Принципы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений

Огнестойкость строительных конструкций: сталь, бетон, газосиликат

Однако не каждая негорючая стена или балка способна гарантированно защитить обитателей дома при пожаре. Строительные конструкции могут не только воспламеняться. Они способны:

• расплавляться,
• разрушаться полностью или частично,
• раскаляться до сверхвысоких температур.

Рекомендуем к прочтению

Предел огнестойкости конструкций из газобетонных блоков: горят ли газобетонные блоки?

Подробнее

Способность отдельных строительных сборных элементов и узлов противостоять разрушающим факторам пожара называется огнестойкостью. Эта характеристика практически не связана со способностью изделия гореть.

Профессионалам известен факт: сосновая балка сопротивляется огню дольше, чем стальная, хотя дерево горит, а сталь – нет.

• Брус или бревно, тлея и воспламеняясь, теряют в минуту 1 мм сечения.
• Швеллер из Ст3 при нагреве до 400о С теряет прочность уже на 15-й минуте.

Дом из какого материала Вам нравится больше всего?

Дом из бруса
24.23%

Дом из кирпича
18.02%

Бревенчатый дом
14.06%

Дом из газобетонных блоков
17.85%

Дом по канадской технологии
11.34%

Дом из оцилиндрованного бревна
3.61%

Монолитный дом
3.95%

Дом из пеноблоков
3.61%

Дом из сип-панелей
3.32%

Проголосовало: 3491

То есть, деревянная балка диаметром 200 мм способна противостоять огню на протяжении, примерно, 0,5 часа – до тех пор, пока ее толщина не уменьшится до критического значения. Двутавр же, который кажется цельным и суперпрочным, при серьезном пожаре может сложиться вместе с перекрытием в любой момент – очень неожиданно.

Но конструкции могут быть не только несущими, но и просто ограждающими. Приведем два примера о стальных и бетонных межкомнатных перегородках.

• Стена из стали не защитит от высокой температуры комнату, если в соседнем помещении пожар. Теплопроводная перегородка раскалит воздух. Со временем воспламенится бумага и другие горючие изделия.
• Простенок из бетона поначалу сможет предотвратить проникновение пламени из соседнего помещения. Но спустя пару десятков минут влага внутри бетона конденсируется в пар, который в поисках выхода рванет и оставит в простенке изрядную прореху.
• Газобетонные перегородки сохраняют свои свойства на протяжении сотен и тысяч минут. Кладка из газосиликата под воздействием пламени продолжают выполнять несущие, ограничивающие и изолирующие функции.

Что такое R, E, I: классификация строительных сооружений по стойкости к огневому воздействию

Для оценки защитной способности принята их классификация по пределам огнестойкости. Соответствующие термины и показатели определены в ГОСТ 30247.

Предел огнестойкости строительных конструкций измеряется во времени – в количестве минут, прошедших от начала горения до наступления одного из трех событий:

1. Утрата несущей способности конструкцией – т. е. полное деформирование или разрушение строительного узла. Обозначается индексом R.
2. Утрата целостности конструкции. В простенке возникают сквозные трещины и прогары. через которые распространяется пламя. Обозначается индексом Е.
3. Утрата теплоизолирующей способности. Характеризуется:

• нагреванием поверхности стены, противолежащей от пожара, на 140о С,
• или нагреванием этой поверхности до 220о С – до температуры воспламенения бумаги.

Рекомендуем к прочтению

Газобетонный блок толщиной 100 мм

Подробнее

Пределы огнестойкости определяют для каждого вида конструкций с учетом их функционального назначения.

• Для колонн, стоек, ферм и балок определяют в первую очередь показатель R – время до потери способности воспринимать механические нагрузки.
• Наружные несущие стены испытывают до наступления потери несущей способности и целостности – определяют значения времени R и E
• Наружные ненесущие и самонесущие стены подвергают испытаниям для оценки параметра Е – времени до потери состояния целостности.
• Внутренние ненесущие простенки тестируют на время до потери изолирующей способности – параметр I.
• Для несущих внутренних стен и защитных противопожарных перегородок определяют значения для всех трех показателей – R, E, I.

Огнестойкость определяется экспериментально. В процессе испытаний модулируются условия настоящих пожаров:

• стандартного,
• в туннеле,
• в закрытом помещении,
• наружного и т. д.

В лаборатории конструкцию подвергают тем тепловым и механическим нагрузкам, которые она может выдерживать в реальности.

Колонны обжигают с четырех сторон, простенки – с одной. Детали нагревают до 1200о С и выше. Динамику изменений параметров строительной конструкции фиксируют для каждого предельного состояния и по всем значениям температур.

