О материалах и конструкциях огнезащитных систем ТехноНИКОЛЬ рассказывает профессор МГСУ А.Д. Жуков.
Ведущие производители минеральной ваты из горных пород и гипсосодержащих изделий внедряют системы огнезащиты с середины 90-х годов. В этом направлении работают службы технической поддержки компаний РОКВУЛ, Сен Габен Строительная продукция Рус, КНАУФ, ТехноНИКОЛЬ, КРОЗ и др.
Рис. 1. Огнезащитные системы
В 2010-12 годах ГК ТехноНИКОЛЬ разработаны системы огнезащиты строительных конструкций (рис.1), дверей, воздуховодов. Система огнезащиты железобетонных плит перекрытия предназначена для повышения предела огнестойкости железобетонных плит перекрытий до 4 ч (REI 180-240). В состав системы входит плита огнезащитная (плотность 100 кг/м3) и крепеж - металлические анкера MUNGO. Система огнезащиты стальных конструкций предназначена для повышения предела огнестойкости стальных несущих конструкций. Предел огнестойкости системы составляет от 60 до 240 мин (R60- R240). В состав системы входят плита огнезащитная (плотность 145 кг/м3) и клей – Кнауф «Флексклебер».
Система огнезащиты металлоконструкций
Металлические несущие конструкции очень быстро нагреваются и уже через 15-45 мин пожара несущая способность конструкции снижается в 2 раза. Фактические пределы огнестойкости металлических конструкций зависят от приведенной толщины металла и действующих напряжений и составляют до 50 мин, в то время как в нормативных документах к таким конструкциям предъявляются требования по огнестойкости до 240 мин. Задача системы огнезащиты – создать на поверхности металла теплоизолирующий экран, который будет защищать от высоких температур и непосредственного воздействия огня в течение длительного времени, а металлоконструкция будет сохранять несущую способность.
Рис. 2. Огнезащита металлоконструкций:
1 – плита огнезащитная для изоляции конструкциииз металла ТЕХНОНИКОЛЬ; 2 – клей Флексклебер; 3 – стальные гвозди для дополнительной фиксации
Огнезащитная система ТехноНИКОЛЬ (рис.2) состоит из плиты огнезащитной для изоляции конструкции из металла ТЕХНОНИКОЛЬ и клея на цементной основе – КНАУФ- Флексклебер.
Плита огнезащитная для изоляции конструкции из металла ТЕХНОНИКОЛЬ
Плотность, кг/м3 145
Теплопроводность при 10 °C, Вт/(м?°C) 0,033
Теплопроводность при 25 °C, Вт/(м?°C) 0,035
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации, кПа 30
Длина х ширина х толщина, мм 1200х(600, 1200)х(30-200)
Клей эластичный КНАУФ-Флексклебер TM. Модифицированный силикатный клей, предназначенный для фиксации огнезащитных плит к металлоконструкции, а также между собой. Температура применения клея должна быть выше +5 оС. Перед нанесением клей следует тщательно перемешать до однородной массы в течение 2-3 мин. Время высыхания клея в зависимости от температуры окружающего воздуха и влажности может составлять от 3 до 12 ч.
Рис. 3. Огнестойкость стальных конструкций с огнезащитой из минераловатных плит ТЕХНО марки «Плита огнезащитная для изоляции конструкций из металла ТЕХНОНИКОЛЬ» при tкр=500 °С
Расчёт предела огнестойкости стальных конструкций производится по признаку потери несущей способности в нагретом состоянии – R (по классификации ГОСТ 30247.0-94). Требуемый для данной металлической конструкции предел огнестойкости достигается посредством подбора соответствующей толщины плит (рис.3) для огнезащиты конструкций из металла ТЕХНОНИКОЛЬ в зависимости от приведенной толщины металла (при нормативном значении критической температуры 500 °С по НПБ 263-97). Приведенная толщина металла необходима для предоставления сложной геометрии двухмерной конструкции в одном измерении. Она вычисляется по формуле:
?пр=S/П, где:
S – площадь поперечного сечения металлической конструкции, мм2 (определяется по сортаменту металла или расчетным путем); П – обогреваемая часть периметра конструкции, мм.
Монтаж системы огнезащиты металлоконструкций
Поверхность защищаемой стальной конструкции должна быть сухой без следов масла и прочих компонентов (рис.4). Раскрой плит осуществляется ножом либо другим инструментом, подходящим для резки минераловатных плит.
