МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА’ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ СИСТЕМ ФАСАДНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ С НАРУЖНЫМИ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ
Рекомендации
МОСКВА 2014
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ СИСТЕМ ФАСАДНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ С НАРУЖНЫМИ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ
Рекомендации
МОСКВА 2014
Роль противопожарных поэтажных рассечек и окантовок оконных (дверных) проемов из негорючих минераловатных плит заключается в том, что:
- минераловатные рассечки и окантовки обеспечивают крепление декоративно-защитной штукатурки систем утепления на фасаде здания при тепловом воздействии пожара, с учетом низких температур начала усадки (85 °С) и плавления (240 °С) пенополистирола;
- наличие горизонтальных поэтажных минераловатных рассечек препятствует распространению внутри системы горючих и горячих газов и тем самым ограничивает область усадки пенополистирола внутри фасадной системы;
- верхняя окантовка оконных (дверных) проемов препятствует попаданию расплавленного пенополистирола в факел пламени через оконный проем горящего помещения здания с вышерасположенного вертикального простенка;
- нижняя окантовка оконного проема горящего помещения препятствует прогреву пенополистирола, расположенного на нижерасположенном простенке (под оконным проемом горящего помещения), до температуры термодеструкции и, таким образом, исключает попадание горючих газов в факел огня через окно горящего помещения;
- нижняя окантовка оконного проема вышерасположенного оконного проема (над этажом пожара) препятствует проникновению горючих газов к оконному проему и попаданию в факел огня через окно горящего помещения;
- боковые окантовки оконных проемов препятствуют прогреву пенополистирола, расположенного на горизонтальных простенках, до температуры термодеструкции пенополистирола, и, таким образом, исключается попадание горючих газов в факел огня через окно горящего помещения;
К)
- все минераловатные элементы окантовки оконных (дверных) проемов обеспечивают целостность штукатурной системы в этой самой напряженной в тепловом отношении области фасада здания при условии правильного выполнения примыкания штукатурной системы к оконным (дверным) проемам.
При отсутствии элементов из негорючих минераловатных плит пожарная опасность подобных систем существенно возрастает и возможна реализация второго механизма разрушения штукатурных систем, особенно при применении так называемых полимерных штукатурок, которые содержат до 14 % (масс.), а иногда и более, полимеров. Действительно, полимерные декоративно-защитные штукатурки при нагревании до температуры, превышающей 240-260 °С, могут переходить в пиропластичное состояние, сопровождающееся снижением прочностных свойств и разрушением под действием собственной массы.
Минераловатные плиты, применяемые для окантовок и противопожарных рассечек, должны иметь класс пожарной опасности строительных материалов КМО.
Для оценки пожарной опасности конкретной штукатурной системы необходимы сведения о пожарнотехнических характеристиках горючего утеплителя, например пенополистирола, применяемого непосредственно в этой системе. Ведь все перечисленные выше параметры пенополистирола: температура плавления, температура начала термического разложения, температуры возможного воспламенения и самовоспламенения - в значительной степени зависят от исходного материала, из которого изготовлен пенополистирол. Они же определяют, главным образом, теплотворную способность единицы массы исходного пено-
11
полистирола, интенсивность его тепловыделения, а следовательно, пожарную опасность данного вида пенополистирола. Без знания указанных величин оценить пожарную опасность пенополистиролов и, соответственно, пожарную опасность систем утепления с пенополистиролом, не представляется возможным.
Пожарно-технические характеристики горючих материалов, входящих в СФТК, могут быть получены с использованием методов термического анализа и определения удельной теплоты сгорания, которые приведены в прил. А и Б к ГОСТ 31251-2008. С помощью этих методов исследований в настоящее время оценивается возможность применения пенополистиролов, полученных из различного вида сырья, в штукатурных системах утепления, не проходивших ранее огневых испытаний с таким типом пенополистирола.
Сырьевая база для производства плитного пенополистирола, пригодного для применения в фасадных системах, может быть расширена без дополнительных огневых испытаний систем утепления по ГОСТ 31251-2008. Для этого необходимо провести сравнение результатов дифференциально-термического анализа пенополистирола, прошедшего огневые испытания в составе системы утепления, с результатами аналогичного анализа пенополистиролов, изготовленных из других видов сырья.
Кроме того, методы термического анализа позволяют контролировать пожарно-технические свойства используемого плитного пенополистирола и выявлять случаи смешивания различного сырья при его производстве. Эти же методы позволяют контролировать и составы декоративнозащитных штукатурок, особенно полимерных, содержащих значительное количество горючих органических компонентов.
