CC BY
42Крупнопанельное домостроение
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 69.057:624.078
В.В. ДАНЕЛЬ, канд. техн. наук, Московский государственный строительный университет
Пенополистирол в наружных стеновых панелях
Рассмотрены несущие и навесные наружные панели с точки зрения потери теплоизолирующей способности и потери целостности их. слоев при пожаре. Даны рекомендации с целью повышения безопасности при использовании пенополистирола в качестве утеплителя в наружных стеновых панелях.
Ключевые слова: пенополистирол в наружных панелях, оконные и дверные проемы, несущий слой стеновых панелей, потеря теплоизолирующей способности, потеря целостности при пожаре.
Наружные стеновые панели могут быть несущими, самонесущими или навесными. Применение навесных стеновых панелей дополнительно нагружает крайние участки внутренних стен, повышая вероятность потери ими устойчивости (рис. 1).
Увеличивается нагрузка и на внутренние продольные стены, особенно при сейсмических воздействиях. Поэтому полезно применение наружных несущих стеновых панелей. Тем более что в навесных панелях для жилых зданий внутренний слой часто тоже делают из железобетона. Поэтому целесообразно, чтобы кроме ограждающей он выполнял и несущую функцию. Железобетонные трехслойные наружные стеновые панели применялись за рубежом с начала 1960-х гг. Толщина внутреннего слоя достигала 50 мм. В качестве утеплителя использовали пенополистирол.
К несущим наружным стеновым панелям в зданиях, отнесенных к 1-2-й степеням по огнестойкости, предъявляются только требования по пределу огнестойкости по потере несущей способности, если они являются несущими, либо только по потере целостности, если они ненесущие (Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»; СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций»; СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»). Но несмотря на это, представляет практический интерес рассмотреть как несущую, так и навесную наружные панели с точки зрения потери теплоизолирующей способности и потери целостности их слоев при пожаре.
Трехслойные несущие панели должны иметь внутренний слой с необходимой несущей способностью и огнестойкостью по потере несущей способности. Этому должны способствовать граничные условия на верхнем и нижнем торцах каждой панели; конструкционный эксцентриситет должен отсутствовать либо быть минимальным.
Внутренний слой должен при необходимости защитить утеплитель от разрушения при нагреве в течение 90-120 мин. Воздействие стандартного пожара в течение 45 мин приведет к прогреву грани внутреннего слоя толщиной 80 мм со стороны утеплителя до 80оС; 120 мин - до 280оС. В результате как утеплитель он перестанет существовать. Внутренний слой из железобетона толщиной 80 мм в навесной панели - слабая защита от огня для очень опасного пенополистирола, обычно используемого в каче-
стве теплоизоляционного слоя. Температура 75-80оС, при которой пенополистирол необратимо начинает терять форму (температура начала деструкции пенополистирола), достигается на наружной поверхности внутреннего слоя толщиной 80 мм через 40 мин. Вследствие низкотемпературной деструкции (разрушения) его объем уменьшится в несколько раз. В результате ухудшатся теплоизоляционные свойства панели. Через 90 мин после начала пожара температура на границе слоев железобетона и утеплителя достигнет 220оС, через 2 часа - 280оС.
При температуре 160оС начинается высокотемпературная фаза деструкции пенополистирола (механохимическая деструкция). С повышением температуры до 200оС - фаза термоокислительной деструкции. Выше 260оС преобладают процессы термической деструкции и деполимеризации.
При этом даже не затронутые огнем конструкции стен соседних квартир, впитав часть продуктов разложения пе-нополистирола, станут загрязненными и непригодными для дальнейшего проживания. Поэтому рекомендации для восстановления теплоизолирующей способности панели в одном из слоев сверлить отверстия с шагом 0,8-1 м и через них вводить монтажную пену не имеют смысла. Производители пенополистирола, как правило, в своих рекламных материалах об этом умалчивают.
Если толщины слоя бетона недостаточно для защиты пенополистирола от огня, можно между неогнестойким утеплителем (пенополистиролом) и внутренним слоем поместить слой рулонного или плитного огнестойкого утеплителя.
Рис. 1. Форма потери устойчивости внутренней стеновой панели в здании с наружными навесными стеновыми панелями
Научно-технический и производственный журнал
ЖИЛИЩНОЕ
Л
Крупнопанельное домостроение
/ у // —->
/ / —/—_____ (О ю I- 0 (О
15.20 4
Рис. 2. Примеры существующих защитных слоев утеплителя в проемах
' у
/ / Цг—- (О 5 •I- 0 (О
15.20 4>
Рис. 3. Примеры расположения огнестойких слоев утеплителя по периметру проемов и по полю внутреннего несущего слоя наружной стеновой панели
Известно, что бетон на гранулированном шлаке или ке-рамзитобетоне более огнестоек, так как эти заполнители сами были получены при высокой температуре. При толщинах несущего слоя 110-120 мм через 90 мин огневого воздействия при одностороннем действии стандартного пожара практически безвозвратно теряет несущую способность слой бетона на силикатном заполнителе толщиной 30 мм, через 2 часа - 42 мм. Потому что на такой глубине температура бетона достигнет критической величины 500оС.
Пенополистирол - легковоспламеняющийся материал: он воспламеняется при 310оС, горит в расплавленном состоянии с выделением большого количества тепла с выделением густого черного дыма. Обладает сравнительно высокой скоростью распространения огня по поверхности. Продукты его горения токсичны. В настоящее время запрещено использование открытого пенополистирола для утепления фасадов зданий. Наружный и внутренний слои панелей должны быть выполнены из негорючих материалов.
