Огнестойкость сэндвич-панелей

Сэндвич-панели – изделие для строительства, состоящее из пары внешних слоев твердого материала со слоем термоизоляции между ними. Элементы соединены между собой при помощи различных методик.

При выборе данного вида строительных материалов необходимо учесть ряд факторов, одним из которых является огнестойкость. Материалы, применяемые в виде наполнителя, обладают определенными показателями пожаростойкости, на основании которых рассчитывается их степень пожарной безопасности. Чтобы отнести изделие к конкретному классу горючести, необходимы испытания, проведение которых строго регламентировано.

Содержание:

• Предел огнестойкости сэндвич-панелей
• Условные обозначения
• Группы горючести
• Сэндвич-панели с утеплителем PIR не горят?
• Испытания на огнестойкость
• Ход испытаний
• Время достижения предельного состояния
• Класс пожарной опасности строительных конструкций
• Проведение испытания
• Классы пожарной опасности

Предел огнестойкости сэндвич-панелей

Существует несколько категорий огнестойкости. Критерии пожаростойкости содержатся в СНиП 21-01-97. В свою очередь этот параметр напрямую зависит от материала, применяемого в сэндвич-панелях в качестве утеплителя.

Условные обозначения

Существует 2 вида маркировки, служащих для обозначения пределов огнестойкости того или иного материала – IE и RE. При этом критерием для оценки служат функции, выполняемые панелью.

Маркировка IE применима ко всем видам данного изделия, которые не выполняют роли несущих конструкций, то есть используются сугубо для облицовки строений. В то же время кровельные панели должны выдерживать не только собственный вес, но и массу грязи, мусора и атмосферных осадков, то есть в определенном смысле выполняют роль несущих конструкций. Поэтому для их обозначения предназначена маркировка RE.

Коэффициенты состоят из нескольких букв и цифр. Буквы указывают на следующее:

• I – если нагреть панель до определенной температуры, она теряет способность удерживать тепло;
• E – характеризует утрату испытуемым объектом структурной целостности, в результате чего сквозь образовавшиеся прорехи проникают дым и пламя;
• R – испытуемый объект утрачивает заложенные в него несущие свойства.

Что за информация закодирована в том или другом стандартном обозначении?

Давайте разберемся на конкретном примере. Маркировка RE 60 говорит о том, что данное изделие имеет предел огнестойкости в 60 минут. То есть панель утратит свою структурную целостность или несущую способность в том случае, если в течение часа на нее воздействовать при помощи огня. При этом совершенно не важно, что из вышеперечисленного случится в первую очередь.

Ещё более интересным примером является маркировка R 120/EI 60. Это значит, что панель утратит несущие свойства спустя 120 минут после прямого контакта с открытым огнем, а способность сохранять тепло или структурную целостность она утратит всего через 60 минут.

Группы горючести

Каждый материал обладает определенной способностью противостоять огню. Но в зависимости от производителя и конкретной разновидности материала эта способность может серьезно меняться.

Согласно СНиП 21-01-97, все материалы, применяемые в строительной сфере, разделены на 5 групп горючести:

1. НГ – так маркируются негорючие материалы. При проведении испытаний предоставленного образца пламя наблюдается не дольше 10 секунд. За это время масса образца не должна уменьшиться более чем наполовину, а его исходная температура не должна увеличиться более чем на 50°С. Подобные показатели характерны для панелей, в которых в качестве утеплителя применяется минеральная вата.
2. Г1 – в данную категорию входят слабогорючие материалы. Во время проведения эксперимента пламя не наблюдается, то есть материал не горит – требуется внешний источник огня. При нагревании поверхности панели образуются газы, температура которых может достигать максимум 135°С. При этом огонь может нанести повреждение максимум 65% по длине панели, уменьшив ее массу максимум на 20%.
3. Г2 – так обозначаются умеренногорючие материалы. Пламя наблюдается в течение полуминуты после того как от испытуемого материала убрали источник огня. В процессе горения выделяется дым, температура которого не превышает 235°С. При этом представленная на испытания панель может быть повреждена по длине на 85%, потеряв до половины своей массы. Основным материалом для утепления панелей является так называемый ПИР-наполнитель.
4. Г3 – данная категория представлена материалами с нормальной горючестью. Материал продолжает гореть (четко видно пламя) в течение не более 6 минут. При этом образец получает до 85% повреждения по длине, а также теряет до половины начальной массы. Температура газов, выделяющихся в процессе горения, не превышает 450°С. В данную группу входят сэндвич-панели, утеплителем в которых является пенополистирол.
5. Г4 – здесь собраны материалы с повышенной горючестью. При проведении эксперимента пламя наблюдается в течение более 6 минут. При этом по длине повреждается более 85% образца, а также он теряет больше половины своей первоначальной массы. Температура выделяемого дыма превышает 450°С.

К материалам, относящимся к категориям с Г1 по Г3, предъявляется одно дополнительное требование, с которым можно ознакомиться в стандартах безопасности, применяемых в строительной сфере.

Сэндвич-панели с утеплителем PIR не горят?

Сэндвич-панели с утеплителем PIR представляют собой трехслойный строительный материал с наполнителем из огнестойкого пенополиизоцианурата на системе PIR Premier. Их производят по самым передовым европейским технологиям, используя лучшие компоненты.

Эти панели характеризуются крайне низкой теплопроводимостью, составляющей 0,0194 Вт/м*К. А наличие замка СЕ и достаточно глубокого стыковочного профиля гарантирует плотное соединение панелей между собой, позволяющее избежать даже незначительных зазоров, что крайне важно при строительстве помещений, в которых существует повышенная угроза возгорания.

Основным преимуществом PIR перед пенополиуретаном PUR является подтвержденная во время испытаний высокая огнестойкость. Также данный вид панелей характеризуется хорошими показателями прочности на разрыв и сжатие, благодаря чему широко применяется в строительстве зданий и сооружений, которые подвержены сильным ветровым нагрузкам.

Пенополиизоцианурат способен достаточно долго сопротивляться горению, тем самым сдерживая распространение пожара. Во время испытаний данного материала было установлено, что от прямого воздействия открытого пламени обугливается только верхний слой испытуемого образца. Сам по себе материал не горит.

Степень огнестойкости сэндвич-панелей с утеплителем PIR напрямую зависит от их толщины: колеблется в пределах от EI 15 до EI 45. Данные панели относятся к классу горючести Г1 и классу пожарной опасности К1, что делает их очень распространенным материалом в строительстве, так как единственным для них ограничением является обязательное применение негорючих материалов в той или иной конструкции.

Испытания на огнестойкость

Испытания являются неотъемлемой составляющей сертификации строительных материалов.

Огнестойкость – способность материала, здания или сооружения в полном объеме выполнять свои несущие и ограждающие функции во время пожара в течение определенного промежутка времени. То есть определяется время, по прошествии которого конструкция теряет свои функциональные свойства либо частично или полностью разрушается.

Пожаротехническая классификация сооружений и материалов базируется на четком разделении их свойств по пожарной опасности и огнестойкости. Классификация по данным параметрам основана на СНБ 2.02.01–98. Данный документ содержит раздел, посвященный несущим элементам конструкции, предъявляя к ним более высокие требования по огнестойкости, чем к утрате ими несущей способности (требования к ограждающим функциям материала заметно ниже).

Ход испытаний

Для проведения испытаний используются специальные печи, в которых можно имитировать пожар при помощи специальных горелок. В них помещается испытуемый образец, и задаются параметры, соответствующие обычному пожару. Затем наблюдают за процессом и проводят замер заданных параметров. Для испытания различных строительных материалов подбирается соответствующий температурный режим.

