CC BY
47
УДК 614.841.332
СПОСОБЫ ОГНЕЗАЩИТЫ КЛЕЕДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Н. А. Гаращенко
аспирант кафедры пожарной безопасности Московского государственного строительного университета
Т. Г. Бельцова
кандидат технических наук, доцент кафедры химии Московского государственного строительного университета
м И*С и
ИВ
МГСУ
В соответствии со СНиП 21-01-97* “Пожарная безопасность зданий и сооружений” все строительные конструкции, в т.ч. из клееной древесины, характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Показателем первой характеристики является предел огнестойкости, второй — класс пожарной опасности.
Предел огнестойкости клеедеревянных конструкций (КДК) устанавливается по времени (в минутах) наступления признака предельного состояния — потери несущей способности — и обозначается латинской буковой Я. В качестве ориентировочных можно принимать следующие значения пределов огнестойкости КДК:
• клееные деревянные балки прямоугольного сечения (31 - 72) х (12 - 21) см — Я 30;
• деревянные клееные колонны прямоугольного сечения 19 х 30 см при нагрузке 274 кН, приложенной с эксцентриситетом 6 см, — Я 45;
• клееные деревянные балки одно- и двухскатные консольные сечением (72 - 135) х (14 - 19) см и клееные деревянные рамы сечением (14 - 44) х х (140-200) см —Я 30.
В ряде случае требуется увеличение пределов огнестойкости КДК и исключение распространения пламени по их поверхности. Выполнение этих условий может быть достигнуто применением огнезащиты. В зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям из древесины, возможны различные способы ее огнезащиты.
Применение пропиточных огнезащитных составов практически не влияет на величину предела огнестойкости КДК, однако их использование позволяет увеличить время до начала воспламенения конструкции и снижает возможность распространения пламени по ней.
Для повышения пределов огнестойкости КДК наибольшее распространение получила конструктивная огнезащита. Кроме таких известных способов, как увеличение сечения конструкции, оштука-
туривание и обкладка кирпичом, к конструктивным способам огнезащиты относится обшивка:
• огнезащитными плитными материалами на основе минеральных вяжущих;
• волокнистыми огнезащитными материалами (плитами, матами) с последующей, в случае необходимости, облицовкой.
Типичные представители плитных огнезащитных материалов на основе минеральных вяжущих — вермикулитовые (ПВТН), силикатные (Ргоша1ес1:-Н), гипсоволокнистые (ГВЛ) и гипсокартонные (ГКЛ) плиты. Наиболее простым и технологичным является использование плит ГВЛ или ГКЛ, однако они обладают относительно низкой огнезащитной эффективностью, поскольку после огневого воздействия в течение 10-15 мин для ГКЛ и 15-20 мин для ГВЛ при испытаниях наблюдается растрескивание и обрушение значительной части плит. При применении вермикулитовых плит ПВТН не обеспечивается высокое качество и эстетичный внешний вид защищаемых поверхностей, поэтому при необходимости они могут облицовываться плитами ГВЛ или ГКЛ. Силикатные плиты Ргоша1ес1:-Н обладают высокой огнезащитной эффективностью, влагостойкостью и обеспечивают эстетичный внешний вид защищаемых поверхностей. Существенным недостатком является их высокая стоимость. КДК могут обшиваться огнезащитными плитами как показано на рис. 1,2.
Из числа волокнистых огнезащитных материалов наиболее целесообразно применение базальтоволокнистых плит (типа ПНТБ, С0КЫТ-150), которые имеют большую термостойкость по сравнению с минераловатными материалами. Волокнистые материалы подлежат облицовке. В этом качестве можно использовать плиты ГВЛ или ГКЛ, однако необходимо учитывать, что прочность крепления базальтоволокнистых плит должна быть обеспечена и в случае обрушения такой облицовки.
Балка
Плитный материал на основе минеральных вяжущих
Колонна
Рис. 3. Пример обшивки КДК плитами ПНТБ с облицовкой ГКЛ
Скобы (саморезы)
Скобы (саморезы)
Плитный материал на основе минеральных вяжущих
Балка
Рис. 1. Пример обшивки КДК плитами на основе минеральных вяжущих
Рис. 2. Пример обшивки КДК плитами ПВТН в два слоя
Обшивка КДК базальтоволокнистыми плитами может производиться как показано на рис. 3. Крепить волокнистые плиты можно непосредственно к КДК с помощью гвоздей с крупной шляпкой, облицовку из ГВЛ или ГКЛ — с помощью деревянных направляющих, обработанных огнезащитным пропиточным составом.
