Вогнестійкість конструкцій із гіпсових матеріалів
2006-11-16 20:06:04
Редакція дякує за допомогу в написанні статті технічного директора фірми «Вертикаль» (Харків) А.Н. Чернишова, заст. директора з технічних питань «Авангард-KNAUF» (Росія) В. В. Поплавського. Привабливість, зручність, простота, швидкість монтажу, звукоізоляція, екологічність – епітети, міцно увезення в нашій свідомості з поняттями «гіпсокартонні системи» і «сухе будівництво». Але, крім того, гіпсові матеріали є і додатковим бар'єром на шляху полум'я. Але ж питання пожежної безпеки як і раніше є одним з головних при будівництві та реконструкції будівель будь-яких типів, при організації спеціальних приміщень (склади, міні-котельні, сауни і т.д.), при звичайному ремонті. Проект ремонтно-будівельних робіт передбачає певні дизайнерські рішення, містить набір малих і великих архітектурних форм, часто має мінімальні терміни реалізації, плачевний початковий стан приміщень і комунікацій. Виникає ряд питань: Як же створити витончений затишний і при цьому безпечний для відвідувачів інтер'єр? Що робити з дерев'яною мансардою? Що робити, якщо перегородки або цілий будинок зібрані з дерев'яного бруса? Що робити з прогнилими статями, якщо не можна збільшувати навантаження на перекриття? … Питання можуть зайняти не одну сторінку. Слава Богу, технології вирішення таких проблем відпрацьовані виробниками комплектних гіпсових систем і давно використовуються на практиці. Одним з найважливіших параметрів, що визначають пожежну безпеку матеріалу (конструкції), є вогнестійкість, яка регламентується будівельними нормами і правилами. Під вогнестійкістю розуміють здатність будівельної конструкції чинити опір дії високої температури в умовах пожежі і виконувати при цьому свої звичайні експлуатаційні функції. Вогнестійкість визначається межею, що представляє собою час в годинах від початку випробування конструкції по стандартному температурному режиму до виникнення одного з таких ознак: – освіти в конструкції тріщин і отворів, крізь які проникають продукти горіння або полум'я, що викликає горіння контактує згорає матеріалу; – підвищення температури на поверхні конструкції в середньому більш ніж на 140 ° С або в будь-якій точці цієї поверхні більше ніж на 180 ° С; – втрати конструкцією несучої здатності (обвалення); – переходу горіння в суміжні конструкції або приміщення; – руйнування вузлів кріплення конструкції. Основне завдання при проектуванні та реалізації проекту – забезпечення безпеки людей, створення перешкод виникненню і поширенню пожежі та забезпечення можливості порятунку людей, тварин і матеріальних цінностей. Це досягається грамотним підбором відповідних матеріалів і конструкцій. (Природно, що для забезпечення пожежної безпеки приміщень необхідно проведення і профілактичних, і «класичних» протипожежних заходів, що включають в себе роз'яснювальну і просвітницьку роботу з персоналом, установку попереджувального, оповісною, запобіжного і пожежо-тушітельного обладнання). Повернемося до гіпсових системам. Згідно СНиП 2.01.02-85 за ступенем вогнестійкості будинку поділяються на п'ять класів. Наприклад, п. 1.1 вказує, що гіпсокартонні листи (ГКЛ), виготовлені згідно ГОСТ 6266-81, допускаються в будівлях усіх ступенів вогнестійкості для облицювання металевих конструкцій з метою підвищення їх меж вогнестійкості. В п.1.6 вказується, що в будівлях I і II ступеня вогнестійкості допускається застосовувати перегородки з ГКЛ з каркасом з вогнетривких матеріалів з межами вогнестійкості не менше 1 і 0,5 год відповідно. При цьому з загальних коридорах, на сходових клітках, вестибюлях, холах і фойє ГКЛ не допускається фарбувати горючими фарбами. (Ці частини будівлі є основними шляхами евакуації або місцями скупчення людей, тому до них і пред'являються більш жорсткі вимоги). А в п. 3.1 