Пожарная безопасность строительных материалов

Требования

Они изложены во многих нормативных документах, регламентирующих пожарную опасность, стойкость к огню строительных конструкций, материалов, выполненных из негорючих материалов. Среди них:

ГОСТ 30244-94 – о регламентах испытаний на горючесть строительных материалов, классификации по группам горючести. Стандарт не применяется в отношении лакокрасочной продукции, а также других строительных материалов, выпускающихся растворами, порошками, гранулами.
НПБ 244-97 – о показателях пожарной опасности облицовочных, декоративно-отделочных, кровельных, тепло-, гидроизоляционных материалов, покрытий для пола.
ГОСТ 4640-2011 – о технических условиях получения минеральной ваты из расплавов горных, осадочных пород, вулканических, металлургических шлаков, силикатных отходов, предназначенной для производства теплозвукоизоляционных строительных материалов. Полученная товарная вата используется в строительстве, а также для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования, трубопроводов, имеющих температуру в диапазоне от – 180 до 700 ºC.
ГОСТ 21880-2011 – о технических условиях производства прошивных теплоизоляционных матов из минеральной ваты, предназначенных для теплоизоляции ограждающего конструктива строительных объектов, резервуаров хранения воды, углеводородного сырья, нефтепродуктов; систем водоснабжения, промышленных трубопроводов.
ГОСТ 32313-2011 – о жестких, полужестких плитах, матах, в том числе армированных металлической сеткой, фольгированных, цилиндрах, других изделиях из минеральной ваты промышленного производства, используемых для изоляции инженерных коммуникаций строительных объектов, технологических установок, эксплуатирующихся при температуре от 0 до 1000 ºC.
ГОСТ 32314-2012 – об изделиях из различных видов минеральных ват, используемых в строительстве.
ГОСТ 32603-2012 – о ТУ производства металлических панелей с минераловатным утеплителем, используемых как ограждающие конструкции при возведении гражданских, промышленных строительных объектов.

Кроме стойкости к огню, для негорючих материалов, веществ нормами выдвигаются и другие технические требования к:

прочности на изгиб, разрыв;
влагостойкости;
гигроскопичности;
плотности;
удельной вязкости;
теплопроводности;
деформационным изменениям при нагревании, намокании.

Многие негорючие материалы, вещества используют не только в строительстве, при отделочных работах, оснащении объектов инженерными сетями, но и в производстве огнетушителей, стационарных систем тушения пожаров, противодымной защиты, поэтому требования к ним в каждом конкретном случае регламентируются соответствующими сводами правил, стандартами.

Пожароопасные свойства материалов.

Пожароопасные свойства материалов характеризуются их склонностью к возгоранию. По возгораемости строительные конструкции подразделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Трудносгораемые материалы продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня. К ним относятся минераловатные плиты на битумной связке, войлок, пропитанный глиняным раствором.

Сгораемые материалы — горят после удаления источника огня.

Огнестойкость — способность конструкции сохранять несущую или ограждающую функцию при воздействии огня.

Предел огнестойкости — это время от начала воздействия огня до возникновения трещин, через которые пламя может распространяться в смежные помещения.

Все здания и сооружения в зависимости от возгораемости материалов и предела огнестойкости конструкций подразделяются на 5 степеней:

В 1 степени огнестойкости все конструктивные элементы несгораемые с пределом огнестойкости 0,5 — 2,5 ч.

Во 2 степени — все конструктивные элементы также несгораемые, но с меньшим пределом огнестойкости (0,25 -2,0 ч).

В 3 степени — сооружения из несгораемых и трудносгораемых материалов.

В 4 степени — сооружения из трудносгораемых материалов.

В 5 степени — постройки из сгораемых материалов.

Все производства по пожарной опасности технологического процесса подразделяются на 6 категорий (А, Б, В, Г, Д, и Е). Наиболее опасная категория — А, наименее — Д.

