8.4. Огнестойкость и пожарная опасность зданий и сооружений

В соответствии с принятой в СНиП 21-01-97 пожарнотехни-ческой классификацией строительные материалы и конструкции характеризуются пожарной опасностью и огнестойкостью. Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью, которая определяется горючестью, воспламеняемо-стью, распространением пламени по поверхности дымообразу-ющей способностью и токсичностью.

Согласно ГОСТ 30244-94, строительные материалы в зависи-мости от значений параметров горючести подразделены на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючесть строительных мате-риалов определяется экспериментально.

Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: Г1(слабогорючие), Г2(умеренно горючие), ГЗ (нормально-горючие), Г4 (сильногорючие), в соответствии с табл. 8.6.

Таблица 8.6. Группы горючести строительных материалов

Группа горючести материалов	Параметры горючести
	Температура дымовых газов, Т °С	Степень повреждения по длине S , %	Степень повреждения по массе Sm,%	Продолжит-ельность самостояте- льного горения tг,с
Г1	≤ 135	≤ 65	≤ 20	0
Г2	≤ 235	≤ 85	≤ 50	≤ 30
Г3	≤ 450	>85	≤ 50	≤ 300
Г4	> 450	> 85	> 50	>300

Воспламеняемость горючих строительных материалов, согласно ГОСТ 30402-96, характеризуется критической (минимальной) повер-хностной плотностью теплового потока (КППТП), при которой возникает устойчивое пламенное горение материалоа В зависимости от этой величины рахзличают три группы воспламеняемости:

В1 (трудновоспламеняемые) — если величина КППТП равна или больше 35 кВт/м²;

В2 (умеренновоспламеняемые) — больше 20, но меньше 35 кВт/м²;

В3 (легковоспламеняемые) — меньше 20 кВт/м². Для поверхностных слоев кровли и полов в том числе ковровых) покрытий, ГОСТ 30444-97 установлены четыре группы горючих строительных материалов по распространению пламени по поверхности:

РП1 (нераспространяющие);

РП2 (слабораспространяющие);

РПЗ (умереннораспространяющие);

РП4 (сильнораспространяющие).

Для других строительных материалов группа распространения, пламени по поверхности не определяется и не нормируется.

По дымообразующей способности горючие строительные материалы, согласно ГОСТ 12.1.044-89, подразделяются на три группы:

Д1 (с малой дымообразующей способностью – Dm ≤ 50 м²/кг);

Д2 (с умеренной дымообразующей способностью – 50 < Dm ≤ 500 м²/кг);

ДЗ (с высокой дымообразующей способностью – Dm > 500 м²/кг)_, где Dm - коэффициент дымообразования, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении и тлении определенного количества материала в условиях специальных испытаний. Его значение определяется по формуле: Dm = (V/ L m) • ln (T o/ T min) (8.4)

где V - вместимость камеры измерения, м³;

L – длина пути луча света в задымленной среде, м;

m – масса образца, кГ;

То,Т min- соответственно, значения начального и конечного светопропускания,%

Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы: Т1 (малоопасные), Т2 (умеренноопасные), ТЗ (высокоопасные), Т4 (чрезвычайно-опасные). Показателем токсичности продуктов горения Нсн50 г м³ согласно ГОСТ 12.1.044-89, является отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в кото-ром образующиеся при горении материала газообразные про-дукты вызывают гибель 50% подопытных животных.

Пожарная опасность строительных конструкций определяется степенью участия их в развитии пожара, в образовании опасных факторов пожара и зависит от пожарной опасности материалов, из которых выполнена конструкция. Различают четыре класса пожарной опасности строительных конструкций: КО (непожаро-опасные); К1 (малопожароопасные); К2 (умереннопожароопас-ные); КЗ (пожароопасные).

Класс пожарной опасности строительных конструкций определяется экспериментально и регламентируется, в соответ-ствии с ГОСТ 30403-95, по наименее благоприятному показате- лю.

В процессе испытания регистрируются параметры, по которым определяется класс пожарной опасности конструкции:

■ температура в огневой и тепловой камерах для определения наличия теплового эффекта;

■ способность к воспламенению газов, выделяющихся при термическом разложении материалов образца;

■ образование горящего расплава.

Под огнестойкостью строительных конструкций понимается их способность в условиях пожара сохранять несущую или ограждающую функции, а также сопротивляться распростра-нению огня, и характеризуется пределами огнестойкости и распространения огня.

За предел огнестойкости строительных конструкций прини-мается время (в часах или минутах) от начала их испытания по стандартному огневому режиму до наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной кон-струкции признаков предельных состояний:

■ потери несущей способности;

■ потери целостности;

■ потерн теплоизолирующей способности.

Потеря несущей способности - обрушение или деформация конструкции, при наступлении которых исключается возмож-ность её дальнейшей эксплуатации.