вказується, що в якості протипожежних конструкцій допускається застосовувати перегородки з ГКЛ з каркасом з негорючих матеріалів з межею вогнестійкості не менше 1,25 год для перегородок I типу протипожежних перешкод і 0,75 год – для II типу. Те ж відноситься і до вузлів їх сполучення з іншими конструкціями. Випробування, проведені в 1998 р. Українським науково-дослідним інститутом пожежної безпеки МВС України, визначили межу вогнестійкості стіновий перегородки типу W 111 з обшивкою з ГКЛ німецького виробництва і утеплювачем типу Rockmin за методом РЕВ 1000-88 «Будівельні конструкції. Метод випробування на вогнестійкість », що виявився рівним 67 хвилинам, добре кореспондується з даними вогневих випробувань перегородки такої ж конструкції, проведених у Німеччині за методом DIN 4102« Протипожежні вимоги до будівельних матеріалів і конструкцій »ч.5. Використання гипсокартона з метою підвищення пожежної безпеки багато в чому пояснюється структурою гіпсової основи. Гіпс містить близько 20% пов'язаної кристалізаційної води. При товщині гіпсокартону 10 мм це відповідає 2 л води на 1 кв.м. Під час пожежі ця вода є «вбудованим» джерелом для погашення полум'я. У національних системах європейських держав уже визначився основний перелік показників небезпеки: горючість, займистість, швидкість розповсюдження полум'я по поверхні матеріалу, димоутворення і токсичність. Розглянемо ці показники докладніше. Стандартом DIN 4102, ч.І визначені кілька класів і підкласів будівельних матеріалів по горючості (табл. 1). Таблиця 1. Класи будівельних матеріалів по горючості Клас (підклас) будівельного матеріалу Найменування класу (підкласу) по горючості Будівельний матеріал А: Вогнетривкі А1 Бетон, гравій, гіпс, сталь, скло, азбестоцементні плити. А2 Гіпсокартонні листи В: згорає В1 важкозаймисті ГКЛ згідно DIN 4102, ч. 4, матеріали з деревини, обробленої вогнезахисними засобами. В2 займисті Дерево і матеріали з деревини товщиною понад 2 мм. ВЗ легкозаймисті Дерево і матеріали з деревини товщиною не більше 2 мм, папір, картон Згідно вимогу цього стандарту матеріали повинні маркуватися відповідно до їх протипожежними властивостями. Наприклад, крім маркування по DIN 18180 на ГКЛ наноситься додаткове маркування по DIN 4102 – А2/РА III 4.2, яка означає, що даний тип ГКЛ відноситься до підкласу А2 і це підтверджується контрольними випробуваннями на вогнестійкість, індекс яких PA III 4.2.Прічем згорає матеріалів конструкції не завжди визначає згорає конструкції в цілому, не кажучи вже про ті випадки, коли, наприклад, ГКЛ підкласу А2 обклеюється шпалерами або ж на сталевий профіль нанесено антикорозійне покриття. В цьому випадку незгораюче будівельний виріб стає горючих. Будівельні конструкції згідно DIN 4102 ч.І поділяються на класи вогнестійкості (в залежності від часу опору вогневому впливу, табл. 2). Таблиця 2. Класи вогнестійкості будівельних конструкцій або елементів (DIN 4102) Стіни, перекриття, колони, ригелі, сходи Несучі зовнішні стіни, парапети, фронтони Вогнезахисні перешкоди (двері, ворота, заслінки, жалюзі Скління (огнезащитное) Вентиляційні пристрої Межа вогнестійкості, хв F 30 W 30 Т 30 G 30 L 30 30 F 60 W 60 Т 60 G 60 L 60 60 F 90 W 90 Т 90 G 90 L 90 90 F 120 W 120 Т 120 G 120 L 120 120 F 180 W 180 Т 180 G 180 L 180 180 Клас вогнестійкості конструкції (в більшості випадків) позначається індексом F з додаванням до нього часу в хвилинах тривалості опору конструкції вогневому впливу. Швидкість розповсюдження полум'я по поверхні матеріалу – параметр, що відноситься до горючих матеріалів і визначається часом, за яке полум'я поширюється по поверхні матеріалу на 1 м. Димоутворення і токсичність – параметри, що визначають швидкість виділення та наявність отруйних речовин, що виділяються в атмосферу при значному підвищенні температури або займання