Категория Е — взрывоопасные производства, в которых используются вещества, способные взрываться при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и взрывоопасной пыли, способные взрываться без последующего горения.

Основной метод проверки: как определяют горючесть материала?

Для понимания процесса тестирования веществ необходимо разобраться и в терминологии. Существуют следующие классы горючести материалов:

негорючие;
трудно сгораемые;
горючие.

Чтобы определить, к какому из них принадлежит вещество, проводится тестирование единым методом в лаборатории. Под проверку попадают материалы всех видов: облицовочные, отделочные и прочие (включая жидкости, лакокрасочные покрытия). Процесс выглядит так: образцы в количестве 12 штук для каждой единицы испытуемого вещества выдерживаются в течение трех суток в помещении, температура воздуха — комнатная. В этот период потенциально горючие и негорючие материалы взвешиваются, пока ими не будет достигнута постоянная масса. Под «помещением» стоит понимать конструкцию, состоящую из трех частей: камеры, систем подачи и отвода воздуха.

Группы горючести материалов согласно ДБН В.1.1-7-2016: основные критерии

Для классификации сырья, используемого при строительстве зданий и различных сооружений, анализируются следующие характеристики:

температура газов, которые выделяется вместе с дымом;
уменьшение массы материала;
степень снижения объема;
продолжительность сохранения пламени без источника горения.

Группы горючести материалов и веществ обозначаются, очевидно, буквой Г. Делятся в свою очередь на четыре класса. Рассмотрим каждый из них более подробно:

Горючесть Г1 свойственна веществам и материалам, которые не могут гореть без источника пламени. Однако в соответствующих условиях они способны выделять газы, образующие дым. Температура последних составляет не более 135 градусов. При этом повреждения по длине, нанесенные пламенем, не превышают 65%, а полное уничтожение — максимум 20% от общего объема.
Ко группе Г2 относят стройматериалы, которые после ликвидации источника пламени продолжают гореть не более 30 секунд. Максимальная температура дымовых газов при этом — 235 градусов, повреждения по длине — до 85%, а потеря массы — до половины от общей.
Группа горючести Г3 присваивается тем материалам, что способны еще в течение пяти минут после устранения источника пламени, поддерживать процесс горения. Температура газов, которые при этом выделяются, может достигать показателя в 450 градусов Цельсия. Длина и масса уменьшаются так же, как и в случае с сырьем из класса Г2.
Сильно горючие материалы причисляют к группе Г4. По всем показателям они идентичны веществам из предыдущей группы, но с одной оговоркой: дымовые газы выделяются при температуре 450 градусов, а то и более.

Природные и искусственные материалы

Классификация строительных материалов по назначению.

Яркими представителями данной категории является натуральный и искусственный камень. Эти материалы используются повсеместно. Они могут применяться как для отделочных работ, так и для строительства.

Природный камень издавна используется людьми. Этот материал обладает рядом свойств, за которые его и ценят. Он имеет великолепные прочностные характеристики и показатели твердости. Это заставляет человека покупать его в качестве облицовочного материала. Сегодня натуральный камень стоит достаточно дорого. Его могут позволить себе только обеспеченные люди. Это единственный материал, который применяется повсеместно.

Красота натурального камня несравнима ни с чем. Гранит и мрамор активно применяются в качестве основного строительного материала. Это и не странно. Время сделало с ним все, чтобы до человека в итоге дошел действительно качественный материал.

Основные физические свойства некоторых строительных материалов (в воздушно-сухом состоянии).

Что касается искусственного камня, то он тоже достаточно широко распространен. Это связано с тем, что его себе могут позволить практически все. Его стоимость, в сравнении с натуральным материалом, весьма низкая. Причем цена отличается на порядок. Если говорить о производстве, то здесь используются специальные химические катализаторы. Они ускоряют рост камней.

Если говорить о прочностных характеристиках, то они немного ниже, чем у старших собратьев. Каждый человек сам выбирает для себя тот или иной вариант. Если говорить о монтаже камня, то этот процесс весьма затруднителен. Многие люди для этих целей привлекают специалистов.

