21.11.2006

Методы достижения пожаробезопасности зданий

Огонь, сопровождающий человечество на протяжении всей истории, несет не только тепло и комфорт. По официальным данным МЧС России, в 2004 году произошло более 231 тыс. пожаров, причем их основная доля (более 70%) приходилась на жилой сектор.

Закономерен вывод: пожар – отнюдь не редкое явление. Напротив, это бедствие может коснуться каждого. Важно понять, что возникновение пожара проще предупредить, чем ликвидировать его последствия. Именно поэтому необходимо уделять самое пристальное внимание повышению пожаробезопасности зданий, в особенности жилого и общественного назначения.

Огнезащита в действии

Для решения задачи эффективной огнезащиты и предупреждения возгорания нужно, прежде всего, знать, как начинается пожар, как огонь распространяется, какие опасности возникают при пожаре и как свести негативные факторы к минимуму. Основные причины пожара известны - неосторожное обращение с огнем (47,5% общего числа случаев) и нарушение правил эксплуатации электрооборудования (20,4%).

Основной путь распространения огня – кабелепроводы и вентиляционные каналы (раскаленный воздух способен вызвать возгорание в соседних помещениях). Немногие знают, что при пожаре опасен не только открытый огонь, но и продукты горения (угарный газ и прочие токсичные соединения). Также одна из основных опасностей пожара в здании – снижение прочности и обрушение несущих конструкций (металлических, железобетонных) под воздействием открытого пламени и высоких температур. Как показывает практика, люди при пожаре гибнут в основном не от ожогов, а от травм, связанных с обрушением перекрытий, и удушья.

Все существующие методы огнезащиты можно достаточно четко разделить на активные и пассивные. Попробуем проанализировать их эффективность и особенности конкретных огнезащитных решений.

Активная огнезащита
Активная огнезащита – это комплекс мер для скорейшего обнаружения и ликвидации очага возгорания. В соответствии с существующими сегодня нормами российского законодательства (СНиП 2.01.02-85 "Противопожарные нормы" и ГОСТ 12.1.004 "Пожарная безопасность") противопожарная защита должна достигаться применением систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения, средств противодымной защиты, а также устройств, обеспечивающих ограничение распространения пожара.

Автоматические системы объемного пожаротушения позволяют непосредственно воздействовать на очаг возгорания в самом его зарождении. Системы работают на принципе ручного, электрического и пневматического пуска. Пожалуй, наиболее надежны сегодня системы, которые приводятся в действие пожарными датчиками (на нагрев и задымленность) и обеспечивают оперативное тушение очага возгорания без участия человека.

Системы пожаротушения делятся, прежде всего, по используемому огнетушащему веществу:
- газовые смеси (СО2, аргон, азот, фреоны);
- вода;
- вода с пенообразователями;
- порошки специального химического состава;
- аэрозольные системы;
- системы тонкодисперсной воды.

Самым распространенным средством пожаротушения в силу дешевизны и эффективности по-прежнему является вода. Однако традиционные водяные системы пожаротушения хоть и очень надежны, но имеют ряд недостатков.

Проблема состоит в том, что они потребляют огромное количество воды, так что их использование требует наличия емкостей и резервуаров. Кроме того, обычное распыление вызывает затопление помещения, что приносит большие убытки, особенно в современных зданиях, переполненных электрокабелями и сложной оргтехникой.

Новые технологии тушения пока медленно внедряются в практику. Применение безводных средств ограничено по ряду соображений – порошковые, газовые, аэрозольные системы хотя и обладают очень высокой эффективностью, но дороги и небезупречны с точки зрения экологии. В настоящее время все более популярным становится метод тушения тонкораспыленной водой (ТРВ) с помощью микрокапель величиной менее 200 микрон – метод более экономичный и эффективный, чем обычное разбрызгивание.

Пассивная огнезащита
Помимо высокотехнологичных и, зачастую, дорогостоящих автоматических систем пожаротушения существуют решения, называемые пассивной противопожарной защитой. В первую очередь, они основаны на использовании материалов, предотвращающих возгорание и препятствующих распространению огня, повышающих огнестойкость металлических строительных сооружений, инженерных систем и конструкций из древесины, бетона, железобетона.