матеріалу. Гіпсокартонні і гіпсоволокнисті системи навіть при закінченні граничного часу вогнестійкості не виділяють в атмосферу шкідливих речовин, що особливо важливо в місцях скупчення людей або на шляхах їх евакуації. Гіпсокартонні і гіпсоволокнисті листи (ГВЛ), що використовуються для виготовлення будівельних конструкцій, обшивки стін (суха штукатурка) та організації підлог (з ГВЛ), повинні задовольняти ряду вимог по вогнестійкості. Наприклад, несучі стіни (перегородки) , які використовуються для організації об'ємно-планувальних рішень, повинні зберігати заданий внутрішній об'єм приміщення; бути непроникними для газів, що виділяються при горінні; обмежувати температуру на зворотній стороні перегородки, протилежного вогневому впливу. Багато дизайнерів частенько насичують проект нависаючими елементами (козирками, карнизами, нішами) , оригінальними елементами (імітація летять предметів, освітлювальні комплекси і т.д.), що, природно, повідомляє об'єкту неповторність, стильність. Але при цьому необхідно пам'ятати, що якщо ГКЛ (ГВЛ) є частиною несучих конструкцій (наприклад, внутрішньої стіни), то ця конструкція повинна зберігати несучу здатність стосовно до експлуатаційних навантажень в умовах двостороннього вогневого впливу; стіни з ГКЛ (ГВЛ) під час вогневих випробувань повинні, крім того, сприймати ті навантаження, на які вони розраховані в звичайних умовах роботи. Для поліпшення структурних зв'язків в гіпсовий сердечник ГКЛ підвищеної вогнестійкості додають скловолокно, гіпсоволокнисті листи за своєю природою мають внутрішнє армування целюлозними волокнами. Будівельні конструкції за своїми протипожежним властивостями діляться на основні та інші складові елементи. Всі несучі складові елементи і елементи жорсткості є основними. В ненесучих конструкціях основними вважаються елементи, забезпечують стійкість конструкції (каркас). У огороджувальних конструкцій основним елементом є шар конструкції, розташований в її площині, який не повинен руйнуватися при вогневих випробуваннях. Зокрема, обшивка підвісної стелі з ГКЛ з протипожежної характеристиці також може бути прирівняна до основних елементів. У сухому будівництві найбільш поширеними конструкціями із застосуванням гіпсокартону та гіпсоволокна є стіни та перегородки. Згідно DIN 4102 вони поділяються: – на ненесучі перегородки, навантажені переважно власною вагою з металевим або дерев'яним каркасом; – несучі стіни з дерев'яним каркасом, що мають у своєму складі стислі конструктивні елементи ( стійки); – «огороджувальні стіни», що представляють собою несучі або ненесучі конструкції, призначені перешкоджати поширенню вогню з одного приміщення в інше, наприклад стіни на шляхах евакуації, стіни сходових клітин і міжквартирні стіни, піддані односторонньому вогневому впливу; – «несучі стіни», не є огороджувальними, тобто вільно стоять діафрагми, піддані вогню з кількох сторін, наприклад, несучі стіни з відкритими проходами, мають дерев'яний каркас, зі стійками мінімальних перерізів; – стіни будинків, в яких відмітки підвіконь вікон або інших прорізів розташовані не вище 8 м над рівнем відмітки мощення. Причому стійки класу вогнестійкості и F 90 випробовуються на вплив напору води при гасінні пожежі. Важливо, що клас вогнестійкості гіпсокартонної перегородки не залежить від ширини їх внутрішньої порожнини, а визначається товщиною обшивки ГКЛ і масою ізоляційного матеріалу, що укладається у внутрішньої порожнини (табл. 3). Точка плавлення ізоляційних матеріалів, які відповідають нормам DIN 4102, ч.4, вогнезахисних огороджувальних конструкцій не повинна перевищувати 1000 ° С, а сам матеріал повинен ставитися до класу горючості А. Таблиця 3. Класи вогнестійкості гіпсокартонних перегородок Перегородки з дерев'яним каркасом типу HW вид ГКЛ товщина ГКЛ, мм товщина / щільність ізоляції, мм / кг/м3 F 30-B 18 GKF 2 x 9,5 40/40 12,5 F 60-B GKF 2 x 12,5 40 / 40 F 90-B GKF 2 x 12,5 80/100 60/50 Протипожежні ізоляційні прошарки, еквівалентні по вогнестійкості Щільність, Товщина шару, мм кг / мЗ 100 40 50 60 30 80 Перегородки з металевим каркасом типу CW вид ГКЛ товщина ГКЛ, мм товщина / щільність ізоляції, мм / кг / мЗ F 30-A GKB 18 лютого x 9,5 40/40 GKF 12,5 F 60-A GKF 2 x 12,5 40/40 F 90-A GKF 2 x 12 , 5 40/100 80/30 15 + 12,5 40/40 F 120-A 2 х 15 60/100 GKF 80/50 2 х 18 40/40 3 x 12,5 F 180-A GKF 3 x 12, 5 60/100 80/50 Ізоляційні матеріали повинні бути надійно закріплені в порожнинах перегородок в проектному положенні, а стики ізоляційних плит ретельно ущільнені або розташовані вразбежку. Ізоляційні плити, що встановлюються враспор між стійками каркаса, можуть мати обтиснення до 10 мм. При установці ізоляції в порожнини перегородок отвори для електрокоробок можна розміщувати в будь-якій точці обшивок, але не напроти один одного. В інших умовах отвори в гіпсокартонної обшивці, наприклад для плафона і розподільної коробки, слід екранувати жаростійкими матеріалами, гіпсовим розчином, ГКЛ типу GKF або плитками з азбестоцементу з метою запобігання проникнення полум'я в порожнині між обшивками. При вирішенні вузлів примикання гіпсокартонних перегородок до підлог, їх обшивку слід доводити безпосередньо до основи. Якщо при цьому змінюється товщина обшивки, тобто має місце так званий западаючий цоколь, то він повинен бути посилений в протипожежному відношенні горизонтальними смугами з ГКЛ, що встановлюються в порожнині перегородки. Для підлог, що вмонтовуються з гіпсових матеріалів, в якості підстави використовуються поки що не всім відомі в Україну гіпсоволокнисті листи (ГВЛ) KNAUF (через високі міцності). ГВЛ відносяться до групи горючості Г1 по ГОСТ 30 244-94 (слабогорючие по СниП 21-04-97); групі займистості В1 за ГОСТ 30402-96 (важкозаймисті по СниП), мають малу димоутворювальну здатність по ГОСТ 12.1. 044-89 (група Д1 по СниП); відносяться до групи токсичності ТІ по ГОСТ 12.1.044-8 (малонебезпечні по СНиП). При дотриманні технологічних вимог виробника при організації підстави підлоги з гіпсоволокнистих листів (наприклад, необхідно забезпечити технологічні зазори по периметру приміщення для забезпечення теплового розширення підстави підлоги) матеріал і конструкція зберігають свої властивості та функції. Резюмуючи, можна порекомендувати застосування гіпсокартонних (гіпсоволокнистих) систем як пожежобезпечних монтажних систем в наступних випадках: – при зашивці несучих металоконструкцій – естетика, можливість створення малих архітектурних форм, тепло-, звукоізоляція; – при зашивці міні-котелень і генераторних; – при зашивці дерев'яних стін, перегородок – захист дерев'яних частин від впливу полум'я і високої температури, швидкість монтажу, тепло-, звукоізоляція; – при організації підвісної стелі – захист перекриттів (зниження ймовірності його обвалення в разі пожежі), тепло-, звукоізоляція ; – при монтажі збірного основи підлоги з ГВЛ по дерев'яної основи – захист підстави, швидкість монтажу, екологічність (відсутність випарів формальдегідів, як в ДСП). Як бачите, наскільки широко застосування гіпсових матеріалів і конструкцій, настільки великі і вимоги до них. Тому при виборі тієї або іншої конструкції необхідно ще і ще раз переконатися в правильності та обгрунтованості рішень, визначити здорову пропорцію між естетикою, надійністю і безпекою. Таблиця 4. Ширина смуги з ГКЛ в залежності від потрібного класу вогнестійкості перегородки Клас вогнестійкості Ширина смуги з ГКЛ, в , мм F 30 – F 90 i 50 F 120 i 80 F 150 i 150 Література: Рекламно-інформаційні буклети фірм «KNAUF», «RIGIPS», «LAFARGE». Ціпріановіч І.В., Старченко О.Ю. Комплектні системи сухого будівництва. – Київ: ВАТ «Майстер», 1999.
ДЖЕРЕЛО: Ватерпас