Огнестойкость конструкций из гипсовых материалов

Худошин А. Огнестойкость конструкций из гипсовых материалов // Ватерпас. 2002. №6. C.116-119

Редакция благодарит за помощь в написании статьи технического директора фирмы ?Вертикаль?(Харьков) А.Н. Чернышева, зам. директора по техническим вопросам ?Авангард-KNAUF? (Россия) В. В. Поплавского.



Привлекательность, удобство, простота, скорость монтажа, звукоизоляция, экологичность ? эпитеты, прочно увязанные в нашем сознании с понятиями ?гипсокартонные системы? и ?сухое строительство?. Но, кроме того, гипсовые материалы являются и дополнительным барьером на пути пламени. А ведь вопрос пожарной безопасности по-прежнему является одним из главных при строительстве и реконструкции зданий любых типов, при организации специальных помещений (склады, мини-котельные, сауны и т.д.), при обычном ремонте.

Проект ремонтно-строительных работ подразумевает определенные дизайнерские решения, содержит набор малых и больших архитектурных форм, часто имеет минимальные сроки реализации, плачевное исходное состояние помещений и коммуникаций. Возникает ряд вопросов: Как же создать изящный уютный и при этом безопасный для посетителей интерьер? Что делать с деревянной мансардой? Что делать, если перегородки или целый дом собраны из деревянного бруса? Что делать с прогнившими полами, если нельзя увеличивать нагрузку на перекрытия?... Вопросы могут занять не одну страницу. Слава Богу, технологии решения таких проблем отработаны производителями комплектных гипсовых систем и давно используются на практике.

Одним из важнейших параметров, определяющих пожарную безопасность материала (конструкции), является огнестойкость, которая регламентируется строительными нормами и правилами. Под огнестойкостью понимают способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.

Огнестойкость определяется пределом, представляющим собой время в часах от начала испытания конструкции по стандартному температурному режиму до возникновения одного из следующих признаков:

? образования в конструкции трещин и отверстий, сквозь которые проникают продукты горения или пламя, вызывающее горение контактирующего сгораемого материала;

? повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140?С или в любой точке этой поверхности более чем на 180?С;

? потери конструкцией несущей способности (обрушение);

? перехода горения в смежные конструкции или помещения;

? разрушения узлов крепления конструкции.

Основная задача при проектировании и реализации проекта ? обеспечение безопасности людей, создание препятствий возникновению и распространению пожара и обеспечение возможности спасения людей, животных и материальных ценностей. Это достигается грамотным подбором соответствующих материалов и конструкций. (Естественно, что для обеспечения пожарной безопасности помещений необходимо проведение и профилактических, и ?классических? противопожарных мероприятий, включающих в себя разъяснительную и просветительную работу с персоналом, установку предупредительного, оповестительного, предохранительного и пожаро-тушительного оборудования).

Вернемся к гипсовым системам. Согласно СНиП 2.01.02-85 по степени огнестойкости здания подразделяются на пять классов. Например, п. 1.1 указывает, что гипсокартонные листы (ГКЛ), изготовленные согласно ГОСТ 6266-81, допускаются в зданиях всех степеней огнестойкости для облицовки металлических конструкций с целью повышения их предела огнестойкости. В п.1.6 указывается, что в зданиях I и II степени огнестойкости допускается применять перегородки из ГКЛ с каркасом из несгораемых материалов с пределами огнестойкости не менее 1 и 0,5 ч соответственно. При этом з общих коридорах, на лестничных клетках, вестибюлях, холлах и фойе ГКЛ не допускается окрашивать горючими красками. (Эти части здания являются основными путями эвакуации либо местами скопления людей, поэтому к ним и предъявляются более жесткие требования). А в п. 3.1 указывается, что в качестве противопожарных конструкций допускается применять перегородки из ГКЛ с каркасом из негорючих материалов с пределом огнестойкости не менее 1,25 ч для перегородок I типа противопожарных преград и 0,75 ч ? для II типа. То же относится и к узлам их сопряжения с другими конструкциями.

Испытания, проведенные в 1998 г. Украинским научно-исследовательским институтом пожарной безопасности МВД Украины, определили предел огнестойкости стеновой перегородки типа W 111 с обшивкой из ГКЛ германского производства и утеплителем типа Rockmin по методу СЭВ 1000-88 ?Строительные конструкции. Метод испытания на огнестойкость?, оказавшийся равным 67 минутам, хорошо корреспондируется с данными огневых испытаний перегородки такой же конструкции , проведенных в Германии по методу DIN 4102 ?Противопожарные требования к строительным материалам и конструкциям? ч.5. Использование гипсокартона с целью повышения пожарной безопасности во многом объясняется структурой гипсовой основы. Гипс содержит около 20 % связанной кристаллизационной воды. При толщине гипсокартона 10 мм это соответствует 2 л воды на 1 кв.м. Во время пожара эта вода является ?встроенным? источником для погашения пламени.

В национальных системах европейских государств уже определился основной перечень показателей опасности: горючесть, воспламеняемость, скорость распространения пламени по поверхности материала, дымообразование и токсичность. Рассмотрим эти показатели подробнее.

Стандартом DIN 4102, ч.І определены несколько классов и подклассов строительных материалов по горючести (табл. 1).



Таблица 1. Классы строительных материалов по горючести

Класс (подкласс) строительного материала

Наименование класса (подкласса) по горючести

Строительный материал

А:

Несгораемые

А1

Бетон, гравий, гипс, сталь, стекло, асбестоцементные плиты.

