопожарной защиты в сухом строительстве применяют преимущественно для:
· противопожарной облицовки несущих и усиливающих конструкций (например, стоек и несущих элементов);
· кабельных и инсталляционных каналов;
· вентиляционных воздуховодов;
· двери и остекление;
· трубопроводов.
Эти специальные конструктивные элементы не относятся к определенному классу огнестойкости F, поскольку защитная функция и критерии отказа для конструктивных элементов по классификации F существенно отличаются.
В таблице 4 указаны типы противопожарных элементов строительных конструкций, применяемые сокращенные обозначения и соответствующие части немецкого стандарта DIN 4102.
Таблица 4
- Классы огнестойкости конструктивных элементов согласно стандарту DIN 4102
| Конструктивный элемент | Класс огнестойкости | Стандарт |
| 1 | 2 | 3 |
| Огнестойкие элементы, которые изолируют помещение (двери, ворота, крышки / клапаны / дверца) Затворы (клапаны) в вентиляционных воздуховодах | T 30 T 60 T 90 T 120 T 180 K 30 K 60 K 90 | DIN 4102-5 |
| Вентиляционные воздуховоды | L 30 L 60 L 90 L 120 | DIN 4102-6 |
| Перегородки в трубах, оболочки труб | R 30 R 60 R 90 R 120 | DIN 4102-11 |
| Установочные каналы и шахты | I 30 I 60 I 90 I 120 | |
| Системы электрических кабелей | E 30 E 60 E 90 | DIN 4102-12 |
Конец таблицы 4
| 1 | 2 | 3 |
| G 30 | ||
| Противопожарное остекление | G 60 G 90 | |
| G 120 | ||
| DIN 4102-13 | ||
| F 30 | ||
| F 60 | ||
| также устойчивое к тепловому излучению | F 90 | |
| F 120 | ||
| Б 30 | ||
| Б 60 | ||
| Перегородки кабельных каналов | Б 90 | DIN4102-9 |
| Б 120 | ||
| Б 180 |
Учитывая вышесказанное, а также небольшую цену на гипсокартонные системы и простоту их монтажа и эксплуатации, сектор промышленности строительных материалов по производству гипсокартонных плит приобретает все большие масштабы и новых форм, обусловленных потребностями внутренней отделки помещений.
Для производства гипсокартонных плит огнестойких вместе со специальным картоном и определенными примесями используется стеклоровинг. Однако, следует отметить, что устойчивость к огню базальтового волокна почти вдвое больше по сравнению с стеклоровинг. Поэтому в КНУСА проведены исследования по замещению стеклоровинг на базальтовое волокно в процессе производства гипсокартонных плит огнестойких.
Для проведения данного исследования была использована фибра (базальтовое волокно ДБТР - Жгут Базальтовый Технический Рубленный) Белицкого завода «Теплозвукоизоляция» (Украина, Киевская область), имеет соответствующие технические условия и заключение санитарно-гигиенической экспертизы. Следует отметить, что базальтовое волокно относится к материалам, не сгорают, и не выделяют токсичных веществ.
При перемешивании с гипсовыми вяжущими, базальтовое волокно равномерно распределяется по всему объему смеси и армирующий ее. Использование позволяет избежать трудоемких операций по армированию. Фибра может добавляться в раствор на стадии замешивания или в готовый раствор. В Таблице 5 приведены технические характеристики базальтового волокна ДБТР.
Таблица 5
- Технические характеристики базальтового волокна
| Материал | 100% базальт, плотность 1,8 г / куб. см. |
| Химическая стойкость | Высокая |
| Устойчивость к солям, кислотам, щелочам | Высокая |
| Устойчивость к растворителям | Высокая |
| Электропроводность | Диэлектрик |
| Термическая стойкость | Не горит |
| Температура воспламенения | Не горит |
| Температура плавления | 1360 ° С |
Соответствующие исследования, с добавлением базальтовых волокон в гипсовое вяжущее, были проведены на базе лаборатории Киевского Национального Университета Строительства и Архитектуры
(КНУСА) и в промышленных условиях на линии предприятия "Кнауф Гипс Киев".
