Сталь по своим характеристикам относится к классу негорючих строительных материалов (класс А1) и при сильном нагревании сама не выделяет тепловой энер­гии. Но в случае пожара из-за своей высокой теплопроводности сталь все же на­чинает очень быстро накаляться, при этом сильно расширяется и при температу­ре около 500°С уже в течение нескольких минут теряет свою статическую проч­ность. Это ведет к непредсказуемому обрушению конструкций и строения в це­лом. Важные со статической точки зрения стальные строительные конструкции, например опоры, балки перекрытия и балки крыши, по этой причине должны быть защищены от воздействия пламени и сильного нагрева с помощью специ­альных мероприятий. Стальные конструкции либо покрываются оболочкой (не­посредственная защита), либо отгораживаются от пламени с помощью установ­ки подвесных потолков (непрямая защита).

10.2.4.4. Противопожарная защита деревянных строительных конструкций

В DIN 4102 строительные материалы, включая древесину и древесные материа­лы, в зависимости от своего поведения при воздействии пламени классифициро­ваны по различным группам строительных материалов (табл. 10.10). Несущие и герметизирующие помещение конструкции проверяются в соответствии с этим стандартом и подразделяются по классам огнестойкости (табл. 10.11). Строитель­ными конструкциями, выполненными из древесины, могут быть, например, опо­ры, перекрытия по деревянным банкам, стропильные фермы, склеенные из сло­ев досок стропильные фермы для больших залов, легкие межкомнатные перего­родки, внутренняя настенная облицовка, наружная и потолочная обшивка, две­ри и лестницы.

При отнесении строительного материала к определенному классу решаю­щим критерием является воспламеняемость и распространение пламени, при отнесении строительного материала к классу огнестойкости играет роль время прогорания строительной конструкции насквозь, то есть от одной стороны до другой, и ее прочность в случае пожара. На поведение древесины и деревянных конструкций при воздействии пламени влияет порода древесины, конструкция элемента, а также химические защитные мероприятия, причем эти факторы за­частую обеспечивают достаточное защитное действие только в совместной ком­бинации (рис. 10.33).

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

В отличие от стали или железобетона древесина является горючим материалом. Несмотря на это, деревянные конструкции соответствующей толщи­ны могут достигать длительности огнестойкости от F 30 В до F 60 В. Древесина имеет особенное свой­ство — ее поверхность обугливается при воздей­ствии пожара. Этот слой древесного угля на наруж­ной зоне строительной конструкции образует за­щитный слой, который заметно замедляет дальней­шее выгорание древесины. Благодаря низкой скорости выгорания примерно 3,5 см в час на по­верхности строительной конструкции и низкой теплопроводности древесины прочность и несущая способность конструкции сохраняются относи­тельно длительное время; изменение несущей спо­собности также существенно зависит от попереч­ного сечения.

Кроме этого, в отличие от стали древесина име­ет следующее преимущество: в случае пожара по характерному хрусту и треску можно предсказать обрушение строения, что при тушении пожара и

проведении спасательных работ может иметь жизненно важное значение. При сгорании древесины благоприятным фактором также является то, что при этом не выделяется никаких опасных для жизни газов и что уровень образования дыма остается в пределах допустимой величины.

Для ограничения воспламенения древесины и распространения пламени по деревянным строительным конструкциям могут использоваться предупредитель­ные меры противопожарной защиты. Прежде всего сюда относятся материаль­но-технические, строительно-конструктивные и химические мероприятия.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ И СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Благодаря выбору подходящей породы древесины, а также строительно-кон­структивным мероприятиям опасность воспламенения древесины и скорость рас­пространения пламени по деревянным строительным конструкциям могут быть существенно снижены, что сделает деревянные конструкции надежнее и безопас­нее с точки зрения противопожарной защиты. Это действует также в том случае, если деревянные строительные конструкции не классифицированы по DIN 4102.

Опасность воспламенения и быстрота сгорания могут быть существенно снижены за счет выбо­ра подходящей породы древесины и конструктивных мероприятий.

• С увеличением плотности древесины воспламеняемость и скорость сгорания древесины сни­жаются.

• Трещины облегчают выделение газа и благоприятствуют доступу пламени и кислорода воз­духа внутрь древесины. Кроме этого, трещины увеличивают соотношение площади поверх­ности к объему древесины. Поэтому необходимо применять древесину без трещин и мало склонную к трещинообразованию.

• Гладкая поверхность древесины со скругленными углами и кантами уменьшает соотноше­ние площади поверхности к объему древесины и тем самым затрудняет возгорание.

• Устойчивость деревянных конструкций тем выше, чем больше площадь поперечного сече­ния деревянного элемента.

• Поверхности большого формата и горизонтально расположенные облицовки оказывают пла­мени большее сопротивление, чем маленькие поверхности и вертикально расположенные облицовки.

• Деревянные строительные конструкции могут быть эффективно защищены с помощью обли­цовки негорючими материалами или покрытиями из штукатурки, легких строительных пане­лей из древесной шерсти и гипсокартонных плит, но при этом такие конструкции маскируют древесину.

