Огнезащитные оставы и материалы

Некоторые аспекты применения штукатурных составов для огнезащиты деревян-ных конструкций в монсардном строительстве. [ Лысов В.С., Рекунов С.М. — сентябрь 2008 год.]

Некоторые аспекты применения штукатурных составов для огнезащиты деревян-ных конструкций в монсардном строительстве.

Современные  конструктивные  решения несущего каркаса мансард основываются на использовании конструкций, которые, в большинстве случаев, базируются на применении деревянных стропильных систем, деревянных ферм.

Для этих целей наиболее целесообразными являются легкие конструкции из дерева (пиломатериалов цельного сечения), но имеющие минимальное количество механических рабочих связей.

Широкое применение древесины в мансардном строительстве обусловлено рядом известных положительных свойств:

—  экологичность;
—  лёгкость;
—  дешевизна.

но, вместе с тем, древесина имеет и ряд недостатков, ограничивающих ее применение, среди которых основным является горючесть.

Возгорание древесины может произойти как от открытого источника огня, так и от контакта с нагретыми предметами или с горячими газообразными продуктами. В процессе разогрева древесины до температуры 125º С из нее полностью испаряется вода, после чего разложение продолжается с выделением газообразных горючих веществ. При температуре, превышающей 210º С и наличие открытого источника огня происходит воспламенение, а при температуре 260º С начинается устойчивое длительное горение летучих продуктов разложения древесины с дальнейшим повышением температуры. При температуре превышающей 450ºС пламенное горение древесины переходит в беспламенное горение угля с температурой до 900º С.
Древесина также способна к самовоспламенению при температуре, превышающей 330º С. В условиях длительного нагревания температура самовоспламенения значительно снижается. Это свойство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительных приборов, труб, дымоходов и т.п.). В данном случае должны быть обеспечена такая изоляция от нагревания, чтобы установившаяся, длительно действующая температура не превышала 50º С.
Предел огнестойкости конструкций из древесины определяется временем, за которое несущая способность сечения уменьшается за счет обугливания и прогрева до действующей нагрузки. На скорость обугливания древесины оказывает влияние ее плотность, влажность, условия притока воздуха и температурный режим огневого воздействия. Для элементов с минимальным размером сечения более 120 мм², изготовленных  из воздушно-сухой цельной древесины хвойных пород с влажностью не более 9 процентов скорость обугливания принимается равной 0,8 мм/мин, а для элементов из клееной древесины – 0,6 мм/мин. Для конструкций сечением менее 120 мм²  скорость обугливания для цельной древесины равна 1мм/ мин, а для клееной – 0,7 мм/мин.
Огнезащита деревянных конструкций заключается, таким образом, в переводе древесины в группу трудновоспламеняемых, а еще лучше – трудносгораемых материалов, разрушающихся лишь в зоне непосредственного действия огня и ограниченно распространяющих горение за ее пределами. Наиболее эффективные способы такой защиты — обработка специальными пастами, обмазками, штукатурками, лаками, красками и пропитками.
— Пасты, обмазки, штукатурки – наносятся на поверхность в пастообразном виде, после отверждения защищают от возгорания, но не обладают достаточными декоративными свойствами.
— Лаки и краски. Их огнезащитная эффективность основана на том, что при воздейст-вии высоких температур покрытие вспучивается, образуя теплозащитный экран негорю-чей пены. Обладают достаточными декоративными свойствами.
— Пропитки – водные растворы солей (антипиренов), наносятся на поверхность древесины или вводятся способом  глубокой пропитки под давлением. Обеспечивают защиту деревянных конструкций от возгорания при локальном воздействии огня, например, в условиях возникновения пожара. При этом наблюдается только обугливание материала, которое ограничивается площадью непосредственного контакта с пламенем. Обработку ими необходимо периодически повторять.