Использование для этих же целей результатов испытаний по определению групп горючести и воспламеняемости, устанавливаемых по ГОСТ 30244-94 [7] и ГОСТ 30402-96 [8], представляется достаточно проблематичным. Особое значение для пожаробезопасного применения штукатурных систем с пенополистирольным утеплителем имеют термомеханические свойства декоративно-защитных шту кату рок и, в частности, влияние термомеханических воздействий на линейные деформации материалов, входящих в их состав. Важность этого фактора связана с тем, что снижение тре-щиностойкости штукатурок сопровождается ростом количества горючих продуктов термического разложения полистирола, которые поступают из внутреннего объема системы в факел пламени и увеличивают его мощность и высоту. К сожалению, в настоящее время не разработаны методы лабораторных исследований этого показателя, и единственным способом определения его влияния на пожарную опасность систем являются прямые огневые испытания фасадных систем по ГОСТ 31251-2008.
13
2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СИСТЕМ ФАСАДНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ С НАРУЖНЫМИ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ
Система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными штукатурными слоями в соответствии с СП 2.13130.2012 [4] и ГОСТ Р 53786-2010 [9] представляет собой совокупность слоев, устраиваемых непосредственно на внешней поверхности наружных стен зданий и сооружений, в том числе клеевой слой, слой теплоизоляционного материала, штукатурные и защитно-декоративные слои.
СФТК представляет собой комплекс материалов и изделий (или их слоев), устанавливаемый на строительной площадке на заранее подготовленные поверхности зданий или сооружений в процессе их строительства, ремонта и реконструкции, а также совокупность технических и технологических решений, определяющих правила и порядок установки СФТК в проектное положение. СФТК предназначена для наружной теплоизоляции, облицовки или отделки стен зданий и сооружений различного назначения (см. приложение, рис. 1-3).
СФТК работает как единый комплекс, прошедший в этом качестве необходимые процедуры по технической апробации, в котором каждый слой выполняет свои функции:
- грунтовки для строительного основания (при необходимости) и для подготовки базового слоя к нанесению защитно-декоративного слоя (адгезионные грунтовки под дисперсионные покрытия или декоративные фактурные штукатурки);
- клеевые составы для крепления плит утеплителя, минераловатных плит рассечек и окантовок к строительному основанию, а также для создания защитного базового (армированного) слоя;
- теплоизоляционный материал обеспечивает утепление наружных стен с внешней стороны; его толщина определяется теплотехническими расчетами с учетом нормативных требований по теплопотерям, а тип и марка материала -противопожарными требованиями; в основном это пенополистирольные или пенополиуретановые плиты, или минераловатные плиты на синтетическом связующем из базальтовой ваты, или жесткие гидрофобизированные минераловатные плиты на синтетическом связующем из стеклянного штапельного волокна;
- противопожарные рассечки и окантовки оконных, дверных, вентиляционных и других проемов из негорючих (по ГОСТ 30244-94) фасадных минераловатных плит (см. приложение, рис. 4);
- крепление (обязательное и дополнительное) плит утеплителя рассечек и окантовок проемов к строительному основанию (стене) дюбелями фасадными зонтичного типа;
-декоративно-защитный штукатурный базовый (армированный) влагоустойчивый слой, выполненный из продуктов системодержателя;
- армировочные сетки и усиливающие уголки из ПВХ с интегрированной сеткой для усиления базового слоя, внутренних и внешних углов здания, а также углов оконных и дверных проемов;
- декоративные фактурные штукатурки финишного слоя (при необходимости);
- и/или тонкослойная окраска (при необходимости) наружной поверхности отделочного слоя штукатурки фасадными красками для создания прочного атмосферостойкого паропроницаемого покрытия без внутренних напряжений;
- или финишная облицовка основной плоскости фасада и откосов проемов керамической фасадной плиткой (при необходимости).
УДК 614.8 ББК 38.6Н П83
Авторе к и й к олле к т и в: ру ко водитель д-р техн. нау к И.Р. Хасанов (ФГБУ ВНИИПО МЧС России), АЛ Макаревич. С.Н. Серегин (ДНПР МЧС России). А.В. Пестрицкии, канд. тсхн. наук А.А. Гусев (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко). Л/.Г. Александрия (НО «Ассоциация «АНФАС»). А.А. Косачев (ООО «Алгоритмы безопасности»), КП. Гольцов. д-р тсхн. наук. проф. II.В. Смирнов, д-р тсхн. наук. проф. II.II. Константинова. канд. тсхн. наук А.А. Косачев, канд. тсхн. наук В.В. Булгаков (ФГБУ ВНИИПО МЧС России)
ПроI нвоножарнмс требовании при применении в строите.и>-П83 ствс систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными заннипо-декоративными штукатурными слоями:
рекомендации. М.: ВНИИПО. 2014. 51 с.