Однако достаточно часто возникают ситуации, когда применение конструктивной огнезащиты для повышения пределов огнестойкости КДК и узлов нежелательно. В этих случаях следует рассмотреть возможность использования лакокрасочных вспучивающихся покрытий с большой кратностью вспучивания. Объективным фактором, сдерживающим применение таких покрытий, является отсутствие достаточного объема информации о влиянии современных средств огнезащиты на огнестой-
кость КДК и на показатели пожарной опасности древесины. Предположительно данный класс покрытий позволяет увеличивать предел огнестойкости конструкций в зависимости от толщины его слоя на 5 - 30 мин. К таким покрытиям относятся огнезащитные краски Протерм Вуд, НешоШеш 1КБ, 2КБ, ишШегш AWR (19010).
Анализ имеющихся на рынке отечественных и зарубежных средств огнезащиты показал, что наибольший объем исследований показателей пожарной опасности проведен для краски огнезащитной Протерм Вуд. Из данных этих испытаний следует, что при расходе 390 г/м2 получена 1-я группа огнезащитной эффективности древесины по НПБ 251-98 (ГОСТ 16363-98), группа Г1 по ГОСТ 30244-94 и группа В1 по ГОСТ 30402-96. Указанные результаты свидетельствуют о том, что при использовании данного покрытия достигаются, по существу, наивысшие показатели для такого горючего строительного материала, каким является древесина. При этом перечисленные характеристики получены с определенным запасом при указанном расходе покрытия. Для конструкций, обработанных вспучивающимися красками Протерм Вуд, Нешо&еш, проводились испытания по определению предела огнестойкости в итальянском институте Джордано.
Таблица 1. Расчетная оценка эффективности некоторых огнезащитных материалов для КДК
Вид огнезащиты Толщина слоя огнезащиты, мм
предел огнестойкости, мин
Плиты:
ПНТБ 30 40 50
33 47 63
ПВТН 30 40 50
33 49 71
Краска 0,2 0,5 0,75 1,0 1,2
Протерм Вуд 5 10 15 19 24
Таблица 2. Пределы огнестойкости огнезащищенных КДК
Материал Тип конструкции Размеры, высота х ширина х длина, мм Нагрузка, кН/м Толщина слоя огнезащиты, мм Предел огнестойкости, мин
8 30
Promatect-H Стойка 120 х 120 х 3000 - 22 60
35 90
Протерм Вуд Балка 200 х 135 х 4200 2 х 4,89 0,47 43
впд Балка 405 х 120 х 3000 22 0,5 54
ОФП-9 Балка 405 х 120 х 3000 25,8 0,8 48
Строительные нормы и правила допускают применение конструкций из древесины, отвечающих требованиям по заданным пределу огнестойкости и классу пожарной опасности. Также в строительных нормах встречается требование использования конструктивной огнезащиты для деревянных конструкций. Это вызвано тем, что зачастую деревянные конструкции зашиваются в конструкции стен (перегородок), тем самым исключается возможность регулярной оценки состояния огнезащитного слоя и его возобновления. Применение конструктивной огнезащиты, обладающей большим сроком службы, снимает необходимость ревизии ее состояния. Использование вспучивающихся покрытий приемлемо на конструкциях, доступных для проверки состояния огнезащитного покрытия и его восстановления, так как срок службы покрытий не превышает 10 - 15 лет.
Все названные варианты огнезащиты нуждаются в испытаниях либо расчетах для каждой конкретной конструкции с учетом ее специфики и условий эксплуатации.
Предел огнестойкости КДК зависит от многих факторов, таких как тип конструкции, прилагаемая к ней нагрузка, геометрические размеры и т.д. Для оценки эффективности различных материалов были проведены теплотехнические расчеты, а основным критерием оценки было выбрано время достижения температуры 175°С на поверхности древесины, которая является температурой начала ее обугливания. Расчет проводился для деревянной панели толщиной 200 мм, абсолютно изолированной с необогреваемой стороны и со слоем огнезащитного материала заданной толщины со стороны теплового воздействия. Результаты этих расчетов приведены в табл. 1.
В результате огневых испытаний получены значения пределов огнестойкости огнезащищенных конструкций из клееной древесины, представленные в табл. 2.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность повышения пределов огнестойкости КДК и обеспечения нераспространения пламени по ним в условиях реальных пожаров.
Поступила в редакцию 12.07.05.