В рамках статьи «Доходное место: реконструкция кровли с надстройкой мансарды», опубликованной в журнале «Эволюция кровли» № 3 2007 г. приводится позиция В. Н. Жмарина, исполнительного директора ООО «БалтПрофиль» (Санкт-Петербург), в которой он, ссылаясь на п.7.12 СНиП 21-01-97, п.1.13 СниП 2.08.01-89 п.п. 6.3.2, 6.3.3, 7..1.3 и 7.1.5, где определяются требования к огнезащите по возможности ее периодической заме-ны или восстановления, обеспечению предела огнестойкости не менее R45 и класса пожарной опасности К0 и обязательного применения только конструктивной огнезащиты,  делает вывод о том, что применение дерева в ограждающих конструкциях кровли просто недопустимо.
С этой точкой зрения трудно не согласиться, т.к. все перечисленные варианты повышения огнестойкости деревянных конструкций в той или иной степени возможны лишь при обепечении обозначенных выше условий.
Со своей стороны, на основе накопленного нами опыта в области обеспечения по-жарной безопасности различных строительных конструкций, в том числе деревянных, мы считаем, что решением задачи по огнезащите деревянных, несущих конструкций в ман-сардном строительстве может быть применение легкой огнезащитной штукатурки на основе вспученных вермикулита или перлитового песка  и гидравлического вяжущего, например той, которую выпускает наше предприятие «Технотерм Групп» —  марки «Сотерм».
Конечно, сама по себе идея применения штукатурных составов для огнезащиты де-ревянных конструкций не является чем-то новым. Такой способ огнезащиты, с помощью цементно-песчаной штукатурки, как один из многих, приводится в различной  нормативной литературе.
Однако, ряд причин, в ряду которых некоторые особенности поведения деревянных конструкций в процессе эксплуатации, как то – изменение влажности, коробление, растрескивание и т.п. делают такой способ огнезащиты трудноосуществимым для более широкого использования. Дело в том, что практически все штукатурные покрытия имеют плохую адгезию к древесине и в  процессе эксплуатации деревянных конструкций рас-трескиваются и отслаиваются, что приводит к нарушению целостности огнезащитного покрытия.
Мы считаем, что этих недостатков можно избежать при условии применения  в системе огнезащитного покрытия на основе огнезащитных штукатурок легких ме-таллических штукатурных сеток, за счёт применения которых, могут быть обеспечены высокие эксплутационные характеристики огнезащитного покрытия на весь срок службы деревянных конструкций.
Штукатурки данного типа содержат в своем составе связанную воду, которая в условиях пожара испаряется с поглощением значительного количества тепловой энергии.
Так, при испытаниях огнезащитного покрытия толщиной 30 мм на основе состава  «Сотерм-1М», нанесенного на стальную пластину толщиной 5 мм с условиях стандартно-го пожара (НПБ…), изотерма 100° С (температура водяного пара) достигла поверхности пластины через 40 мин. Естественно предположить, что в силу высокой теплопроводности стали (выше чем у древесин в 200…300 раз) отвод тепла на разогрев стальной конструк-ции происходит значительно быстрее  чем у деревянного аналога, но с другой стороны в составе самой древесины более 50 процентов массы составляют жидкие и газообразные продукты, поглащающие значительное количество тепловой энергии на их испарение и прохождение через микропористую структуру штукатурного покрытия. И как следствие, древесина, в этих условиях начнет обугливаться в результате пиролиза при достижении температуры на ее поверхности выше 300° С. При этом, очевидно, горения и распростра-нения пламени не происходит. Тем самым деревянные конструкции с покрытием из лёгких огнезащитных штукатурок способны сохранять свою несущую способность в услови-ях пожара в течение достаточно длительного времени.
В настоящее время мы проводим эксперментальные работы по оптимизации кон-структивных параметров покрытия и технологии его нанесения.
Необходимо отметить, что некоторым ограничением для широкого применения  в качестве огнезащитных покрытий огнезащитных штукатурных составов является то, что они наносятся с применением мокрых  процессов, что ограничивает их использование при отрицательных температурах.