CC BY
14Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Results of scientific research
УДК 669.162.231.8:614.841.34
М. К. ИЩУК1, зав. лабораторией, канд. техн. наук ([email protected]), О.К. ГОГУА1, вед. науч. сотрудник, канд. техн. наук, Д. А. АЛЕХИН1, Д. Ш. ФАЙЗОВ1, инженеры; В.В. НИКОЛАЕВ2, ген. директор, Е.А. ЛИТВИНОВ2, зам. ген. директора; А.А. ПОПОВ3, директор
1 ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко НИЦ «Строительство» (109428, Москва, ул. 2-я Институтская, 6) 2 ООО «ГАЛЕН» (428000, Чебоксары, Кабельный пр., 3) 3 Ассоциация производителей керамических материалов (105122, Москва, Щелковское ш., 2а)
Огнестойкость ненесущих наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки на гибких базальто-пластиковых связях
Приведены результаты огневых испытаний фрагментов наружных ненесущих трехслойных стен с габаритами 3,3x3,3 (h) м с лицевым слоем из кирпичной кладки, соединенных с тонкими ненесущим внутренним слоем гибкими базальто-пластико-выми связями. Применялись связи двух типов - из стержней с песчаными наконечниками и сеток. Внутренний слой стены выполнялся кладкой из керамического кирпича толщиной 12 см и из ячеисто-бетонных блоков толщиной 10 см. Пространство между слоями стены заполнено минераловатными плитами толщиной 15 см. Со стороны лицевого слоя имеется воздушная прослойка толщиной 3 см. Результаты испытаний показали, что при длительности огневого воздействия в 45 мин предельное состояние Е по потере целостности и I по потере теплоизолирующей способности в обоих образцах достигнуто не было и таким образом огнестойкость соответствует степени EI45 при максимально установленной для ненесущих стен Е 30.
Ключевые слова: трехслойные ненесущие наружные стены, кирпичная облицовка, гибкие базальто-пластиковые связи, внутренний слой стены, кладка из керамического кирпича, кладка из ячеисто-бетонных блоков, огневые испытания, огнестойкость, трещины в кладке.
M.K. ISHCHUK1, Laboratory Head, Candidate of Sciences (Engineering) ([email protected]), O.K. GOGUA1, Leading Researcher, Candidate of Sciences (Engineering), D.A. ALEKHIN1, D. Sh. FAYZOV1, Engineers; V.N. NIKOLAEV2, Deputy General Director, E.A. LITVINOV2, Deputy General director; A.A. POPOV3, Director 1 TSNIISK named after V.A. KUCHERENKO, Research Center "Construction" (6, 2nd Institutskaya Street, 109428, Moscow, Russian Federation) 2 OOO "GALEN" (52, Karl Marx Street, Cheboksary, 428000, Chuvash Republic, Russian Federation) 3 Ceramic Material Manufacturers Association (2a, Shchelkovskoe Shosse, 105122, Moscow, Russian Federation)
Fire Resistance of Non-Bearing External Walls with Face Layer of Brick Masonry with Flexible Basalt-Plastic Bracings
Results of the fire test of fragments of external non-bearing three-layer walls with sizes of 3.3x3.3(h) m with a face layer of brick masonry connected with a thin non-bearing layer by flexible basalt-plastic bracings "GALEN" are presented. Bracings of two types were used: rods with sand tips and meshes. The wall internal layer was made of the masonry of ceramic brick of 12 cm thickness and cellular-concrete blocks of 10 cm thickness. The space between layers was filled with mineral wool plates of 15 cm thickness. From the face layer side there was an air gap of 3 cm thickness. The test results show that under the fire impact of 45 min duration, the limit state E regarding the loss of integrity and I regarding the loss of thermal insulation capacity in both samples were not reached, thus the fire resistance corresponds to EI 45 grade at maximally established fire resistance for non-bearing walls - E 30.
Keywords: three layer non-bearing external walls, brick facing, flexible basalt-plastic bracings, internal layer of wall, ceramic brick masonry, masonry of cellular concrete blocks, fire testing, fire resistance, cracks in masonry.
Проведены огневые испытания фрагментов наружных трехслойных ненесущих стен. Конструкция опытных образцов приведена на рис. 1, 2; фотографии образцов при их изготовлении приведены на рис. 3-5.
Наружный слой стены выполнялся из керамических кирпичей с вертикальными пустотами с габаритами 120x250x65 (1п) мм. Кирпич изготавливался на ВерхнеВолжском керамическом заводе (ООО «ВВКЗ»). Марка кирпича по прочности составляла М150, по морозостойкости F100, водопоглощение 8,8%. Пустотность кирпича составляет 41%.
В образце № 1 внутренний слой стены выполнялся из керамических камней с вертикальными пустотами с габарита-
112016 ^^^^^^^^^^^^^
ми 120x250x140 (1п) мм также производства ООО «ВВКЗ». Марка камня по прочности составляла М200, по морозостойкости F100, водопоглощение 9%. Пустотность камня - 46%.