Оценка степени огнестойкости стен и простенков из газобетонных блоков

Приводим данные наблюдений за ходом одного из испытаний кладки сечением 200 мм из газобетонных блоков марки D500 в термической печи под нагрузкой.

Первоначальная температура в помещении составляла 12о С.

• 9-я минута. Температура 100° C. Прочность сжатия блоков существенно возрастает повышается – до 2,0 МПа, масса и объем постоянны. Цвет без изменений – белый с легким серым отливом. Поверхность полностью сохраняет целостность. Противоположная сторона сохраняет исходную температуру – 12о С
• 17-я минута. Температура 300° C. Прочность стабильно высокая – порядка 1,8 МПа, это больше чем на начало испытаний. Нагреваемая газобетонная поверхность слегка потускнела. Масса снизилась до 98% от первоначальной. Видимых повреждений по-прежнему нет.
• 29-я минута. Температура 500° C. Постепенно снижается уровень прочности – до 1,6 МПа. Масса снизилась до 96%, поверхность приобрела выраженный серый оттенок. Повреждения отсутствуют. Оборотная, не нагреваемая сторона остается достаточно холодной – 13о С.

Рекомендуем к прочтению

Появление трещины в стене из газобетона говорит о том, что запущен процесс разрушения основного материала. Какие способы борьбы с ними?

Подробнее

• 46-я минута. Температура 700°C. Показатель прочности снизился до 1,4 МПа, динамика падения сохраняется. Кладка потеряла еще 2% массы, вес блоков – 94% от первоначального. Цвет простенка – темно-серый. Блоки покрываются сеткой неглубоких трещин. Температура наружной части стены – 14о С.
• 60-я минута. Температура 900°C. Прочность ниже первоначальной на 0,06 МПа, ее уровень составил 1,2 МПа. Поверхность окрашивается в светло-серые тона. Масса блоков – 93% от первоначальной. Количество трещин на нагреваемой поверхности возросло. Противоположная поверхность нагрелась до 22о С.
• 120-я минута. Температура 1000°C. Прочность снизилась до критической. Кладка потеряла 11% массы, поверхность блоков приобрела молочный оттенок. Поверхность кладки покрылась густой сетью трещин. Температура поверхности, обращенной от огня, повысилась до 26о С.

После окончания испытаний кладку демонтировали. Один из блоков разрезали поперек для оценки остаточных повреждений. В ходе осмотра была зафиксирована дегидратация поверхности: глубина разрушений составила 30 – 40 мм. Была констатирована потеря блоком несущей способности в основном.

Результаты испытаний одного из образцов газобетонной стены, сложенной из блоков марки D500 приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Результаты испытаний для разных наименований стен при различных механических нагрузках

Таблица 2

Горючесть стройматериалов

Наши жилища напичканы легковоспламеняющимся пластиком и деревом. При выборе проекта здания следует знать: способен ли дом стать крепостью в критической ситуации? Перед покупкой строительных материалов хорошо бы получить ответы на два вопроса:

1. Насколько хорошо они способствуют развитию горения?
2. Насколько надежно стены, колонны и перекрытия, возведенные из приобретенного стройматериала, смогут защитить жильцов от воздействия разрушительных факторов пожара?

Ответ, полученный на первый вопрос, означает, что вы прояснили для себя степень пожарной опасности купленного материала. Ответ на второй – вы смогли определить степень огнестойкости строительной конструкции.

Согласно требованиям СНиП 21-01-97 все строительные материалы можно охарактеризовать той или иной степенью пожарной опасности.

Газобетонные блоки входят в число чемпионов по негорючести. Их основа – природный минерал, натуральный камень. Это несгораемый материал, который:

• не тлеет,
• не воспламеняется,
• не обугливается,
• не распространяет дым,
• не выделяет ядовитых газов.

Портландцемент, зольные добавки, песок – не только не поддерживают, но и препятствуют горению. Поэтому газобетон, как материал, в пожарном отношении полностью безопасен.

Оценка степени огнестойкости перекрытий из газобетона

В результате экспериментов установлено, что что предельная огнестойкость газобетонных перекрытий превышает нормативное значение, установленное СНиП 21-01для всех типов перекрытий. Так, согласно требований СНиП, для плит перекрытий минимальное REI равно 60 минут. Фактическое значение REI для автоклавного газобетона D600 превышает 80 минут.

Полученные характеристики предельной огнестойкости газобетона дают возможности отнести этот материал к классу лидеров по пожарной безопасности. Газосиликатные блоки – надежное средство защиты от огня: они не только не поддерживают горение, но способны препятствовать его распространению. Конструкции из газобетона можно использовать для возведения брандмауэров – стен, защищающих от пожара.