Наиболее простые в реализации способы повышения огнестойкости строительных конструкций и элементов внутренней отделки основаны на пропитке защищаемых поверхностей специальными огнезащитными составами (пропитки, краски и лаки) и огнестойкими штукатурками.

Антипиреновые пропитки (например, соли борной кислоты, соли фосфорной и кремниевой кислот: диаммоний фосфат, аммофос, сернокислый аммат) препятствуют горению и тлению защищаемого материала. Пропитки предназначены, в основном, для обработки древесины и тканей.

В отличие от пропиток, лаки и краски не проникают в структуру материала, а создают огнезащитное покрытие. Рекомендуемая толщина слоя краски - не менее 200 мкм. В качестве основания под краску могут использоваться огнестойкие герметики, пасты, шпаклевки и штукатурные растворы на основе жидкого стекла, строительного гипса, глиноземистого цемента и т.п. Толщина слоя огнезащитных паст обычно не превышает 0,5 - 1 см, штукатурок - 2-4 см.

Следует отметить, что антипиреновые пропитки и лаки имеют определенный срок действия, так что деревянные конструкции по истечении этого срока должны обрабатываться повторно.

Также широко применяются огнезащитные конструкции (экраны) или покрытия на основе негорючих теплоизолирующих и теплопоглощающих материалов. Огнезащитное действие экранов основано на их высокой огнестойкости и сохранении свойств и структуры при высоких температурах. Наиболее распространены экраны на основе перлита, вермикулита и изоляции на основе каменной ваты.

Вспученный вермикулит - материал, полученный путем измельчения и кратковременного обжига в печах природного вермикулита. Применяется при производстве теплоизоляционных изделий, в качестве заполнителя для вермикулитбетонов и добавок в декоративные штукатурные растворы.

Вспученный перлит получают путем измельчения и обжига перлита, обсидиана и других вулканических горных пород стекловидного строения. На основе его смеси с вяжущим веществом получают растворные и бетонные смеси, из которых формируют теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы, сегменты, кирпич) или выполняют теплоизоляционные, звукопоглощающие и декоративные штукатурки.

Основной компонент каменной ваты – волокна, получаемые из расплава горных пород базальтовой группы. Высокое качество получаемых волокон обеспечивает малый коэффициент теплопроводности, что весьма важно для огнезащитных материалов. Поскольку температура плавления волокон - более 10000 °С, изоляция из каменной ваты позволяет долгое время сдерживать распространение огня и разрушение строительных конструкций. Также важно отметить, что благодаря хаотичному расположению волокон, огнезащитные изделия из каменной ваты сохраняют свою структуру даже под воздействием высоких температур.

Защита строительных конструкций

Огнезащита несущих строительных конструкций позволяет решить, пожалуй, наиболее важную проблему – увеличить предел их огнестойкости и тем самым несущую способность конструкций, предотвратить экономические и - что важнее всего - человеческие потери.

Следует сказать, что конкретные способы пассивной огнезащиты зданий напрямую зависят от материалов, использованных при строительстве.

Например, огнезащита деревянных конструкций имеет ряд особенностей. В соответствии с противопожарными нормами, деревянные строения, предназначенные для пребывания в них людей, должны быть в обязательном порядке обработаны специальными огнезащитными составами. Традиционный способ снизить опасность возгорания – обработка древесины огнезащитными составами. Это наименее затратное решение, широко применяемое, например, в дачном строительстве.

Кирпичные конструкции зданий в большинстве случаев не нуждаются в дополнительной защите: они длительное время могут выдерживать температуру до 900 °С. В то же время огнестойкость бетонных и железобетонных стен, широко распространенных в строительстве, зависит от ряда факторов, в том числе от толщины защитного слоя и вида теплоизоляционного заполнителя. Наиболее распространенным способом дополнительной защиты является использование несгораемых противопожарных плит на основе каменной ваты, керамзита, вермикулита и перлита.