Рис. 4. Последовательность монтажа:
а – подготовка поверхности защищаемой стальной конструкции; б – подготовка дополнительных монтажных
элементов; в – подготовка металлоконструкции для монтажа основной облицовки; г – монтаж основной облицовки
Дополнительные монтажные элементы должны иметь следующие геометрические размеры: ширину от 80 до 100 мм, толщину от 30 до 50 мм (в зависимости от размеров двутавра). Длина элемента определяется расстоянием между полками двутавра, так как вставка должна идеально входить в распор.
На предварительно заготовленные вставки наносится слой клея Флексклебер минимальной толщиной 2 мм. Вставки устанавливаются в распор между полками двутавра. При этом вставки должны выступать за концы фланцев на 2-3 мм. Расстояние между вставками не должно превышать 1000 мм. Если высота двутавра (h) более 500 мм, то вставки устанавливаются на расстоянии 500-700 мм друг от друга.
На смонтированные и схватившиеся вставки наносится клей для монтажа основной облицовки. Со стороны полок двутавра основная облицовка приклеивается на клей и фиксируется дополнительно гвоздями. Стыки промазываются клеем Флексклебер TM. После высыхания гвозди удаляются.
Системы огнезащиты железобетонных перекрытий
Основной причиной разрушения железобетонных конструкций под действием огня является быстрый прогрев бетона и армирующих элементов плиты, вследствие чего возникает потеря целостности конструкции.
Рис. 5. Огнезащита железобетонных перекрытий:
1 – анкерный элемент MUNGO MIDS; 2 – плита огнезащитная для изоляции конструкций из бетона
Огнезащиты плиты крепятся к железобетонной плите перекрытия (рис.5) при помощи стальных анкерных элементов MIDS. Плиты толщиной 60 мм с использованием анкерных элементов MIDS обеспечивают для пустотной плиты ППС 60-12-8 (толщина защитного слоя бетона 22 мм) предел огнестойкости 240 мин.
Плита огнезащитная для изоляции конструкции из бетона ТЕХНОНИКОЛЬ
Плотность, кг/м3 100
Теплопроводность, Вт/(м?°C) при 10 °C 0,034
Теплопроводность, Вт/(м?°C) при 25 °C 0,036
Теплопроводность при условиях эксплуатации А 0,044
Теплопроводность при условиях эксплуатации Б 0,047
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации, кПа 20
Длина х ширина х толщина, мм в упаковке – 1200х(600,1200)х(60-200)
Рис. 6. Анкерный элемент и шайба
MUNGO MIDS – анкерный элемент (рис.6), основой конструкции которого является специальным образом свернутый стальной оцинкованный лист, образующий пружину в поперечном сечении. MIDS удерживает нагрузку за счет сил трения, образуемых в результате распрямления пружины в базовом материале и частичного упора по поверхности стержня анкера. В комплекте используется шайба MDB (оцинкованная или стальная) диаметром диска 80 мм и диаметром отверстия 14,5 мм.
Таблица 1. Параметры анкерного крепления
Монтаж системы огнезащиты железобетонных конструкций
Рис. 7. Последовательность монтажа
а – подготовка поверхности железобетонной плиты перекрытия; б – выбор длины анкерного элемента; в – подготовка отверстий для крепежа; г – установка крепежа
Железобетонную плиту очищают от неровностей, мешающих плотному прилеганию минераловатной плиты (рис.7). Раскрой минераловатных плит осуществляется ножом или ножовкой. Подбор нужной длины металлического анкерного элемента MIDS осуществляется в зависимости от толщины теплоизоляционного слоя по табл.2
Таблица 2.Определение длины анкера
Подготовка отверстий для крепежа осуществляется с помощью перфоратора. Глубина отверстий 40-50 мм. Количество крепежа на 1 плиту размером 1200х600 мм составляет 5 шт. В подготовленные отверстия устанавливают анкерные элементы с надетыми на них шайбами, которые забиваются молотком до полного прижатия минераловатной плиты к основанию.
Система огнезащиты дверей
При строительстве жилых и общественных зданий особое внимание стоит уделить дверям, так как они могут значительно замедлить распространение огня между помещениями. Противопожарная дверь предназначена для защиты помещений и персонала от высоких температур и проникновения дыма при пожаре. Она способна обеспечивать высокую механическую прочность конструкции и беспрепятственную эвакуацию людей в экстренных случаях. Система (рис.8) обеспечивает пределы огнестойкости от 30 до 120 мин; снижение уровня воздушного шума - до 30 дБ. Выполняет функцию теплоизоляции.