В Европе испытание на огнестойкость проходят в соответствии со стандартом ЕN 1363-2:1999Е. Он предусматривает три режима, имитирующих температурные условия наружного, медленно распространяющегося и водородного пожара.

Российские требования к температурному режиму стандартного пожара практически идентичны требованиям, предъявляемым в странах Европейского союза. Согласно отечественным стандартам, при проведении испытаний в печи должно поддерживаться избыточное давление в 10±2 Па, а по стандартам ЕС оно не должно превышать 20 Па.

Существенным моментом является то, является испытуемая конструкция несущей или нет. В первом случае испытания проходят с нагрузкой, во втором – без нее.

Образцы, представленные для испытаний, должны максимально соответствовать возводимым сооружениям: сэндвич-панели соединяются между собой при помощи замка и стыкового профиля, а способ крепления к несущей конструкции и сам крепеж должны соответствовать тем, что прописаны в инструкции по монтажу.

Испытуемый образец фиксируется в держателе, который помещается в просвет печи.

Габариты испытуемых образцов соответствуют размеру печного проема. Стандартными принято считать:

• вертикальные конструкции – 3000х3000 мм;
• горизонтальные конструкции – длина может колебаться в пределах 4000–6200 мм, а ширина – 2000–3200 мм.

При расчетах необходимо принимать во внимание схему опоры.

Если материалы применяются для монтажа крыши или перекрытий, испытания проводятся под нагрузкой. При этом необходимо создать условия, максимально соответствующие тем, что будут присутствовать у строящегося здания. Поэтому перед испытаниями необходимо предоставить всю техническую документацию.

Время достижения предельного состояния

Испытания продолжаются до тех пор, пока не будет достигнуто предельное состояние:

• конструкция утратит несущую способность (R);
• образец теряет структурную целостность (Е);
• образец утратил теплоизолирующую способность (I).

Под временем достижения предельного состояния подразумевается величина, применяемая для обозначения предела огнестойкости. При этом полученный результат сводится к наименьшему значению, кратному четверти часа, то есть 15, 30, 45 и так далее.

Например: образец утратил структурную целостность спустя 75 минут нагрева. Значит его предел огнестойкости – Е 60.

Данные, приведенные в таблице, наглядно демонстрируют, что предел огнестойкости конструкции – не одна определенная величина, а некий диапазон значений. Это обусловлено рядом факторов, среди которых качество сэндвич-панелей, тип стыковых соединений, степень плотности утеплителя и многое другое.

Класс пожарной опасности строительных конструкций

Любое строение обладает функциональной и конструктивной пожарной опасностью. Первая из них (точное определение содержится в нормативных актах, регламентирующих строительную сферу) является общим понятием, включающим в себя количество и профессиональную подготовку персонала, принимающего участие в эксплуатации объекта, режим его эксплуатации и многое другое.

Конструктивная пожарная опасность строения включает в себя пожарную опасность всех входящих в его состав конструктивных элементов. При разработке противопожарной защиты здания ей противопоставляется огнестойкость всех элементов конструкции. СНБ 2.02.01–98 предусматривает раздельную классификацию строений по огнестойкости и пожарной опасности. Благодаря этому у специалистов есть больше возможностей для оценки технических параметров отдельных частей конструкции.

Основным нормативным документом, регламентирующим испытание строительных материалов на огнестойкость, является ГОСТ 30247.0–94. Он содержит специфическую терминологию, перечень требований к применяемому оборудованию, методологию проведения испытаний, характеристики образцов и условия проведения испытаний. Также в нем приведена информация о предельных состояниях, критериях оценки результатов, технике безопасности и требования к оформлению документов.

Он также регламентирует применение к одной и той же конструкции нескольких пределов огнестойкости. Это значит, что испытания стены могут продолжаться до ее полного разрушения, но в зависимости от того, где она установлена, пределы огнестойкости могут быть определены с ориентацией на потерю стеной теплоизолирующей способности ввиду нарушения ее структурной целостности. Например, в зависимости от типа стены (внутрисекционная, межквартирная и так далее) требования к ее теплоизолирующей способности могут варьироваться от 0,25 до 0,75 часа, но она должна выполнять несущую функцию в течение не менее 2 часов.