В образце № 2 внутренний слой выполнялся из ячеисто-бетонных блоков производства ООО «ДСК «ГРАС-Калуга». Габариты блока составляют 100x625x250 (1п). Класс материала блока по прочности составил В3,5, по морозостойкости F100. Средняя плотность соответствует марке D600. Паропроницаемость составляет 0,243 мг/(мчПа). Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,125 Вт/(моС). Усадка при высыхании 0,12 мм/м. Кладка велась на растворе М100 из сухой смеси производства ОАО «Опытный завод сухих смесей» торговой марки «БИРСС».
- 35
Результаты
научных исследований
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
1
Кладка из керамического камня ВВКЗ с габаритами 120*250*65 мм (II) марки по прочности М150
Воздушная прослойка толщиной 30 мм
Кладка из керамического камня ВВКЗ с габаритами 120*250*140 мм (h) марки по прочности М200
X %
\>
—
Минераловатные плиты толщиной 150 мм
Кладка из керамического камня ВВКЗ с габаритами 120*250*65 мм (I) марки по прочности М150
J » J4.
Базальто-пластиковые гибкие связи «ГАЛЕН»
Воздушная прослойка толщиной 30 мм
&
Кладка из ячеисто-бетонных блоков с габаритами 100*625*250 мм (h) ДСК «ГРАС-Калуга»
Минераловатные плиты толщиной 150 мм
Базальто-пластиковая сетка «ГАЛЕН»
Рис. 1. Вертикальный разрез образца № 1 Рис. 2. Вертикальный разрез образца № 2
Рис. 3. Укладка базальто-пластиковой сетки производства ООО «ГАЛЕН» во внутренний слой стены
Рис. 4. Образец № 1 перед испытанием
Пространство между слоями кладки заполнялось ми-нераловатными плитами с толщиной слоя 150 мм. Между лицевым слоем кладки и утеплителем устраивалась воздушная прослойка толщиной 30 мм.
Соединение наружного и внутреннего слоев кладки осуществлялось гибкими базальто-пластиковыми связями производства ООО «ГАЛЕН» двух типов - в виде отдельных стержней диаметром 6 мм с песчаными наконечниками, обеспечивающими сцепление связи с раствором шва, и в виде сеток. Расстояние от связи до края стены по 20 мм.
В процессе испытаний в огневой камере поддерживался стандартный температурный режим согласно ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования». Продолжительность испытаний определялась согласно ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы ис-
пытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции» до наступления предельного состояния в зависимости от того, какое из предельных состояний наступит ранее. Пределы огнестойкости строительных конструкций должны соответствовать принятой степени огнестойкости зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков в Федеральном законе РФ № 123-Ф3 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Для ненесущих наружных стен предел огнестойкости для степени огнестойкости зданий I составляет E 30; для степеней II, III, IV составляет E 15.
Проведенными испытаниями было установлено, что за время нахождения в печи, равное 45 мин, видимых нарушений целостности конструкций не наступило. Средняя температура на поверхности лицевого слоя в обоих образцах за этот период не превысила 20оС в образце № 1 и 45оС в образце № 2 при температуре в печи 1000оС (рис. 6, 7). Разницу в температуре можно объяснить усадкой кладки внутреннего слоя из ячеисто-бетонных блоков, вследствие чего происходило проникновение в полость стены сквозь вертикальные швы горячего воздуха.
В образце № 1, выдержанном в печи в течение трех часов, видимых дефектов на поверхности лицевого слоя, практически обнаружено не было. Средняя температура на поверхности кладки лицевого слоя составила 45оС при температуре в печи 1080оС.
Вместе с тем при разборке образца № 1 было обнаружено разрушение гибких связей из отдельных стержней и сеток в пределах слоя минваты и воздушной прослойки. Во внутреннем слое произошло незначительное растрескивание кладки из керамических камней (рис. 8). Через трещины и неплотности в растворных швах, особенно вертикальных, в полость стены проникал горячий воздух, который распространялся по слою утеплителя и воздушной прослойке, что и привело к разрушению частей связей, находящихся в полости стены. При этом часть связей, находящихся в растворных швах, практически не пострадала - как в лицевом, так и во внутреннем слое
Рис. 5. Образец № 2 в процессе возведения внутреннего слоя из ячеисто-бетон-ных блоков
1200
1000
О 800
со р
со 600
ер
5 е 400
200
0
____--——- -
-----
н1
1
ч
л J
- min
— — max — Сред.
