Некоторые вопросы пожарной безопасности штукатурных систем наружного утепления фасадов зданий с прим

Некоторые вопросы пожарной безопасности штукатурных систем наружного утепления фасадов зданий с применением полимерных утеплителей

А.В. Пестрицкий, руководитель лаборатории
противопожарных исследований,
ЦНИИСК им. В.А Кучеренко
Область применения в строительстве любой системы, отдельной конструкции, изделия или материала определяется в конечном итоге их пожарно-техническими характеристиками.
Для штукатурных систем наружного утепления фасадов зданий с применением полимерных утеплителей такой характеристикой является класс пожарной опасности, устанавливаемый по результатам огневых испытаний по ГОСТ 30251-2003 "Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны".
Сама проблема пожарной опасности систем наружного утепления в современном отечественном противопожарном нормировании был четко поставлен после дефолта 1998 г., когда в практике строительства возникла необходимость применения эффективных утеплителей, в первую очередь, полимерных, которые по своей химической природе являются пожароопасными материалами. Это, прежде всего, относиться к штукатурным системам, в которых в качестве утеплителя стали использовать пенополистирол и некоторые виды пенополиуретанов, относящихся к горючим материалам. До введения в действие СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений" в СНиП 2.01.02-85* "Противопожарные нормы" в отношении подобных материалов существовала четкая норма, запрещавшая применение для облицовки и отделки фасадов зданий горючих и трудногорючих материалов (в современной терминологии материалы группы горючести Г1 - Г4 по ГОСТ 30244).
Для решения вопроса о возможности пересмотра нормы, принятой в СНиП 2.01.02-85*, требовались проведение серьезных исследовательских работ. В 1996 году по заданию Госстроя России в ЦНИИСК при участии ВНИИПО была разработана "Временная методика натурных огневых испытаний систем наружного утепления", которая была согласована Госстроем и ГУГПС МЧС России. В соответствии с этой методикой с 1999 г. начали систематически проводить натурные огневые испытания наружных систем утепления. Параллельно с проведением натурных огневых испытаний на 3-х этажном фрагменте здания стал разрабатываться среднемасштабный метод испытаний, который в 2003 году был утвержден Госстроем России как ГОСТ 31251-2003 "Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны". В настоящее время огневые испытания навесных фасадных систем проводятся согласно этому ГОСТу, по которым устанавливается класс пожарной опасности системы.
Всего по "Временной методике..." и по вышеуказанному стандарту к настоящему времени испытано 62 штукатурные и навесные фасадные системы.
Таким образом, за истекший период времени накоплен достаточно обширный материал о пожарной опасности различных систем наружного утепления фасадов зданий, а также подходы к их пожаробезопасному применению в строительстве.
В рамках настоящей статьи будут затронуты лишь наиболее важные вопросы, связанные с пожарной опасностью штукатурных фасадных систем с пенополистиролом, решение которых непосредственно влияет на их пожаробезопасное применение в строительстве.
Главным с точки зрения пожарной опасности штукатурных систем, в которых в качестве утеплителя использован плитный пенополистирол, является их потенциальная способность содействовать распространению пожара (его перебросу) на расположенные выше этажи здания, если пламя выходит на фасад здания.

​

Один из механизмов проявления пожарной опасности заключается в том, что при тепловом воздействии огня на фасадную систему происходит термодеструкция пенополистирола с выделением горючих газов. Часть выделившихся газов, диффундируя через слой штукатурки, попадает в факел пламени и сгорает, что значительно усиливает мощность теплового потока и его высоту, и, тем самым, способствует сокращению времени до разрушения остекления вышерасположенного этажа и распространению пожара на этот этаж.
Другой возможный механизм проявления пожарной опасности этих систем заключается в том, что при пожаре декоративно-защитная штукатурка разрушается на большой площади, в результате чего в условиях свободного доступа кислорода из воздуха к пенополистиролу происходит его возгорание с большим выделением тепла и со всеми дальнейшими сопутствующими последствиями. Этот механизм при наших испытаниях не реализовывался, но он известен из зарубежных (американских) источников.
Для обеспечения надёжной и пожаробезопасной эксплуатации штукатурных систем с полистирольным утеплителем необходимо строго выполнять ряд рекомендаций, а именно, всегда применять окантовки оконных (дверных) проёмов и поэтажные противопожарные рассечки из негорючих минераловатных плит. Поведение пенополистирола во внутреннем объеме штукатурной системы в условиях теплового воздействия пожара определяется его пожарно-техническими свойствами:

• начало процесса усадки пенополистирола происходит при температуре 85 - 90°C;
• при температуре 240°C пенополистирол начинает плавиться;
• начало процесса термодеструкции пенополистирола с выделением газообразных продуктов соответствует температуре 280 - 290°C;
• температура возможного воспламенения пенополистирола зависит от вида исходного сырья и может составлять примерно и 220°C, и 360 - 380°C;
• температура возможного самовоспламенения равна 460 - 480°C.