Рис. 8. Огнезащита дверей
Плиты огнезащитные ТЕХНОНИКОЛЬ применяются для заполнения дверных проемов в стенах и противопожарных преградах промышленных, общественных и жилых зданий и сооружений, где существует необходимость в защите объектов от распространения огня.
Системы огнезащиты воздуховодов
Система воздуховодов сама по себе является хорошим распространителем огня при пожаре. Воздушный поток и разрежение внутри воздуховода способствуют переносу огня внутри здания с большой скоростью. Ввиду того, что исключить со 100 %-ной вероятностью появление и распространение огня невозможно, целесообразно рассмотреть вопрос о повышении предела огнестойкости системы воздуховодов с целью создания запаса времени, необходимого для эвакуации из здания людей и материальных ценностей. Система огнезащиты воздуховодов (рис.9) обеспечивает пределы огнестойкости от 60 до 180 мин. Основа системы: мат прошивной ТЕХНОНИКОЛЬ 80 (гибкий мат из каменной ваты, прошитый проволокой), или кашированный мат (покрытый с одной стороны фольгой). Кроме функций огнезащиты, система выполняет функции тепло- и звукоизоляции.
Рис. 9. Огнезащита воздуховодов
Характеристики прошивного мата:
Плотность, кг/м3 80
Теплопроводность при 10 °C, Вт/(м?°C) 0,035
Теплопроводность при 25 °C, Вт/(м?°C) 0,038
Теплопроводность при 125 °C, Вт/(м?°C) 0,050
Теплопроводность при 300 °C, Вт/(м?°C) 0,093
Сжимаемость, не более, % 50
Упругусть, не менее, % 60
Длина?ширина?толщина, мм 2000?1200?(50-100)
Группа горючести НГ
Рис. 10. Конденсаторная сварочная установка
Конденсаторные сварочные установки KST (табл.3, рис.10) используют для приварки шпилек и иных крепежных изделий методом мгновенного поджига контактного «хвостика» приварного изделия. Достигается полностью монолитное соединение материала шпильки и основной детали, имеющее мелкозернистую структуру.
Таблица 3
Характеристика источников питания для конденсаторной сварки серии KST
Сварочный пистолет ESP 10 S (табл.4, рис.11) предназначен для фиксации штифтов на поверхности металлоконструкции (воздуховода, двутавра и других конструкций). В данном типе пистолета используется сварка с зазором, то есть штифт предварительно втягивается в пистолет, а потом выстреливает. Приваривание штифта происходит в момент касания металлоконструкции.
Рис. 11. Сварочный пистолет
Сварочный пистолет ESP 10 K предназначен для фиксации штифтов на поверхности металлоконструкции (воздуховода, двутавра и других конструкций). В данном типе пистолета используется контактная сварка. Штифт прижимается пистолетом к металлоконструкции и приваривается.
Таблица 4
Характеристика сварочных пистолетов
Приварные штифты SP (рис.12) - омедненные стальные штифты диаметром 2.0 мм SPX 2.0 и длиной 32 до 114 мм применяют вместе с блокирующими шайбами CL. Для приварки штифтов этого типа используется сварочный аппарат типа ESP 10 K. Возможно применение нейлоновых декоративных колпачков. Блокирующие шайбы (рис.13) имеют наружный диаметр 30 и 38 мм и скошенные кромки.
Рис. 12. Стальные штифты
Приварные штифты CDF и CDF-ISOL - омедненные стальные штифты диаметром 2,7 мм применяют вместе с гальванизированными шайбами диаметром 30 и 38 мм. Для приваривания штифтов этого типа используется сварочный аппарат типа ESP 10 S.
Рис. 13. Блокирующие шайбы
CDF-ISOL предназначены для приваривания через материал с покрытием алюминиевой фольгой. Имеют защитный, токонепроводящий колпачок. Часть шпильки покрыта изоляцией
Рис. 14. Алюминиевый скотч
Алюминиевый скотч (рис.14) имеет класс 0 по распространению пламени (BS476 Part7 Class 1 армированных лент), герметичность и влагонепроницаемость.