30 60 90 120
Рис. 6. График изменения температуры в печи
150
180
40
30 60 90 120 150 180
■
---- — — —
20 25 Время, мин
30
35
Рис. 7. Графики изменения температуры на наружной сти кладки лицевого слоя в образцах: а — № 1; б — № 2
40 45 поверхно-
36
11'2016
а
0
б
5
10
15
Научно-технический и производственный журнал
ЖИЛИЩНОЕ
Л
Results of scientific research
Рис. 8. Вертикальные трещины во внутреннем слое образца № 1 после огневого воздействия на стену в течение 180мин
Рис. 9. Фрагмент, извлеченный из образца № 2 после огневого воздействия на стену в течение 45мин
стены, непосредственно подвергавшихся огневому воздействию.
В образце № 2, подвергавшемся огневому воздействию в течение 45 мин, все связи сохранили целостность (рис. 9).
Впоследствии из кладки были извлечены фрагменты, включающие два камня с растворным швом и гибкую связь. Эти образцы были испытаны на выдергивание связи из растворного шва. Сравнение этих данных с данными испытаний образцов, не подвергавшихся огневому воздействию, показало, что несмотря на снижение несущей способности, их прочность оказалась достаточно высокой.
Таким образом, можно констатировать, что предел огнестойкости обоих образцов составил не менее Е1 45, что является достаточным для ненесущих стен.
Пожарная опасность трехслойных наружных стен определяется в первую очередь пожарной опасностью расположенных в полости между наружным и внутренним слоями кладки утеплителя и мембран.
Проникновению пламени в полость стены могут способствовать вертикальные и горизонтальные деформационные швы, выполняемые, как правило, в лицевом слое кладки, а также во внутреннем слое в уровне низа перекрытия. При интенсивном пожаре пламя может проникнуть наружу через оконные и дверные проемы в наружной стене и далее проникнуть внутрь стены через имеющиеся в ли-
цевом кирпичном слое трещины, деформационные швы, вентиляционные и технологические отверстия. Возникновение трещин может происходить как до начала пожара, так и вследствие него.
При вентилируемых воздушных прослойках проникновению в полость стены могут способствовать выполняемые в лицевом слое кладки вентиляционные отверстия. Проникновение огня может происходить также через оконные откосы, подоконники при отсутствии там или неудовлетворительном состоянии противопожарных рассечек.
Особую опасность для кладки представляет не только прямое воздействие огня и высоких температур, но и последствия его тушения водой, когда после попадания воды на раскаленную кладку происходит ее разрушение. В зимнее время это также приводит к быстрому размораживанию насыщенной водой кладки, особенно из силикатных материалов.
Выводы.
1. Результаты испытаний ненесущих трехслойных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки толщиной 12 см и тонким внутренним слоем из кладки из керамических камней толщиной 12 см или ячеисто-бетонных блоков толщиной 10 см показали, что при длительности огневого воздействия в течение 45 мин предельное состояние Е по потере целостности и I по потере теплоизолирующей способности достигнуто не было в обоих образцах.
2. Конструкции наружных ненесущих стен с лицевым слоем из кирпичной кладки толщиной 12 см, с внутренним слоем из кладки из керамических камней толщиной 12 см или ячеисто-бетонных блоков толщиной 100 мм, соединенных гибкими связями из базальто-пластиковых связей ГАЛЕН с утеплителем из минераловатных плит, соответствуют требованиям норм по пожарной безопасности.
3. В несущих стенах благодаря более массивному внутреннему слою проникновение сквозь него горячего воздуха в полость между слоями является менее вероятной, что повышает огнестойкость стены.
Шй'РАйУРА
В издательстве «Стройматериалы» вы можете приобрести специальную литературу
Книга «Защита деревянных конструкций»
Автор - А.Д. Ломакин
Рассмотрены вопросы конструкционной и химической защиты деревянных конструкций, используемых в малоэтажном домостроении, при строительстве зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения, в том числе, с химически агрессивной средой, а также открытых сооружений (автодорожных и пешеходных мостов, опор ЛЭП и др.). Освещены вопросы защиты от эксплуатационных воздействий и возгорания несущих конструкций из клееной древесины и ЛВЛ и приведено краткое описание наиболее эффективных средств и способов их защиты. Описаны методы оценки защитных свойств покрытий для древесины, методика и результаты натурных климатических испытаний покрытий на образцах и фрагментах конструкций. Приведены методика и результаты мониторинга влажностного состояния несущих клееных деревянных конструкций в процессе эксплуатации.
Монография «Производство деревянных клееных конструкций»
Автор - заслуженный деятель науки России, д-р техн. наук Ковальчук Л.М.
Рассмотрены основные вопросы технологии изготовления ДКК, показаны области их применения, описаны материалы для их изготовления. Особое внимание уделено вопросам оценки качества, методам испытаний, приемке и сертификации клееных конструкций. В книге приведен полный перечень отечественных и зарубежных нормативных документов, регламентирующих производство и применение ДКК
Для приобретения специальной литературы обращайтесь
в издательство «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ» Тел./факс: (499) 976-22-08, 976-20-36 E-mail: [email protected]
llpn-H »ПЭЛГРИ
.ырешгных
K.Iii пых
мшпр^кннЬ
112016
37