Это яркие представители данного класса. Они отличаются составом и свойствами, но при этом выглядят приблизительно одинаково. Нередки случаи, когда натуральный камень невозможно визуально отличить от искусственного.

Природные свойства материалов

Ключевым фактором, определяющим пожарную опасность строительных материалов, является сырье, из которого они изготовлены. В этой зависимости их можно разделить на три большие группы: неорганические, органические и смешанные. Рассмотрим подробнее свойства каждой из них. Начнем с минеральных материалов, которые принадлежат к группе неорганических и, наравне с металлическими конструкциями, служат для создания жесткого каркаса – основы современных зданий.

Наиболее часто встречающиеся минеральные строительные материалы – это природный камень, бетон, кирпич, керамика, асбоцемент, стекло и т.д. Они относятся к негорючим (НГ), но даже при небольшом добавлении полимерных или органических веществ – не более 5–10% от массы – их свойства меняются. Увеличивается пожарная опасность, и из НГ они переходят в категорию трудносгораемых.

В последние годы широкое распространение получила продукция на основе полимеров, принадлежащая к неорганическим материалам и являющаяся горючей. При этом от объема и химического строения полимера зависит принадлежность конкретного материала к группе горючести. Выделяют два основных типа полимерных соединений. Это реактопласты, образующие при нагревании коксовый слой, который состоит из негорючих веществ и защищает материал от воздействия высоких температур, препятствуя горению. Другой тип – это термопласты (плавятся без создания теплозащитного слоя).

Вне зависимости от типа, полимерные строительные материалы нельзя перевести в разряд негорючих, но возможно снизить их пожарную опасность. Для этого применяются антипирены – различные вещества, которые способствуют повышению огнестойкости. Антипирены для полимерных материалов можно разделить на три большие группы.

В первую входят вещества, осуществляющие химическое взаимодействие с полимером. Эти антипирены применяются преимущественно для реактопластов, без ухудшения их физико-химических свойств. Вторая группа антипиренов – интумесцентные добавки – под воздействием пламени образует на поверхности материала вспененный ячеистый коксовый слой, препятствующий горению. И, наконец, третья группа – это вещества, которые механически смешиваются с полимером. Их используют для снижения горючести как термопластов, так реактопластов и эластомеров.

Из всех органических материалов наибольшее распространение при строительстве современных зданий получила древесина и изделия из нее – древесно-стружечные плиты (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), фанера и т.д. Все органические материалы относятся к группе горючих, а их пожарная опасность повышается при добавлении различных полимеров. Например, лакокрасочные материалы не только повышают горючесть, но и способствуют более быстрому распространению пламени по поверхности, увеличивают дымообразование и токсичность. В этом случае к СО (угарному газу) – основному продукту горения органических материалов – добавляются и другие токсичные вещества.

Для снижения пожарной опасности органических строительных материалов, как и в случае с полимерными веществами, их обрабатывают антипиренами. Нанесенные на поверхность, под воздействием высоких температур антипирены могут превращаться в пену или выделять негорючий газ. В обоих случаях они затрудняют доступ кислорода, препятствуя возгоранию древесины и распространению пламени. Эффективными антипиренами являются вещества, содержащие диаммоний фосфат, а также смесь фосфорнокислого натрия с сульфатом аммония.

Что касается смешанных материалов, они состоят из органического и неорганического сырья. Как правило, строительная продукция данного типа не выделяется в отдельную категорию, а относится к одной из предыдущих групп, в зависимости от того, какое сырье преобладает. К примеру, фибролит, состоящий из древесных волокон и цемента, считается органическим, а битум – неорганическим. Чаще всего смешанный тип относится к группе горючих продуктов.

