Базальтоволокнисті матеріали для вогнезахисту будівельних конструкцій та споруд

Сергєєв В.П. Божко В.І. Ященко О.М. Темчишин С.В. Базальтоволокнисті матеріали для вогнезахисту будівельних конструкцій та споруд // Будівництво України. 1999. №6. C.26-27

Вогнестійкість - властивість матеріалів, виробів, конструкцій, будівель та споруд чинити опір дії вогню та високих температур, не піддаватися загоранню, не деформуватися, зберігати свої несучі та захисні засоби. Властивість будівель та споруд чинити опір руйнівній дії вогню характеризується межами вогнестійкості основних будівельних конструкцій та межами вогнестійкості вогню в них.

Випробування будівельних конструкцій на вогнестійкість та розповсюдження вогню в них проводять за методиками, розробленими інститутами пожежної безпеки, а також за ГОСТ 30247-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость".

Відомо, що вогнестійкість стін та перегородок з цегли, бетону, гіпсового каменю підвищується із збільшенням їх товщини, а стояків та колон з цегли, бетону та залізобетону - їх перерізу. Сталеві незахищені колони та інші металеві конструкції, хоч і відносяться до вогнетривких, мають дуже низькі межі вогнестійкості, а в умовах пожежі вони навіть менш стійкі, ніж спалимі дерев'яні. Це пояснюється тим, що внаслідок високої теплопровідності та текучості межа вогнестійкості таких конструкцій суттєво не підвищується при збільшенні товщини чи перерізу, а при температурі 500 - 600?С всі металеві конструкції втрачають несучі властивості, деформуються й руйнуються. Захист металевих конструкцій штукатуркою, цеглою, гіпсовими чи керамзито-бетонними плитами значно підвищує їх вогнестійкість.

Основні будівельні конструкції повинні забезпечувати межу вогнестійкості - 2, 5 - 3 год., а підземні будівельні конструкції наземних будівель -до 3 год. і більше. В період з'єднання полум'я з температурою, яка змінюється протягом часу, вони мають зберігати свої несучі та захисні властивості за стандартним режимом.

Останнім часом для вогнезахисту будівельних конструкцій і споруд широко запроваджуються фосфатні сполуки на основі рідкого скла, які наносяться безпосередньо на поверхню конструкцій методом набризку. Але, незважаючи на уявну простоту, цей метод має недоліки, що ускладнюють його застосування при підвищених вимогах до вогнестійкості: велика трудомісткість робіт; низький рівень надійності та довговічності, особливо при великій товщині шару; складність відновлювання, ремонту та інше.

За кордоном широко використовуються конструктивні методи вогнезахисту за допомогою термостійких плит - теплоізоляційних екранів, що механічно прикріплені до конструкцій та споруд. Це можуть бути плити пористі на основі силікату кальцію, жорсткі фірми РАРОС, мінераловатні фірми РосkwооІ.

Сьогодні ми маємо ряд нових вітчизняних теплоізоляційних матеріалів з високотемпературних волокон та негорючих зв'язок, які можуть застосовуватись для захисту всіляких будівельних конструкцій та споруд. Наприклад Чернівецьким заводом теплоізоляційних матеріалів випускаються базальтоволокнисті плити, що мають такі геометричні розміри: довжина - 1000 мм, ширина - 1000 мм, товщина - 30-80 мм. Густина - 100 -180кг/м3, теплопровідність при нормальних умовах 0, 043 - 0, 048 Вт/мК. До складу цих виробів входять негорючі компоненти: базальтові волокна діаметром 0, 5 - 3 мкм, глиняні зв'язки та кремнійорганічні сполуки.

Для визначення можливості використання базальтоволокнистих плит для захисту будівельних конструкцій від впливу вогню та високих температур були проведені спеціальні дослідження.

Теплотехнічні випробування вогнезахисту будівельних конструкцій проводились двома способами:

? на стенді променистого нагріву, що дозволяє впливати на поверхню тепловим потоком з густиною, яка дорівнює густині теплового потоку при "стандартній пожежі" і з вимірюванням температури в різних точках по товщині;

? у вогневій камері з вимірюванням температури газового середовища, що впливає на конструкцію, за стандартним режимом.

Фактична термостійкість базальтоволокнистих плит на неорганічних зв'язках при випробуванні першим способом становить не менше ніж 1000?С. Тривалість випробувадь - 3 год. Під час трьохгодинного впливу теплового потоку наближеного до того, що падає на поверхню вогнезахисту в умовах "стандартного режиму пожежі", видимих оплавлень, порушень структури, втрат міцності матеріалу не помічалося.

Для випробувань другим способом використовували металеву балку з трьох сторін по периметру облицьовану одним, двома або трьома шарами теплоізоляційних плит на основі базальтових волокон та неорганічних зв'язок, які закріплювались до металевої балки механічним способом (сталевими смугами, шайбами, шпильками та ін).

Товщина шару вогнезахисної ізоляції становила 70 - 90 мм.

Облицювальні роботи виконувались таким чином, щоб стики між плитами перекривалися. Середня температура газового середовища в камері печі становить 1130?С по закінченню вогневих випробувань, металевої балки в межах 120 - 125?С, максимальне значення температури вогнезахищеної балки - 125?С. Тривалість випробувань - 3, 5 - 4 год.

Максимальне значення температури залізобетонної плити перекриття з боку вогняної дії під теплоізоляційною базальтоволокнистою плитою на кінець випробувань становила 320, 5?С. Теплоізоляційна властивість та вогнезахисна функція базальтовокнистих плит задовільна. Максимальне значення температури сталевої балки і поверхні залізобетонної плити дорівнювало відповідно 95?С і 250?С на кінець третьої години випробувань.

Щільність конструкції ізоляції значно не змінилася. Видимих змін цілісності та деформацій вогнезахисту не спостерігалося.

Таким чином, вітчизняні плити на основі базальтових волокон та неорганічних зв'язок можуть застосовуватись для захисту будівель і споруд від дії вогню та пожежі. Перевагами запропонованого вогнезахисту є його універсальність; зменшення габаритних розмірів та значне зниження маси конструкцій; принципове збільшення захисних властивостей; підвищення технологічності та швидкості монтажу, а також ремонтопридатність.