Потеря целостности - образование в конструкциях сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты сгорания или пламя.

Потеря теплоизолирующей способности определяется повышением температуры на не обогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чем на 180°С по сравнению с темпе-ратурой конструкции до испытания.

Теплоизолирующая способность и потеря целостности учитываются только при оценке огнестойкости внутренних ограждающих конструкций, так как в этом случае имеется потенциальная опасность распространения пожара в смеж-ные помещения.

Фактические пределы огнестойкости строительных конст-рукций определяются испытанием в специальных печах, в огневых камерах которых реализуется стандартный темпе-ратурный режим, характеризуемый аналитической зависимостью вида:

Т_ст= 345• Ig (8 т + 1) + t_о (8.5)

где: т - время горения, мин;

t₀ = 20°С. - начальная температура.

За предел распространения огня принимают максималь­ный размер повреждений в виде обугливания, выгорания или оплавления материала в контрольной зоне образца строитель­ной конструкции, т.е. за границами зоны нагрева. Размер конт­рольной зоны должен быть не менее 0,75 м. Температурный режим в огневых камерах специальных печей выдерживается таким же как и при определении предела огнестойкости. При этом длительность теплового воздействия на образец составляет 15 мин ± 30 с. Результаты измерений размеров повреждений округляют до 1 см в большую сторону.

Для практического применения предел огнестойкости строительной конструкции можно найти по приведенному графику:

Рис. 8.1

Повышение огнестойкости строительных конструкций имеет первостепенное значение, поскольку наибольший ущерб от по- жаров, как правило, наблюдается в зданиях с конструкциями, имеющими недостаточное сопротивление распространению огня.

Каменные и кирпичные конструкции благодаря своей массивно- сти и хорошим теплофизическим показателям обладают высо-ким сопротивлением действию огня в условиях пожара. Так стена из кирпича толщиной 25 см имеет предел огнестойкости, равный 5,5 ч, что вполне отвечает требованиям пожарной безопасности. Напротив, незащищенные металические констру-кции имеют невысокий предел огнестойкости, который опреде-ляется временем их нагрева до критической температуры. Величина критической температуры зависит от вида металла и запаса прочности. Например, при запасе прочности 1,6, критическая температура углеродистой стали составляет 470°С; низколегирован-ных сталей 500 - 550°С; алюминиевых сплавов – 165 - 225°С.

Время нагрева металлической конструкции до критической температуры зависит от приведенной толщины металла ;

õ_пр = F/п (8.6)

где: F -площадь поперечного сечения;

п - обогреваемая часть периметра сечения.

Для стальных конструкций без огнезащиты при б_пр = 0,3 см предел огнестойкости равен 0,12 ч, а при б_пр = 3 см - 0,45 ч, что во многих случаях недостаточно.

Наиболее распространенным способом повышения огнестойкости металлических конструкций является их облицовка несгораемыми материалами с малой теплопроводностью. Традиционной является облицовка стальных колонн кирпичом. Так облицовка в полкирпича обеспечивает защиту колонны в течение 5 ч, а в четверть кирпича - более двух часов. Однако этот прием защиты трудоёмок, увеличи­вает размеры и массу конструкций. Широкое применение для повышения огнестойкости металлических конструкций нашли огнезащитные штукатурки. Они изготавливаются из смеси пористого заполнителя (перлит, вермикулит) и вяжущего (це-мент, гипс, известь, жидкое стекло). Слой штукатурки толщи-ной 25 мм, нанесенный по металлической сетке, повышает пре-дел огнестойкости стальной колонны до 50 мин. Увеличение толщины штукатурки до 50 мм повышает предел огнестойкости колонн до 2 ч. Однако, для этого вида защиты характерно значительное разрушение под действием высокой температуры. На поверхности штукатурки образуются трещины, происходит отслоение отдельных участков поверхности и затем обрушение части штукатурки. Оставшаяся штукатурка становится рыхлой и легко отделяется от граней колонны.

Деревянные конструкции обладают повышенной пожарной опасностью, В случае длительного нагрева воспламенение уже возможно при температуре 130°С. Особенностью горения деревянных конструкций является распространение огня по пустотам. Внутри пустот горение распространяется со скоро-стью более 3 м/мин (для сравнения — скорость распространения горения круглого леса в штабелях равна 0,6—1,0 м/мин), и вместе с тем происходит скрыто. В прослойке, ввиду малого ее объема, при горении возникают очень высокие температуры, тепло аккумулируется и при прогорании панели начинается чрезвычайно интенсивное открытое горение.

Для повышения огнестойкости деревянных конструкций применяют следующие способы их огнезащиты: глубокая пропитка антипиренами, нанесение штукатурки, огнезащитные покрытия, исключение пустот.