Повышенные требования к пожарной безопасности крупных торгово-развлекательных и офисных центров, а также высотных зданий диктуют необходимость разработки комплекса противопожарных мероприятий. Одним из наиболее важных является преимущественное использование негорючих и слабогорючих строительных материалов. В особенности это касается несущих и ограждающих конструкций здания, кровли, а также материалов для отделки путей эвакуации.

Согласно классификации НПБ 244-97, обязательной сертификации в области пожарной безопасности подлежат отделочные, облицовочные, кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы, а также напольные покрытия. Рассмотрим данные категории на предмет пожарной опасности.

ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ПРЕГРАДЫ

Противопожарные преграды предназначены для предотвращения распространения пожара и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения.
К противопожарным преградам относятся противопожарные стены, перегородки и перекрытия.
Противопожарные преграды характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Огнестойкость противопожарной преграды определяется огнестойкостью ее элементов:

ограждающей части;
конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды;
конструкций, на которые она опирается;
узлов крепления между ними.

Пределы огнестойкости конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды, конструкций, на которые она опирается, и узлов крепления между ними по признаку R должны быть не менее требуемого предела огнестойкости ограждающей части противопожарной преграды.

Пожарная опасность противопожарной преграды определяется пожарной опасностью ее ограждающей части с узлами крепления и конструкций, обеспечивающих устойчивость преграды.

Противопожарные преграды в зависимости от огнестойкости их ограждающей части подразделяются на типы согласно таблице 1, заполнения проемов в противопожарных преградах — таблице 2, тамбур-шлюзы, предусматриваемые в проемах противопожарных преград, — таблице 3.

Перегородки и перекрытия тамбур-шлюзов должны быть противопожарными.
Противопожарные преграды должны быть класса К0.
Допускается в специально оговоренных случаях применять противопожарные преграды 2-4-го типов класса К1.

Таблица 1

Противопожарные преграды	Тип противопожарных преград	Предел огнестойкости противопожарной преграды, не менее	Тип заполнения проемов, не ниже	Тип тамбур-шлюза, не ниже
Стены	1	REI 150	1	1
2	REI 45	2	2
Перегородки	1	EI 45	2	1
2	EI 15	3	2
Перекрытия	1	REI 150	1	1
2	REI 60	2	1
3	REI 45	2	1
4	REI 15	3	2

Таблица 2

Заполнение проемов в противопожарных преградах	Тип заполнений проемов в противопожарных преградах	Предел огнестойкости противопожарной, не ниже
Двери, ворота, люки, клапаны	1	EI 60
2	EI 30
3	EI 15
Окна	1	EI 60
2	EI 30
3	EI 15
Занавесы	1	EI 60

Таблица 3

Тип тамбур-шлюза	Типы элементов тамбур-шлюза, не ниже
Перегородки	Перекрытия	Заполнения проемов
1	1	3	2
2	2	4	3

Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы, подлежащие сертификации в области пожарной безопасности, можно разделить на пять групп. Первая из них – пенополистиролы. Благодаря сравнительно низкой стоимости они получили широкое распространение в современном строительстве. Наряду с хорошими теплоизолирующими свойствами эта продукция обладает рядом серьезных недостатков, в числе которых недолговечность, недостаточная влагостойкость и паропроницаемость, низкая стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей и углеводородных жидкостей, а главное – высокая горючесть и выделение при горении токсичных веществ.

Одной из разновидностей пенополистиролов является экструдированный пенополистирол. Он имеет более упорядоченную структуру из мелких закрытых пор. Такая технология производства повышает влагостойкость материала, но не снижает его пожарную опасность, которая остается столь же высокой. Воспламенение пенополистиролов происходит при температуре от 220°С до 380°С, а самовоспламенение соответствует температуре 460–480°С. При горении пенополистиролы выделяют большое количество тепла, а также токсичные продукты. Вне зависимости от вида, все материалы данной категории относятся к группе горючести Г4.

