• Технологии
  • 22.10.2014

Огневые испытания стеновых панелей на основе ЛСТК

Данная статья освещает огневые испытания образцов каркасных стеновых панелей на основе стального оцинкованного каркаса из тонкостенных холодногнутых профилей, с обшивкой из стекломагниевых листов СМЛ и заполнение внутренней и наружной части  целлюлозным теплоизолирующим материалом эковата.

Испытания проводились на экспериментально-испытательном полигоне «Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям РБ» (НИИ ПБИСЧ МЧС РБ) в период с 2011 по 2013 гг.

ЛСТК.jpg

УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ

Испытания опытных образцов стеновых панелей проводились с целью определения предела огнестойкости и класса пожарной опасности представленных образцов по ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования», ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции», СТБ 1961-2009 «Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности». Всего было испытано порядка 12 образцов.

Требования по минимальному пределу огнестойкости к слоистым ненесущим наружным ограждающим конструкциям устанавливает ТКП 45-2.02-142-2011 «Здания, строительные конструкции, материалы и изделия. Правила пожарно-технической классификации»: для зданий всех степеней огнестойкости, кроме I-й, достаточно достижения предела огнестойкости по потере целостности в 30 мин. и класса пожарной опасности К0 (табл. 1).

Частное проектное унитарное предприятие «Моноракурс» при разработке конструкции панелей строительных легких ПСЛ руководствовалось требованиями ТКП 45 3.02 156 2009 «Здания и сооружения, возводимые с применением изделий поэлементной сборки. Правила проектирования и устройства». Предварительная оценка пределов огнестойкости конструкции ПСЛ осуществлялась на основе ТКП 45-2.02-110-2008 «Строительные конструкции. Порядок расчета пределов огнестойкости», п.5.9:

· по несущей способности – «горючесть материалов, из которых выполнена конструкция, не определяет ее предела огнестойкости»;

· по теплоизолирующей способности – «предел огнестойкости слоистых ограждающих конструкций принимается равным сумме пределов огнестойкости отдельно взятых слоев. Увеличение числа слоев ограждающей конструкции (оштукатуривание, облицовка) повышает ее предел огнестойкости по теплоизолирующей способности».

Поэтому, для удобства проектирования с применением ПСЛ, были определены ее составляющие: основная конструкция и защитно-декоративное покрытие.

ris2.jpg

ОПИСАНИЕ ОСНОВНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Для испытаний принята основная конструкция по ТУ BY 690843910.001-2011 с дополнительными слоями в ряде испытаний из сухих штукатурных смесей для защиты целлюлозного утеплителя и наружными защитными обшивками из гипсокартонных листов и стеклоткани для защиты стекломагниевого листа основной конструкции от трещинообразования (рис. 1).

Во всех случаях элементы несущего каркаса были выполнены из холодногнутых оцинкованных С-профилей толщиной 0,75 мм, расставленных с шагом 600 мм. Огневые испытания проводились с внутренней, обращенной в сторону защищаемых помещений, стороны 1 (рис. 2). С целью регистрации изменения температуры слоев, снаружи и внутри испытываемых конструкций были установлены термопары.

tbl1.jpg

* – в случае, когда перекрытие участвует в обеспечении геометрической неизменяемости здания в целом, его следует относить к «несущим элементам здания» с установлением пределов огнестойкости по соответствующей графе настоящей таблицы.

** – в одноквартирных и блокированных жилых домах класс пожарной опасности указанных конструкций не нормируется.

Примечания:

  1. 1. К несущим элементам зданий, относятся конструкции, обеспечивающие общую устойчивость и геометрическую неизменяемость зданий. Сведения о таких конструкциях приводятся проектной организацией в технической документации на здание. К ним, как правило, относятся: несущие стены, рамы и колонны, связи, диафрагмы жесткости, элементы перекрытий и покрытий (фермы, балки, ригели).
  2. 2. В зданиях всех степеней огнестойкости требования по пределам огнестойкости внутренних ненесущих стен и перегородок (за исключением самонесущих), заполнений проемов в строительных конструкциях (дверей, ворот, окон, люков, а также фонарей, в т.ч. зенитных и других светопрозрачных элементов покрытий), не предъявляются, за исключением специально оговоренных случаев.
  3. 3. В зданиях I и II степеней огнестойкости применение в чердачных покрытиях конструкций из материалов класса пожарной опасности КМ5 не допускается.
  4. 4. Деревянные стропила и обрешетка чердачных покрытий зданий (за исключением зданий VII–VIII степени огнестойкости) должны быть выполнены из огнезащищенной древесины II группы по ГОСТ 30219.
  5. 5. Предел огнестойкости внутренних самонесущих стен определяется по трем предельным состояниям – R, E и I.
  6. 6. В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции указан R 15 (RE 15, REI 15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда их предел огнестойкости по результатам испытаний составляет менее R8.
  7. 7. В зданиях всех степеней огнестойкости в качестве несущих элементов здания допускается применять незащищенные стальные конструкции при условии, что температура на элементах конструкций, определенная в соответствии с СТБ 11.05.03, в течение времени, соответствующего требуемому пределу огнестойкости не превысит 500°С.
  8. 8. Скатные ограждающие конструкции мансард следует относить к конструктивному элементу «бесчердачное покрытие», а их минимальный предел огнестойкости принимать по графе «Настилы, в т.ч. с утеплителем» настоящей таблицы.
  9. 9. Сокращение Н.Н. означает, что показатель не нормируется.

Огневое воздействие на 60 мин.