Металлические конструкции (из стали, чугуна и алюминиевых сплавов) наиболее уязвимы во время пожара. Металлы плохо переносят высокие температуры и действие огня. Они быстро нагреваются и снижают прочностные свойства. В частности, фактический предел огнестойкости стальных конструкций составляет от 6 до 24 минут, в то время как минимальные значения требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций составляют от 15 до 120 минут.

Для повышения огнестойкости металлических конструкций применяются такие традиционные методы огнезащиты, как обработка специальными составами, обетонирование, оштукатуривание цементно-песчаными растворами, использование кирпичной кладки.

Помимо этого в практике строительства получают все большее распространение прогрессивные способы, основанные на применении облегченных облицовочных элементов, изготовленных из каменной ваты, вермикулита, гипса, перлита и различных комбинаций этих материалов (создание огнезащитных экранов). Основная функция плит состоит в том, чтобы в течение определенного времени не позволять балке нагреться до критической температуры +500 °С. Этого времени должно быть достаточно для эвакуации людей. В зависимости от толщины защитного слоя обеспечивается предел огнестойкости стальных конструкций от 45 до 120 минут.

Для устройства огнестойкой изоляции вентиляционных каналов и криволинейных поверхностей могут применяться гибкие маты из каменной ваты с сетчатой оплеткой или с покрытием стекловолокнистой тканью или алюминиевой фольгой. Для противопожарной изоляции конструктивных элементов трубчатого сечения можно применять цилиндры из вспененного стекла или каменной ваты. Цилиндры из каменной ваты зачастую более предпочтительны, поскольку выдерживают почти вдвое большую температуру (до 650 °С).

Очень важный фактор, влияющий на повышение пожаробезопасности здания в целом - обеспечение огнестойкости инженерных сетей. Как уже упоминалось, в условиях развивающегося пожара инженерные сети – наиболее уязвимое место и один из основных путей для распространения огня. Горючие оболочки электрических кабелей могут способствовать быстрому распространению пламени.

Для повышения огнестойкости кабелей и кабелепроводов также применяются цилиндры и гибкие маты из каменной ваты, огнезащитные составы и штукатурки.

Огнезащита светопрозрачных конструкций

Стекло – негорючий материал, но остекленные строительные конструкции с точки зрения пожаробезопасности имеют ряд недостатков. Они отчетливо проявляются при использовании стандартных листовых стекол, предел огнестойкости которых крайне мал (всего несколько минут).

Для повышения огнестойкости оконных конструкций существует ряд, решений, среди которых наиболее интересное - стеклоблоки со вспенивающимся пожаростойким заполнением, прошедшие сертификацию и все необходимые испытания в России.

Огнестойкий стеклоблок представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких слоев флоат-стекла, разделенных воздушными промежутками. На стекла нанесена прозрачная полимерная композиция. Листы по периметру склеены между собой полимерным материалом, а швы загерметизированы высокотемпературным герметиком. При огневом воздействии на одну из сторон стеклоблока происходит разогрев стекла. При температуре 200 °С начинается вспенивание полимерной композиции, ее помутнение. При этом в случае образования в первом стекле трещин, они герметизируются вспенивающимся вспененным слоем (при нагревании его объем увеличивается в 5-10 раз).

Образовавшийся вспененный слой отсекает тепловое воздействие на второе стекло. При дальнейшем разогреве начинают вспениваться полимерные слои на втором и следующих стеклах, защищая от теплового воздействия третье и последующие стекла, а вспененный слой на первом стекле чернеет и делает блок абсолютно непрозрачным как в видимой, так и в инфракрасной области спектра. За счет этого второе стекло и последующие стекла, не получая тепловой энергии, не разрушаются и локализуют тепловой поток и дым.

Итак, основные принципы повышения пожаробезопасности здания любого назначения остаются неизменными. Прежде всего, это использование негорючих конструкционных и отделочных материалов, создание барьеров на пути возможного распространения огня и мероприятия по повышению огнестойкости всех элементов здания. Разумеется, не стоит забывать и о современных системах оповещения и пожаротушения.


Материал предоставлен компанией ROCKWOOL Russia