Роль противопожарных поэтажных рассечек и окантовок оконных (дверных) проёмов из негорючих минераловатных плит заключается в том, что:

1. минераловатные рассечки и окантовки обеспечивают крепление декоративно-защитной штукатурки систем утепления на фасаде здания при тепловом воздействии пожара, учитывая низкую температуру начала усадки (85°C) и плавления (240°C) пенополистирола;
2. наличие горизонтальных поэтажных минераловатных рассечек препятствует распространению внутри системы горючих и горячих газов, и тем самым ограничивают область усадки пенополистирола внутри фасадной системы;
3. верхняя окантовка оконных (дверных) проёмов препятствует попаданию расплавленного пенополистирола в факел пламени через оконный проём горящего помещения здания с вышерасположенного вертикального простенка;
4. нижняя окантовка оконного проема горящего помещения препятствует прогреву пенополистирола, расположенного на ниже расположенном простенке (под оконным проёмом горящего помещения), до температуры термодеструкции и, таким образом, исключает попадание горючих газов в факел огня через окно горящего помещения;
5. нижняя окантовка оконного проёма вышерасположенного оконного проема (над этажом пожара) препятствует проникновению горючих газов к оконному проему и попаданию в факел огня через окно горящего помещения;
6. боковые окантовки оконных проёмов препятствуют прогреву пенополистирола, расположенного на горизонтальных простенках, до температуры термодеструкции пенополистирола и, таким образом, исключается попадание горючих газов в факел огня через окно горящего помещения;
7. все минераловатные элементы окантовки оконных (дверных) проёмов обеспечивают не разрушаемость штукатурной системы в этой самой напряженной в тепловом отношении области фасада здания при условии правильного выполнения примыкания штукатурной системы к оконным (дверным) проёмам.

При отсутствии элементов из негорючих минераловатных плит пожарная опасность подобных систем существенно возрастает и возможна реализация второго механизма разрушения штукатурных систем, особенно при применении так называемых полимерных штукатурок, которые содержат до 14% по массе, а иногда и более, полимеров. Действительно, полимерные декоративно-защитные штукатурки при нагревании до температуры, превышающей 240 - 260°C, могут переходить в пиропластичное состояние, сопровождающееся снижением прочностных свойств и разрушением под действием собственной массы.
Минераловатные плиты, применяемые для окантовок и противопожарных рассечек, должны иметь температуру плавления не менее 1000°C, т.к. температура факела на выходе из оконного проема горящего помещения в реальных пожарах может достигать этих значений и даже превышать их. Отсюда следует и обоснование запрещения применения для этих целей стекловолокнистых плит, температура плавления которых не более 550°C.
Для оценки пожарной опасности конкретной штукатурной системы необходимы сведения о пожарно-технических характеристиках пенополистирола, применяемого непосредственно в этой системе. Ведь все перечисленные выше параметры пенополистирола: температура плавления, температура начала термического разложения, температуры возможного воспламенения и самовоспламенения в значительной степени зависят от исходного материала, из которого изготовлен пенополистирол.
Значения этих температур для конкретного типа пенополистирола определяют теплотворную способность единицы массы исходного пенополистирола, и интенсивность его тепловыделения и, в конечном итоге, пожарную опасность данного вида пенополистирола.
Без знания указанных величин оценить пожарную опасность пенополистиролов и, соответственно, пожарную опасность систем утепления с пенополистиролом, не представляется возможным.
Пожаро - технические характеристики пенополистирола могут быть получены при использовании методов термического анализа, два из которых приведены в обязательном приложении А к ГОСТ 31251-2003. С помощью этих методов исследований в настоящее время оценивается возможность применения пенополистиролов, полученных из различного вида сырья, в штукатурных системах утепления, не проходивших ранее огневых испытаний с таким типом пенополистирола.
Сырьевая база для производства плитного пенополистирола, пригодного для применения в фасадных системах, может быть расширена без дополнительных огневых испытаний систем утепления по ГОСТ 31251-2003. Для этого необходимо провести сравнение результатов дифференциально-термического анализа пенополистирола, прошедшего огневые испытания в составе системы утепления, с результатами аналогичного анализа пенополистиролов, изготовленных из других вида сырья.
Кроме того, методы термического анализа, позволяют контролировать пожарно-технические свойства используемого плитного пенополистирола и выявлять случаи смешивания различного сырья при его производстве. Эти же методы позволяют контролировать и составы декоративно-защитных штукатурок, особенно полимерных, содержащих значительное количество горючих органических компонентов.
Однако использование для этих же целей результатов испытаний по определению групп горючести и воспламеняемости, устанавливаемых по ГОСТ 30244 и ГОСТ 30402, представляется достаточно проблематичным.
Особое значение для пожаробезопасного применения штукатурных систем с полистирольным утеплителем имеют термомеханические свойства декоративно-защитных штукатурок и, в частности, их "трещиностойкость". Важность этого фактора связана с тем, что уменьшение трещиностойкости штукатурок сопровождается ростом количества горючих продуктов термического разложения полистирола, которые поступают из внутреннего объёма системы в факел пламени и увеличивают его мощность и высоту. К сожалению, в настоящее время не разработаны методы лабораторных исследований этого параметра, и единственным способом определения его влияния на пожарную опасность систем являются прямые огневые испытания фасадных систем по ГОСТ 31251-2003.
В настоящее время существует достаточно четкое представление о пожарной опасности систем с минеральными и акрилосодержащими штукатурками. Однако полностью отсутствуют сведения о поведении при пожаре систем с силаксановыми и силиконовыми штукатурками. Эти данные могут быть получены только на основе прямых огневых испытаний таких систем.


http://petroperl.ru/nekotorye_voprosy_pozharnoy_bezopasti