Определение предела огнестойкости проводилось путем испытания огневым воздействием на 60 мин. опытных образцов панелей размером 3,2×3,2?0,19 м без защитного покрытия и усилителей, но с аналогичной расстановкой термопар (рис. 2).

ris3.jpg

По требованию испытательного центра данное огневое испытание проводилось первым по причине открыто высказанных сомнений в огнестойкости данной конструкции, поскольку в ней применены горючие теплоизоляционные материалов со степенями горючести Г2 у эковаты и Г4 у внутренней температуро-влагорегулирующей вставки ТВРВ из экструдированного пенополистирола, расположенной между двумя слоями целлюлозного утеплителя. Обычно в подобных каркасных конструкциях применяют минераловатные утеплители со степенью НГ. Но в мировой практике известно эффективное применение целлюлозного утеплителя в качестве материалов для огнезащиты.

В традиционных конструкциях легких каркасных стен проблема «мостиков холода» решается применением горючих прокладок между обшивкой и металлическим каркасом. Прокладки в таком случае работают только как теплоизоляция. При длительном огневом воздействии они выгорают, образуя полость между обшивкой и каркасом, что ухудшает противопожарные свойства и надежность крепления обшивки. Для решения вопроса высокой теплопроводности металла, снижения «мостиков холода» и как дополнительную защиту тонкостенных профилей от коррозии и огневого воздействия предлагается использование негорючих прокладок толщиной до 3 мм.

В результате обследования испытанных образцов панелей было обнаружено образование защитного слоя, похожего на керамику, на внешней поверхности прокладки, которая контактировала со слоем обшивки со стороны огневого воздействия (рис. 4a). По результатам испытаний на определение предела огнестойкости конструкции было присвоено значение RE45. Достижение требуемого значения E60 для зданий I-й степени огнестойкости, в теории, легко достигается добавлением дополнительного слоя огнестойкого гипсокартона ГКЛО, который добавляет как раз порядка 15 мин.

ris4.jpg

Огневое воздействие на 45 мин.

Определение класса пожарной опасности проводилось путем испытания огневым воздействием на 45 мин. опытных образцов панелей размером 2,5?2,5?0,19 м. Пример показателей термопар при огневых испытаниях приведен на рис. 5.

Датчик Т03 (рис. 5) показал, что первый целлюлозный теплоизоляционный слой начал интенсивней прогреваться только ближе к 18 мин. На отрезке 25–30 мин. при температуре 325°С график приобрел вид прямой. Это значит, что несмотря на продолжение повышения температуры в печи (см. на линии графика Т01, Т02), температура целлюлозного утеплителя перестала повышаться. А с 30 до 36 мин. и вовсе было отмечено падение температуры в среднем на 15°С. Данное явление можно, предположительно, объяснить тем, что в целлюлозном утеплителе начался процесс дегидратации — выделения химически связанной воды из антипиреновых добавок, входящих в состав данного утеплителя (борной кислоты и буры). С 36 мин. Испытаний на поверхности первого целлюлозного слоя начался плавный рост температуры, который после 40 мин. превысил 350°С.

Датчик Т04 показал, что к 24 мин. середина панели прогрелась всего до 50°С, при этом к концу испытаний на 46 мин. Температура центра не превысила 100°С.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ

ris5.jpg

Испытание на 45 мин. по схеме рис. 2а без защитного слоя ГКЛ

Элементы наружной обшивки в сочетании с теплоизоляционным слоем из эковаты толщиной до 50 мм и средней плотностью 55 кг/м³ показали себя как достаточная огнезащита от огневого воздействия длительностью 45 мин.

ris7,8.jpg

Испытание на 45 мин. по схеме рис. 2б с защитным слоем ГКЛ и стеклотканью

Для огнестойкости в 45 мин. достаточно одного наружного слоя из гипсокартонных листов. Применение дополнительного покрытия в виде армирования стеклотканью для предохранения и защиты поверхностей минот трещинообразования показало себя как очень эффективное. В течение 45 мин. Огневого воздействия проявилось активное трещинообразование поверхностного слоя из гипсокартонных листов (рис. 7а). Благодаря армированию из стеклоткани (она находилась под наружным слоем из ГКЛ), которое потемнело, но сохранило целостность, защищаемая поверхность стекломагниевой обшивки осталась без трещин (рис. 7б), а целлюлозный утеплитель только незначительно пожелтел в эпицентре температурного воздействия (рис. 8б). Такой вариант защиты можно было бы считать эффективным, если бы не его более высокая стоимость.

Испытание на 45 мин. по схеме рис. 2б с защитным слоем ГКЛ

Поэтому, последующие испытания проводились только с одним защитным слоем ГКЛ без слоя стеклоткани. По результатам исследований образцов с защитным покрытием только из гипсокартонных листов обнаружено небольшое трещинообразование защищаемой поверхности (стекломагниевого листа СМЛ) в эпицентре огневого воздействия.

В итоге, по результатам испытаний на определение класса пожарной опасности стеновой панели ПСЛ был присвоено максимальное значение К0.

Таким образом, ненесущая наружная стеновая панель ПСЛ на основе стального оцинкованного каркаса из тонкостенных холодногнутых профилей, с обшивкой из стекломагниевых листов СМЛ и заполнением внутренней и наружной части целлюлозным теплоизолирующем материалом эковата соответствует необходимым требованиям пожарной безопасности и может применятся в зданиях любой степени огнестойкости.

АНТОН ДУБАТОВКА,
аспирант Института жилища – НИПТИС им. Атаева С.С.

РОМАН ТВЕРДОХЛЕБОВ,
технический директор ГК «Моноракурс»

Комментарии
Комментариев к материалу пока нет
Оставить комментарий