В настоящих рекомендациях изложены общие сведения о пожарной опасности систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными защитно-декоративными штукатурными слоями, рассмотрены основные механизмы распространения пожара по фасадам. Представлены особенности пожарной опасности горючих утеплителей.
На основе анализа пожаров и огневых испытаний даны противопожарные требования при применении в строительстве систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными защитно-декоративными шту катурными слоями.
Рекомендации предназначены для работников государственного пожарного надзора, проектировщиков и специалистов, занимающихся вопросами пожарной безопасности, изготовления, монтажа и эксплуатации фасадных систем утепления.
Согласованы Департаментом надзорной деятельности и профилактической работы МЧС России
Утверждены ФГБУ ВНИИПО МЧС России
УДК 614.8 ББК 38.6Н
© МЧС России. 2014 © ФГБУ ВНИИПО МЧС России. 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ...................................................................................4
1. Особенности пожарной опасности систем фасадных
теплоизоляционных композиционных с наружными защитно-декоративными штукатурными слоями ......................6
2. Основные виды систем фасадных теплоизоляционных
композиционных с наружными защитно-декоративными штукатурными слоями ...............................................................14
3. Противопожарные требования при применении
в строительстве систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными защитно-декоративными
штукатурными слоями ...............................................................18
Литература .......................................................................................30
Приложение. Примеры технических решений
по проектированию и монтаж) СФТК ..................32
3
ВВЕДЕНИЕ
Современные требования к энергоэффективности жилых и нежилых зданий предполагают использование в строительстве инновационных решений, эффективных теплоизоляционных материалов, энергосберегающих технологий отопления и освещения помещений.
Одним из таких решений, набирающих все большую популярность в нашей стране, является устройство наружных систем теплоизоляции фасадов, которые можно использовать как при строительстве, так и для утепления стен при реконструкции зданий. К наружным системам теплоизоляции фасадов относятся два основных вида: система фасадная теплоизоляционная композиционная с наружными защитно-декоративными штукатурными слоями (СФТК или штукатурная система теплоизоляции) и навесные системы с воздушным зазором (НФС или вентилируемые фасады).
Однако используемые на российском рынке фасадные системы часто не имеют технических свидетельств и необходимых сертификатов. Нередки случаи возгорания конструкций фасадных систем при их монтаже в результате несоблюдения правил пожарной безопасности.
Примеры пожаров с распространением огня по наружным фасадам [1,2] показывают их особую опасность. В связи с этим встает вопрос о необходимости рассмотрения конструктивных особенностей различных фасадных систем и их влияния на развитие пожаров, которые имеют значительную скорость распространения. Это прежде всего относится к фасадным системам, в которых используются горючие материалы. Так, в значительной доле штукатурных систем в качестве утеплителя используются пенополистирол и
некоторые виды пенополиуретанов, относящихся к горючим материалам.
В данных условиях особую актуальность приобретает проблема обеспечения пожарной безопасности фасадных систем, а следовательно, рассмотрение организационных и технических мероприятий, направленных на повышение уровня пожарной безопасности таких систем.
Учитывая растущий рынок использования в строительстве СФТК, в данном документе рассмотрены особенности их пожарной опасности и даны рекомендации по монтажу и использованию штукатурных систем теплоизоляции.
1. ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
СИСТЕМ ФАСАДНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ С НАРУЖНЫМИ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ШТУКАТУРНЫМИ СЛОЯМИ
Пожарная опасность зданий и сооружений определяется количеством и свойствами материалов, находящихся в здании, а также пожарной опасностью строительных конструкций здания, обусловленной горючестью материалов, из которых они выполнены, и способностью конструкций сопротивляться воздействию опасных факторов пожара в течение определенного времени, т. е. их огнестойкостью.
Требования пожарной безопасности, предъявляемые к строительным конструкциям зданий и сооружений с внешней стороны, в том числе к отделке и системам наружного утепления фасадов, регулируются Федеральным законом «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [3].
Согласно п. 5.2.3 СП 2.13130.2012 [4] в зданиях и сооружениях I-III степеней огнестойкости, кроме малоэтажных жилых домов (до трех этажей), не допускается выполнять отделку внешних поверхностей наружных стен из материалов групп горючести Г2-Г4, а фасадные системы не должны распространять горение.