С точки зрения защиты утеплителя от воздействия высокой температуры полезно увеличение толщины внутреннего несущего слоя наружной стеновой панели. При толщине внутреннего слоя толщиной 120 мм температура на его наружной стороне не превысит 80оС в течение 80 мин, а при толщине 130 мм - 95 мин.
Защитные слои оконных и дверных проемов имеют переменную толщину (рис. 2). Обычно толщина вертикальных слоев изменяется от 50-55 мм у наружного слоя до 20-30 мм у внутреннего. Над дверными и оконными проемами - от 80 мм до 40-50 мм, внизу проемов - от 50 мм до 20-30 мм: везде наименьшая толщина со стороны внутреннего слоя, с которой и может возникать пожар. С точки зрения теплопроводности это хорошо.
С точек зрения теплоизолирующей способности и потери целостности - плохо. В результате быстрого разрушения защитных слев оконных и дверных проемов, образования в них сквозных трещин к утеплителю будут проникать продукты горения или пламя.
По периметру проемов может иметь место двухстороннее огневое воздействие. При толщине защитного слоя 30 мм на его внутренней стороне температура 80оС дости-
гается через несколько минут; 160оС - через 12 мин, 200оС - через 18 мин. Через 32 мин достигается температура воспламенения пенополистирола; через 60-65 мин - температура самовоспламенения. При толщине 20 мм эти значения температур достигаются быстрее.
Любые углубления во внутреннем и наружном бетонных слоях по периметру проемов являются концентраторами напряжений и мостиками для распространения тепла при пожаре. Поэтому при изготовлении панелей углубления необходимо исключать.
По периметру оконных и дверных проемов небходимо располагать огнестойкий утеплитель для защиты пенополи-стирола. С этой же целью слой рулонного или плитного огнестойкого утеплителя необходимо располагать по всему полю утеплителя со стороны несущего бетонного слоя всех наружных панелей. Толщину огнестойкого утеплителя необходимо определять расчетом. Слои огнестойкого утеплителя на рис. 3 показаны мелкой штриховкой, пенополистиро-ла - более крупной.
В последние годы с целью снижения веса в жилых зданиях начинают применять наружные стены из легких навесных панелей [1]. В таких трехслойных конструкциях наружный и внутренний слои из стальных, стеклопластико-вых, алюминиевых листов или из специальной пластмассы прикрепляются к жесткому профильному обрамлению из гнутых металлических профилей. Такие слои в отличие от железобетона полностью воздухо- и паронепроницаемы. Поэтому требуются специальные конструктивные решения для обеспечения воздухообмена в помещениях. Каркасы легких панелей выполняют из алюминия или сплавов на его основе. Огнестойкость таких панелей невысока. Утеплитель из минераловатных или синтетических плит при пожаре нагревается до высоких температур очень быстро. Сами панели сильно деформируются. Повышается вероятность распространения огня при пожаре по фасаду здания.
Таким образом, при использовании пенополистирола в качестве утеплителя только при толщине внутреннего несущего железобетоного слоя 130 мм обеспечивается его необходимая защита от разрушения (деструкции) при пожаре в течение 90 мин. Уменьшение толщины внутреннего
7'2012
17
Крупнопанельное домостроение
Ц M .1
Научно-технический и производственный журнал
слоя бетона возможно только при размещении рулонного или плитного огнестойкого утеплителя между пенополисти-ролом и внутренним слоем, либо при полной замене утеплителя на огнестойкий, либо при наличии огнезащитного покрытия с внутренней стороны несущего слоя. Последний способ нежелателен, так как нет никакой гарантии, что при ремонте помещений огнезащитное покрытие не будет ликвидировано. Толщину рулонного или плитного огнестойкого утеплителя между пенополистиролом и внутренним слоем необходимо определять теплотехническим расчетом.
Альтернативой увеличению толщины защитного слоя проемов до 100-120 мм со стороны внутреннего слоя и до 60-70 мм со стороны наружного слоя в целях защиты пено-полистирола в ущерб теплопроводности является размещение огнестойкой теплоизоляции по периметру проемов. Ее толщину необходимо определять теплотехническим расчетом. При необходимости исключения влияния обрамления проемов на температурные деформации наружного слоя между внутренним слоем и бетоном обрамления необходимо помещать прокладки из огнестойкого теплоизоляционного материала. Защитные слои проемов не должны быть несущим элементом для ограждающего наружного слоя наружной панели, так как несущая способность этих защитных слоев исчезает при пожаре.
Литература
1. Граник Ю.Г. Строительство высотных зданий.
М.: ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий»,
2010. 480 с.
СтройЭКСПО. ЖКХ
33 Всероссийская специализированная выставка
• Новые технологии в строительстве • Быстро возводимые здания и сооружения
• Металлоконструкции • Строительные и отделочные материалы
• Кровля. Фасады. Изоляция • Окна. Двери. Ворота
• Строительное и промышленное оборудование
• Системы очистки воды, водоочистители • Канализационные системы и оборудование
• Системы вентиля 1_рли и кондицлонфоватя • Системы водоснабжения и отопления
• Котельное оборудование. Насосы • Трубы. Запорная и регутмрующая арматура
УПРАВЛЕНИЕ ЖИЛИЩНЫМ ФОНДОМ
• Реконструкция, ремонт и содержание объектов жилфонда
• Локапьньм ремонт труб и трубных конструкций
• Материалы и оборудование для диагностики и санадои
• Новые формы управления ЖКХ
Организатор
информационный с Официальная подо
(8442) 55-13-1!
www.volgogradexpo.r
25-27
СЕНТЯБРЯ ВОЛГОГРАД
ЭКСПОЦЕНТР