ХИМИЧЕСКИЕ ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Древесина и древесные материалы толщиной более 12 мм благодаря примене­нию допустимых огнезащитных средств (антипиренов) могут быть сделаны «трудновоспламеняемыми». Обычная древесина классифицируется как «нор­мально воспламеняемая». В древесностружечные плиты при их производстве добавляются антипирены в форме порошков или растворов. Отнесение панель­ных строительных материалов к классу материалов согласно DIN 4102 в таком случае зависит от вида добавленного защитного средства, его количества и рас­пределения в материале.

Проверенные и допущенные к применению соответствующим органом огне­защитные средства наряду с другими негорючими и трудновоспламеняемыми строительными материалами приведены в «Перечне контрольных знаков для не-

Материал горит в том случае, когда доля горючего вещества, количество имеющегося кислорода и величина подводимой энергии воспламенения на­ходятся в определенной пропорции.

горючих строительных материа­лов, трудновоспламеняемых стро­ительных материалов и текстиль­ных изделий, огнезащитные сред­ства для строительных материалов и текстильных изделий», изданном Германским институтом строи­тельной техники.

Применяются пенообразую­щие антипирены, огнезащитные соли, противопожарные панели и специальные системы прозрачных лаков. С помощью этих химичес­ких средств древесина становится трудновоспламеняемой, но не пе­рестает быть горючей.

Пенообразующие антипирены (рис. 10.35) состоят из неоргани­ческих и органических компонен­тов, комбинированных в основном из термореактивных пластмасс. В них почти всегда добавляется со­единения аммония. Наносимое в виде покрытия защитное средство может содержать красящие пиг­менты или быть бесцветным. При воздействии прямого пламени или при тепловом воздействии темпе­ратурой около 200°С в процессе разложении этого средства образу­ется защищающий древесину теп­лоизолирующий, трудновоспламе — няемый слой пены толщиной от 10 до 30 мм.

Слой пены является теплоизо­лирующим слоем, который защи­щает древесину от доступа кисло­рода и благодаря низкой теплопро­водности также от проникающего тепла. Таким образом, температу­ра разрушения древесины достига­ется через больший промежуток времени, и замедляется выделение горючих газов. Кроме этого, при

образовании пены выделяются негорючие газы, которые перемешиваются с го­рючими газообразными продуктами разложения древесины, а также с воздухом.

Использование пенообразующих антипиренов, как правило, ограничивается сухими внутренними помещениями. Воздействующей время от времени на за­щитный слой высокой влажностью воздуха можно пренебречь, если защитный слой защищен специальным лаковым слоем.

Для стальных конструкций существуют образующие изоляционный слой за­щитные средства, предназначенные для применения при различных погодных воздействиях. Защитное действие в данном случае соответствует классификации F 30 до F 90 в соответствие с DIN 4102. Покрытие, нанесенное на стальную кон­струкцию, выполняет тройную функцию: обеспечивает противопожарную защи­ту, защиту от коррозии и дает возможность окрашивания в индивидуальный цвет.

Огнезащитные соли состоят прежде всего из фосфатов и сульфата аммония. Для достижения фунгицидного действия в них необходимо добавить SF — или HF — соли. Огнезащитные соли оказывают свое действие следующим образом: отводят тепло в процессе плавления и способствуют образованию расплавленного слоя на поверхности древесины, обеспечивают выделение негорючих газов, а также содействуют обугливанию древесины.

Огнезащитные соли защищают древесину изнутри, поэтому они должны как можно глубже проникнуть в древесину. Применение огнезащитных солей огра­ничено сухими внутренними помещениями.

Противопожарные панели состоят из содержащих воду силикатов калия или натрия, которые удерживаются с помощью стекловолокна или проволочной сет­ки. Противопожарные панели являются ненесущими конструкциями. Поэтому они должны быть закреплены на несущем каркасе с цельной поверхностью, чаще всего панели наклеиваются (рис. 10.34).

Как только на противопожарные панели действует температура от 150 до 250°С, на поверхности панели толщиной около 2 мм образуется теплоизолирующий слой пены толщиной от 2 до 15 мм. Пена связывает тепло благодаря испарению воды, способствует обугливанию древесины и в качестве теплоизолирующего слоя удер­живает тепло от проникновения в древесину. Из-за этого в древесине образуется меньшее количество горючих газов. Установленные в стыках силикатные про­слойки вспениваются под воздействием тепла и таким образом препятствуют в течение некоторого времени проникновению пламени, дыма и тепла. При этом вспенивание полос противопожарных панелей и тем самым быстрота закрыва­ния стыка ускоряются посредством встроенных алюминиевых полос, так как алю­миний очень хорошо проводит тепло.

ЗАДАНИЯ

1. Наружные стены и крыши дома необходимо изолировать от проникновения через них тепла. Предложите несколько вариантов конструкции для решения этой задачи.

2. Опишите строение одно — и двухоболочковой стены, которая обеспечит необхо­димую звукоизоляцию между жилыми и рабочими помещениями.

3. Сравните строение и принцип действия звукопоглощающих конструкций, кото­рые поглощают высокие, средние и низкие тона.

4. Как строительные материалы и конструкции классифицируются по характерис­тикам их горения в соответствии с DIN 4102?

5. Что понимают под огнестойкостью строительной конструкции, выраженной в минутах?

6. Какие конструктивные и химические защитные мероприятия можно применять для защиты деревянных строительных конструкций от пожара?