В соответствии с классом конструктивной пожарной опасности здания в Техническом регламенте [3] также определены требования к классу пожарной опасности наружных стен с внешней стороны.
Метод определения пожарной опасности наружных стен с внешней стороны описан в ГОСТ 31251-2008 [5], в котором устанавливаются классы пожарной опасности
наружных стен зданий с внешней стороны при наличии: систем внешней изоляции, отделки толщиной более 0,5 мм, оклейки и облицовки.
Имеющиеся случаи пожаров, связанных с фасадами зданий, показывают их высокую опасность, при наличии горючих материалов в составе СФТК имеют значительную скорость распространения.
На характер вертикального распространения пожара по зданию влияют не только пожарная опасность строительных конструкций с внешней стороны (фасадов), но и конструктивные особенности зданий, а также параметры возникшего пожара [6].
Основные пути распространения пожара с одного этажа на другой следующие:
- по горючим материалам (строительным конструкциям) с внешней стороны (фасадам) (возгорание облицовки может возникнуть в результате воздействия пламени из окна, а также от пламени соседнего здания и иного источника);
- от воздействия пламени, выходящего из проема (окна) горящего помещения (переход пожара с этажа на этаж через окна, возможно распространение также на соседние здания);
- через отверстия и трещины, образующиеся в местах стыков перекрытий с наружными стенами вследствие недостаточной огнестойкости мест крепления конструкций;
- через отверстия в перекрытиях вследствие недостаточной огнестойкости строительных конструкций;
- посредством горящих капель при плавлении строительных и других материалов (металлы, сплавы, композитные материалы), причем возможно распространение вниз;
- через технологические отверстия в перекрытиях и стенах (кабельные проходки, воздуховоды ит. п );
- через коридоры и лестничные клетки.
7
Выход пламени из оконного проема здания обычно возникает в результате интенсивного пожара в помещении. Обращающиеся при этом конвективные и лучистые потоки достаточно высоки, чтобы воспламенить горючую облицовку наружных стен.
На процесс распространения огня по фасадным системам влияет ряд факторов. Среди них можно выделить следующие:
- внешние условия (тепловое воздействие из оконного проема, тепловые воздействия горящей облицовки);
- характеристики материалов теплоизоляции, отделки или облицовки (температура воспламенения, скорость распространения пламени по материалу и др );
- механическое поведение фасадной системы при повышенных температурах.
На возможность возникновения и распространения пожара по фасаду здания влияют также архитектурные и объемно-планировочные характеристики внешних стен.
Главным с точки зрения пожарной опасности штукатурных систем, в которых в качестве утеплителя использованы горючие утеплители (например, пенополистирол), является их потенциальная способность содействовать распространению пожара (его перебросу) на расположенные выше этажи здания, если пламя выходит на фасад здания.
Один из механизмов проявления пожарной опасности заключается в том, что при тепловом воздействии огня на фасадную систему происходит термодеструкция пенополистирола с выделением горючих газов. Часть выделившихся газов, диффундируя через слой штукатурки, попадает в факел пламени и сгорает, что значительно усиливает мощность теплового потока и его высоту и тем самым способ-
ствует сокращению времени до разрушения остекления вышерасположенного этажа и распространению пожара на этот этаж [1].
Другой возможный механизм проявления пожарной опасности этих систем заключается в том, что при пожаре декоративно-защитная штукатурка разрушается на большой площади, в результате чего в условиях свободного доступа кислорода из воздуха к пенополистиролу происходит его возгорание с большим выделением тепла и со всеми дальнейшими сопутствующими последствиями. Этот механизм при наших испытаниях не реализовывался, но он известен из зарубежных источников.
Поведение пенополистирола во внутреннем объеме штукатурной системы в условиях теплового воздействия пожара определяется его пожарно-техническими свойствами:
- начало процесса усадки пенополистирола происходит при температуре 85-90 °С;
- при температуре 240 °С пенополистирол начинает плавиться;
- начало процесса термодеструкции пенополистирола с выделением газообразных продуктов соответствует температуре 280-290 °С;
- температура возможного воспламенения пенополистирола зависит от вида исходного сырья и может составлять примерно и 220 °С, и 360-380 °С;
- температура возможного самовоспламенения равна 460^80 °С.
В целях повышения пожарной безопасности СФТК с горючими утеплителями используются противопожарные поэтажные рассечки и окантовки оконных (дверных) проемов из негорючих минераловатных плит.