А2

Гипсокартонные листы

В:

Сгораемые

В1

Трудновоспламеняемые

ГКЛ согласно DIN 4102, ч. 4, материалы из древесины, обработанной огнезащитными средствами.

В2

Воспламеняемые

Дерево и материалы из древесины толщиной более 2 мм.

ВЗ

Легковоспламеняемые

Дерево и материалы из древесины толщиной не более 2 мм, бумага, картон






Согласно требованию этого стандарта материалы должны маркироваться в соответствии с их противопожарными свойствами. Например, кроме маркировки по DIN 18180 на ГКЛ наносится дополнительная маркировка по DIN 4102 ? А2/РА III 4.2, которая означает, что данный тип ГКЛ относится к подклассу А2 и это подтверждается контрольными испытаниями на огнестойкость, индекс которых PA III 4.2.Причем несгораемость материалов конструкции не всегда определяет несгораемость конструкции в целом, не говоря уже о тех случаях, когда, например, ГКЛ подкласса А2 оклеивается обоями или же на стальной профиль нанесено антикоррозионное покрытие. В этом случае несгораемое строительное изделие становится сгораемым.

Строительные конструкции согласно DIN 4102 ч.І подразделяются на классы огнестойкости (в зависимости от времени сопротивления огневому воздействию, табл. 2).



Таблица 2. Классы огнестойкости строительных конструкций или элементов (DIN 4102)

Стены, перекрытия, колонны, ригели, лестницы

Несущие наружные стены, парапеты, фронтоны

Огнезащитные преграды (двери, ворота, заслонки, жалюзи

Остекление (огнезащитное)

Вентиляционные устройства

Предел огнестойкости, мин

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

Класс огнестойкости конструкции (в большинстве случаев) обозначается индексом F с добавлением к нему времени в минутах длительности сопротивления конструкции огневому воздействию.

Скорость распространения пламени по поверхности материала ? параметр, относящийся к сгораемым материалам и определяемый временем, за которое пламя распространяется по поверхности материала на 1 м.

Дымообразование и токсичность ? параметры, определяющие скорость выделения и наличие ядовитых веществ, выделяемых в атмосферу при значительном повышении температуры либо воспламенении материала. Гипсокартонные и гипсоволокнистые системы даже при истечении предельного времени огнестойкости не выделяют в атмосферу вредных веществ, что особенно важно в местах скопления людей либо на путях их эвакуации.

Гипсокартонные и гипсоволокнистые листы (ГВЛ), используемые для изготовления строительных конструкций, обшивки стен (сухая штукатурка) и организации полов (из ГВЛ), должны удовлетворять ряду требований по огнестойкости. Например, несущие стены (перегородки), используемые для организации объемно-планировочных решений, должны сохранять заданный внутренний объем помещения; быть непроницаемыми для газов, выделяющихся при горении; ограничивать температуру на обратной стороне перегородки, противоположной огневому воздействию.

Многие дизайнеры частенько насыщают проект нависающими элементами (козырьками, карнизами, нишами), оригинальными элементами (имитация летящих предметов, осветительные комплексы и т.д.), что, естественно, сообщает объекту неповторимость, стильность. Но при этом необходимо помнить, что если ГКЛ (ГВЛ) является частью несущих конструкций (например, внутренней стены), то эта конструкция должна сохранять несущую способность применительно к эксплуатационным нагрузкам в условиях двухстороннего огневого воздействия; стены с ГКЛ (ГВЛ) во время огневых испытаний должны, кроме того, воспринимать те нагрузки, на которые они рассчитаны в обычных условиях работы. Для улучшения структурных связей в гипсовый сердечник ГКЛ повышенной огнестойкости добавляют стекловолокно, гипсоволокнистые листы по своей природе имеют внутреннее армирование целлюлозными волокнами.

Строительные конструкции по своим противопожарным свойствам делятся на основные и прочие составляющие элементы.

Все несущие составляющие элементы и элементы жесткости являются основными. В ненесущих конструкциях основными считаются элементы, обеспечивающие устойчивость конструкции (каркас). У ограждающих конструкций основным элементом является слой конструкции, расположенный в ее плоскости, который не должен разрушаться при огневых испытаниях. В частности, обшивка подвесного потолка из ГКЛ по противопожарной характеристике также может быть приравнена к основным элементам.

В сухом строительстве наиболее распространенными конструкциями с применением гипсокартона и гипсоволокна являются стены и перегородки. Согласно DIN 4102 они подразделяются:

? на ненесущие перегородки, нагруженные преимущественно собственным весом с металлическим или деревянным каркасом;

? несущие стены с деревянным каркасом, имеющие в своем составе сжатые конструктивные элементы (стойки);

? ?ограждающие стены?, представляющие собой несущие или ненесущие конструкции, предназначенные препятствовать распространению огня из одного помещения в другое, например стены на путях эвакуации, стены лестничных клеток и межквартирные стены, подверженные одностороннему огневому воздействию;

? ?несущие стены?, не являющиеся ограждающими, т.е. свободно стоящие диафрагмы, подверженные огню с нескольких сторон, например, несущие стены с открытыми проходами, имеющие деревянный каркас, со стойками минимальных сечений;

? стены зданий, в которых отметки подоконников окон или других проемов расположены не выше 8 м над уровнем отметки отмостки.

Причем стойки класса огнестойкости і F 90 испытываются на воздействие напора воды при тушении пожара.

Важно, что класс огнестойкости гипсокартонной перегородки не зависит от ширины их внутренней полости, а определяется толщиной обшивки ГКЛ и ма