Чтобы упростить проведение испытаний, а также поспособствовать продвижению отечественной продукции на внешнем рынке, в данный стандарт был введен раздел “Обозначения пределов огнестойкости конструкций”. Он составлен с учетом рекомендаций Комитета европейского нормирования. Для обозначения предела огнестойкости используется условное обозначение предельных состояний и цифра, которая соответствует времени (в минутах) достижения первого из них в ходе испытаний.

Проведение испытания

Испытания регламентируются ГОСТ 30403-96. Для этих целей применяется испытательная печь с двумя камерами: огневая предназначена для имитации стандартного пожара, а тепловая – для температурного режима, обусловленного передачей тепла из предыдущей камеры.

Время воздействия на испытуемый объект зависит от его предела огнестойкости. Образец, представленный для испытаний, должен быть не менее 2400 мм в длину и 1300 мм в ширину.

Что указывает на пожарную опасность исследуемой конструкции:

• выделение тепла, происходящее при сгорании материала панели;
• пламя, образующееся при сгорании газов, которые выделяются во время разрушения материалов образца под воздействием высоких температур, – если оно наблюдается более 5 секунд;
• если материал горит больше 5 секунд – горящий расплав;
• размер повреждения материала в процессе испытаний – после их окончания панель разбирается, и оценивается состояние утеплителя;
• пожарная опасность материалов, из которых произведен испытуемый образец.

Сэндвич-панели, согласно действующему законодательству, не нужно сертифицировать в обязательном порядке. Тем не менее, все крупные производители строительных материалов добровольно сертифицируют свою продукцию. Это заметно повышает доверие к ней со стороны потребителей.

Классы пожарной опасности

На основании результатов испытаний сэндвич-панели относят к определенному классу пожарной опасности. Их всего четыре:

1. К0 – данный класс объединяет все непожароопасные материалы. Они не горят и не пропускают тепло. Поверхность испытуемого объекта не повреждается во время проведения эксперимента независимо от того, в горизонтальном или вертикальном положении он расположен в печи. Сюда можно отнести панели, в которых в виде утеплителя применяется минеральная вата.
2. К1 – включает малопожароопасные материалы. Они также не горят и не пропускают тепло на противоположную сторону конструкции. Но открытое пламя наносит им повреждения: при вертикальном положении – до 400 мм, при горизонтальном – до 250 мм.
3. К2 – в этот класс включены умеренно пожароопасные материалы. Повреждение материала во время проведения испытаний составляет: при вертикальном положении образца – в пределах 40–80 см, при горизонтальном – более 25 см.
4. К3 – класс пожароопасных материалов. У них нет четких допусков для размеров повреждения утеплителя панелей. К данной категории относятся панели утепленные пенополистиролом.

Узнать, к какому классу пожарной опасности относится панель, очень просто. Например, маркировка К1 (15) означает, что изделие относится к классу пожаростойкости К1, и на него во время испытаний воздействовали пламенем в течение 15 минут. Вся необходимая информация содержится в сертификатах, которые приложены к сопроводительным документам каждой партии строительных материалов.

Перед началом строительства необходимо определиться с типом сэндвич-панелей. Но необходимо помнить, что они обеспечивают противопожарную безопасность только при правильном монтаже. Поэтому лучше всего прибегнуть к услугам профессиональных строителей. Если же вы решили справиться своими силами, то необходимо учесть ряд моментов:

1. Теплоизоляционная перегородка должна полностью отделять помещение, в котором расположены нагревательные приборы, от остального пространства.
2. Все стыки должны быть полностью заизолированы при помощи огнестойкого состава.
3. Материал, из которого построено здание, должен быть устойчивым к огню. Следует демонтировать элементы, выполненные из дерева.