Основные характеристики
Разновидности лент с толщиной 30, 40, 50 ? и армированные
Диапазон рабочих температур, °C -10 / +80
Температура применения, °C выше +5°
Цвет серебристый
Предел прочности на разрыв, Н/25мм 60-75
Предел прочности на разрыв для армированных лент, Н/25мм 125-150
Относительное удлинение, % 2-10
Адгезия к стали начальная, Н/25мм 29
Адгезия к стали начальная через 24 ч, Н/25мм 38
Монтаж системы огнезащиты воздуховодов
Корпус воздуховода должен иметь правильные геометрические размеры. Во фланцевые соединения воздуховода наносится жаростойкий герметик. Наружные поверхности воздуховода должны быть подготовлены для импульсной конденсаторной сварки, то есть очищены от грязи и, при необходимости, обезжирены. Если поверхность огрунтована или покрашена, то в местах приварки ее необходимо зачистить для обеспечения хорошего контакта с металлом.
Выкройка огнезащитных матов (рис.15) осуществляется таким образом, чтобы мат перекрывал весь воздуховод по периметру целиком. Возможен небольшой нахлест с последующим уплотнением стыка матов.
Рис. 15. Выкройка огнезащитных матов
Схема расположения матов по периметру воздуховода представлена на рис.9. С целью повышения надежности огнезащитного покрытия, нижний мат не подрезается, а используется в целом виде, чтобы перекрыть максимальную часть периметра воздуховода. Остальные маты могут подрезаться по размеру воздуховода. Схема расположения матов по периметру воздуховода круглого сечения принципиальных отличий не имеет.
При настройке сварочного оборудования производится выбор сварочной головки в зависимости от типа сварочных штифтов и настройка напряжения на аппарате в зависимости от толщины воздуховода.
Точки приварки штифтов намечаются, исходя из конструктивных особенностей воздуховода (в основном размера и конфигурации сечения). При размещении приварных штифтов на стенках воздуховода придерживаются намеченной схемы.
Крепление огнезащитного покрытия - матов прошивных ТЕХНОНИКОЛЬ 80 и ТЕХНОНИКОЛЬ 80 (кашированного)
Первый способ (рис.16) заключается в том, что штифты привариваются к воздуховоду, после чего на них накалывается мат и фиксируется блокирующими шайбами. Штифты должны быть прямыми. При необходимости их следует выпрямить, чтобы они беспрепятственно вставлялись в рабочий орган сварочного аппарата.
Рис. 16. Последовательность монтажа:
а – подготовка корпуса воздуховода; б – раскрой огнезащитного материала; в – настройка сварочно го оборудования;
г – схема приварки штифтов
Количество блокирующих шайб должно соответствовать количеству привариваемых штифтов. Все шайбы в обязательном порядке должны иметь крестообразный надрез для их закрепления на штифтах. При помощи аппарата контактной или импульсной конденсаторной сварки штифты привариваются к воздуховоду.
На приваренные штифты навешиваются заранее раскроенные маты таким образом, чтобы не погнуть штифты. Кроме этого, мат навешивается таким образом, чтобы траверса воздуховода находилась под ним, а фланцевые соединения воздуховодов были укрыты матом.
После того, как маты навешены, они фиксируются шайбами. По стыку маты сшивают: шов связывается гальванизированной проволокой. Острые концы шпилек обрезаются кусачками, оставляя запас в 2-3 мм для фиксации шайбы. При использовании в качестве огнезащиты прошивного мата (кашированного фольгой) стыки двух матов изолируют при помощи алюминиевого скотча.
Второй способ (рис.17) отличается от первого тем, что воздуховод оборачивается матами, а крепление осуществляется непосредственно через покрытие. В качестве элементов крепления в данном случае комбинированные штифты CDF и CDF-ISOL (игла уже соединена с шайбой).
Рис. 17. Крепление мата навешиванием на штифты:
а – подготовка штифтов и шайб; б – приваривание штифтов; в – навешивание матов; г – фиксация шайб;
д – сшивание матов; е – обрезка шпилек
Огнезащита подвесов воздуховодов осуществляется тем же материалом, что и поверхность воздуховодов. Подвески не требуют каких-либо приспособлений для крепления огнезащитного покрытия. Предварительно нарезанные куски мата должны обматываться вокруг подвеса и закрепляться с помощью гальванизированной проволоки.
Рис. 18. Крепление мата фиксацией через покрытие
Также для защиты подвесов можно использовать минераловатные цилиндры (рис.18) подходящего диаметра. После монтажа огнезащитного покрытия место сопряжения воздуховода с несущими элементами здания (рис.19) замоноличивается.
Рис. 19. Минераловатный цилиндр
Рис. 20. Сопряжение воздуховода со строительной конструкцией
Фотоматериалы предоставлены фирмой «ТехноНИКОЛЬ»