Ежедневно возникающие пожары наносят значительный ущерб государственному и частному имуществу. Но еще более тяжелыми являются потери жизни и здоровья людей. Для обеспечения безопасности людей, надежности предприятий и рабочих мест и сохранения материальных ценностей были изданы многочисленные законы, предписания и распоряжения по противопожарной безопасности.
Поэтому строительные предписания содержат требования пожарной безопасности, предъявляемые как к используемым в постройке строительным материалам, так и к различным конструкциям здания. Обычно различают огнестойкость строительного материала и характеристику горения строительной конструкции, которая, как правило, состоит из нескольких строительных материалов.


Огнестойкость строительных материалов


Строительные материалы при воздействии пламени ведут себя по разному в зависимости от своего типа. Различают горючие и негорючие строительные вещества. Последние классифицируются на трудно воспламеняющиеся, нормально воспламеняющиеся и легковоспламеняющиеся строительные материалы. Принадлежность строительного материала к соответствующему классу может быть обозначена с помощью маркировки на самом материале или его упаковке.
Отдельные строительные материалы, которые применяются в соединениях, например клеевых или винтовых, также должны пройти испытания в соединении, так как нет гарантии того, что соединение материалов будет иметь те же свойства по огнестойкости, что и отдельные компоненты соединения.

Огнестойкость строительных конструкций

Строительные конструкции классифицируются в зависимости от характеристик своего горения по классам огнестойкости. Различают класс огнестойкости F для стен, перекрытий, опор, балок и лестниц, класс W для ненесущих наружных стен, парапетов и дымовых зонтов, класс Т для дверей, ворот, откидных крышек и рольставен, G для остекления и L для воздуховодов.
Огнестойкость строительных конструкций в минутах определяется с помощью испытания на пожаробезопасность. То есть отнесение стены в класс огнестойкости обозначает, что при испытании на пожаробезопасность до сквозного проникновения пламени сквозь стену прошло минимум 120 минут и что стена выдержала относящийся к испытанию контроль прочности. Кроме этого, классы огнестойкости для строительных конструкций групп F и W содержат данные о горючести строительных материалов.

Критериями для европейской классификации огнестойкости являются:
R - сохранение несущей способности и устойчивости,
I - соблюдение предельной температуры поверхности,
S - ограничение проникновения дыма,
М - повышенная механическая прочность (ударная нагрузка),
Е - сохранение герметичности помещения,
W - ограничение проникновения теплового излучения,
С - самозакрывающийся (двери для защиты от огня и/или дыма)


Огнестойкость в минутах составляет минимум 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 240 или 360.
Если при испытании на пожаробезопасность, например, несущей конструкции проверяются несколько различных критериев, то при классификации результаты испытаний должны суммироваться.

Пример: Строительная конструкция при испытании на пожаробезопасность сохраняет несущую способность в течение 155 минут, функции по герметизации помещения - в течение 115 минут и требуемую теплоизоляцию - в течение 42 минут, в том числе под действием ударной нагрузки.

Противопожарная защита стальных строительных конструкций

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).


Противопожарная защита деревянных строительных конструкций

Строительные материалы, включая древесину и древесные материалы, в зависимости от своего поведения при воздействии пламени классифицированы по различным группам строительных материалов. Несущие и герметизирующие помещение конструкции проверяются в соответствии с этим стандартом и подразделяются по классам огнестойкости. Строительными конструкциями, выполненными из древесины, могут быть, например, опоры, перекрытия по деревянным балкам, 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.

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.
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 в таком случае зависит от вида добавленного защитного средства, его количества и распределения в материале.
С помощью этих химических средств древесина становится трудновоспламеняемой, но не перестает быть горючей.
Пенообразующие антипирены 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, трудновоспламеняемый 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. 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 не несущими конструкциями. Поэтому они должны быть закреплены на несущем каркасе с цельной поверхностью, чаще всего панели наклеиваются.
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.