Для испытаний, проводимых на базе КНУСА, были использованы следующие образцы сырьевых смесей:
- образец - гипсовое вяжущее без добавления волокон;
- образец - гипсовое вяжущее с добавлением стекловолокон длиной 12,5 мм;
- образец - гипсовое вяжущее с добавлением базальтовых волокон длиной 8 мм;
- образец - гипсовое вяжущее с добавлением базальтовых волокон длиной 12,5 мм;
- образец - гипсовое вяжущее с добавлением базальтовых волокон длиной 25 мм;
- образец - гипсовое вяжущее с добавлением базальтовых волокон длиной 47,5 мм. Результаты испытаний полученных образцов сырьевых смесей после термической
обработки в муфельной печи приведены в Таблице 6.
Таблица 6
- Результаты испытаний полученных образцов сырьевых смесей после термической обработки в муфельной печи
| Образцы сырьевых смесей | Прочность на растяжение при изгибе, МПа, после выдержки в течение 1 ч при температуре | |
| 400 ° С | 700 ° С | |
| Образец 1 | 1,00 | 0,22 |
| Образец 2 | 1,96 | 1,79 |
| Образец 3 | 1,82 | 1,61 |
| Образец 4 | 2,57 | 2,05 |
| Образец 5 | 2,56 | 2,48 |
| Образец 6 | 2,41 | 1,80 |
Таким образом, за счет добавления базальтового волокна в гипсовое вяжущее, значительно улучшились показатели прочности и огнестойкости.
Использование базальтового волокна на заводе «Кнауф Гипс Киев» провели при производстве гипсокартонных плит огнестойких. Для сравнения, кроме плит с базальтовым волокном и плит с базальтовым волокном и стеклоровинг, были выработаны стандартные огнестойкие плиты из стеклоровинг и без добавления вышеупомянутых компонентов. Качественные показатели полученных плит приведены в Таблице 7.
Таблица 7
- Физико-технические показатели гипсокартона опытных партий
| Физико-механические испытания | Плиты | гипсокартонные огнестойкие с добавлением | ||||
| Наименование показателей | Один. измерения | Размер показателя , что нормируется | [-1 .3 г. в & в и | Базальтового волокна | + в В м о м о ^ 'оа н - в ® ч И * о, ° 5 § 2 - и в £ мз § ° м | [-1 .3 г. в & в в со 4. М3 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Толщина | мм | 12,5 | {0}12.2.{/0}{1} {/1} | {0}12.2.{/0}{1} {/1} | {0}12.2.{/0}{1} {/1} | {0}12.1.{/0}{1} {/1} |
| Масса сухой плиты | кг / м 2 | 10,0-13,0 | 10,585 | 10,396 | 10,580 | 10,664 |
| Сцепление картона лицевой / тыльной во влажном состоянии плит | Оценка | 1-5 (По Кнауф) | 1/1 | 1/1 | 1/1 | 1/1 |
| Сцепление картона лицевой / тыльной на сухих плитах | Оценка | 1-5 (По Кнауф) | 1/1 | 1/1 | 1/1 | 1/1 |
| Сцепление картона лицевой / тыльной через 24 часа во влажной среде | Оценка | 1-5 (По Кнауф) | 1/1 | 1/1 | 1/1 | 1/1 |
| Прогиб (лицевая сторона, поперек волокон) | мм | Не более 0,8 | 0,60 | 0,58 | 0,58 | 0,57 |
| Разрушающая нагрузка на изгиб (лицевая сторона, поперек волокон) | Н | Не менее 600 | 676 | 712 | 635 | 637 |
| Прогиб (тыльная сторона, вдоль волокон) | мм | Не более 1,0 | 0,72 | 0,74 | 0,69 | 0,86 |
| Разрушающая нагрузка на изгиб (тыльная сторона, вдоль волокон) | Н | Не менее 180 | 220 | 259 | вх №237. | 204 |
| Сопротивление плит воздействию открытого пламени | мин. | Не менее 20 | 30 | 89 | 36 | 10 |
Исходя из вышеизложенного, установлено, что огнезащитное облицовки гипсокартонными плитами позволяет повысить несущую способность стальных элементов в период пожара в классы F30-F180.
- Почти невозможно переоценить значение лестницы в современном интерьере. При этом...
- Бетонные и железобетонные конструкции различного назначения в процессе эксплуата...
- Погонный метр — это сколько? Это аналог обычного метра. Погонный метр использует...