В качестве теплоизоляции в составе штукатурных фасадных систем пенополистирол рекомендуется устанавливать с обязательным устройством противопожарных рассечек из каменной ваты – негорючего материала. Из-за высокой пожарной опасности применение материалов этой группы недопустимо в вентилируемых фасадных системах, так как они могут существенно повысить скорость распространения пламени по фасаду здания. При использовании комбинированных кровельных покрытий пенополистирол укладывается на негорючее основание из каменной ваты.

Следующий вид теплоизоляционного материала – пенополиуретан – представляет собой неплавкую термореактивную пластмассу с ячеистой структурой, пустоты и поры которой заполнены газом с низкой теплопроводностью. Из-за невысокой температуры воспламенения (от 325°С), сильной дымообразующей способности, а также высокой токсичности продуктов горения, в число которых входит цианистый водород (синильная кислота), пенополиуретан обладает повышенной пожарной опасностью. При производстве пенополиуретана активно применяются антипирены, которые позволяют снизить воспламеняемость, но, вместе с тем, повышают токсичность продуктов горения. В целом, использование пенополиуретана в зданиях с повышенными требованиями к пожарной безопасности сильно ограничено. При необходимости его можно заменить двухкомпонентным материалом – пенополиизоциануратом, который обладает более низкой воспламеняемостью и горючестью.

Резольные пенопласты, изготовленные из резольных фенолформальдегидных смол, относятся к группе трудногорючих. В виде плит средней плотности они применяются для теплоизоляции наружных ограждений, фундаментов и перегородок при температуре поверхности не выше 130°С. Под воздействием пламени резольные пенопласты обугливаются, сохраняя в целом свою форму, и обладают малой дымообразующей способностью по сравнению пенополистиролом. Одним из главных недостатков данной категории материалов является то, что при деструкции они выделяют набор высокотоксичных соединений, в который, помимо угарного газа, входит формальдегид, фенол, аммиак и другие вещества, представляющие непосредственную угрозу жизни и здоровью людей.

Еще один вид теплоизоляции – стекловата, для производства которой используется те же материалы, что и при изготовлении стекла, а также отходы стекольной промышленности. Стекловата обладает хорошими теплотехническими характеристиками, а температура ее плавления составляет порядка 500°С. Однако в силу некоторых особенностей к группе НГ относится теплоизоляция плотностью менее 40 кг/м³.

Подтверждение класса и степени горючести

По
горючести вещества и материалы
подразделяются на три группы: негорючие,
трудногорючие и горючие.

Негорючие
(трудносгораемые) —
вещества
и материалы, не способные к горению в
воздухе. Негорючие вещества могут быть
пожаровзрывоопасными.

Трудногорючие
(трудносгораемые) —
вещества
и материалы, способные гореть в воздухе
при воздействии источника зажигания,
но не способные самостоятельно гореть
после его удаления.

Горючие
(сгораемые)
—
вещества и материалы, способные
самовозгораться, а также возгораться
при воздействии источника зажигания и
самостоятельно гореть после его удаления.

Все
горючие вещества делятся на следующие
основные группы:

Горючие
газы (ГГ) —
вещества,
способные образовывать с воздухом
воспламеняемые и взрывоопасные смеси
при температурах не выше 50° С. К горючим
газам относятся индивидуальные вещества:
аммиак, ацетилен, бутадиен, бутан,
бутилацетат, водород, винилхлорид,
изобутан, изобутилен, метан, окись
углерода, пропан, пропилен, сероводород,
формальдегид, а также пары
легковоспламеняющихся и горючих
жидкостей.

Легковоспламеняющиеся
жидкости (ЛВЖ) —
вещества,
способные самостоятельно гореть после
удаления источника зажигания и имеющие
температуру вспышки не выше 61° С (в
закрытом тигле) или 66° (в открытом). К
таким жидкостям относятся индивидуальные
вещества: ацетон, бензол, гексан, гептан,
диметилфорамид, дифтордихлорметан,
изопентан, изопропилбензол, ксилол,
метиловый спирт, сероуглерод, стирол,
уксусная кислота, хлорбензол, циклогексан,
этилацетат, этилбензол, этиловый спирт,
а также смеси и технические продукты
бензин, дизельное топливо, керосин,
уайтспирт, растворители.

Горючие
жидкости (ГЖ) —
вещества,
способные самостоятельно гореть после
удаления источника зажигания и имеющие
температуру вспышки выше 61° (в закрытом
тигле) или 66° С (в открытом). К горючим
жидкостям относятся следующие
индивидуальные вещества: анилин,
гексадекан, гексиловый спирт, глицерин,
этиленгликоль, а также смеси и технические
продукты, например, масла: трансформаторное,
вазелиновое, касторовое.

Горючие
пыли
(/77)
— твердые вещества, находящиеся в
мелкодисперсном состоянии. Горючая
пыль, находящаяся в воздухе (аэрозоль),
способна образовывать с ним взрывчатые

Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности

Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:
1) горючесть
;
2) воспламеняемость
;
3) способность распространения пламени по поверхности
;
4) дымообразующая способность
;
5) токсичность продуктов горения
.

Скорость распространения пламени по поверхности

1) нераспространяющие (РП1)
, имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 11 киловатт на квадратный метр;

2) слабораспространяющие (РП2)
, имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 8, но не более 11 киловатт на квадратный метр;

3) умереннораспространяющие (РП3)
, имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 5, но не более 8 киловатт на квадратный метр;

4) сильнораспространяющие (РП4)
, имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 5 киловатт на квадратный метр ..

Дымообразующая способность

1) с малой дымообразующей способностью (Д1)
, имеющие коэффициент дымообразования менее 50 квадратных метров на килограмм;

2) с умеренной дымообразующей способностью (Д2)
, имеющие коэффициент дымообразования не менее 50, но не более 500 квадратных метров на килограмм;

3) с высокой дымообразующей способностью (Д3)
, имеющие коэффициент дымообразования более 500 квадратных метров на килограмм ..

Токсичность

таблицей 2

1) малоопасные (Т1)
;
2) умеренноопасные (Т2)
;
3) высокоопасные (Т3)
;
4) чрезвычайно опасные (Т4)
.

Класс опасности	Показатель токсичности продуктов горения в зависимости от времени экспозиции
5 минут	15 минут	30 минут	60 минут
Малоопасные	более 210	более 150	более 120	более 90
Умеренноопасные	более 70, но не более 210	более 50, но не более 150	более 40, но не более 120	более 30, но не более 90
Высокоопасные	более 25, но не более 70	более 17, но не более 50	более 13, но не более 40	более 10, но не более 30
Чрезвычайно опасные	не более 25	не более 17	не более 13	не более 10

Классификация отдельных видов веществ и материалов

Текстильные и кожевенные материалы по воспламеняемости подразделяются на легковоспламеняемые и трудновоспламеняемые. Ткань (нетканое полотно) классифицируется как легковоспламеняемый материал, если при испытаниях выполняются следующие условия:

1) время пламенного горения любого из образцов, испытанных при зажигании с поверхности, составляет более 5 секунд;

2) любой из образцов, испытанных при зажигании с поверхности, прогорает до одной из его кромок;

3) хлопчатобумажная вата загорается под любым из испытываемых образцов;

4) поверхностная вспышка любого из образцов распространяется более чем на 100 миллиметров от точки зажигания с поверхности или кромки;

5) средняя длина обугливающегося участка любого из образцов, испытанных при воздействии пламени с поверхности или кромки, составляет более 150 миллиметров.

Для классификации строительных, текстильных и кожевенных материалов следует применять значение индекса распространения пламени (I) — условного безразмерного показателя, характеризующего способность материалов или веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло. По распространению пламени материалы подразделяются на следующие группы:

1) не распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени 0;

2) медленно распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени не более 20;

3) быстро распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени более 20.

Методы испытаний по определению классификационных показателей пожарной опасности строительных, текстильных и кожевенных материалов устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности