Особенности пожарной опасности штукатурных систем наружного утепления фасадов

Все многообразие фасадных систем можно привести к двум основным видам:

штукатурные системы наружного утепления фасадов зданий с применением полимерных утеплителей

системы наружной теплоизоляции фасадов с воздушным зазором между утеплителем и облицовкой - навесные вентилируемые фасады (НВФ).

Штукатурным системам наружного утепления фасадов присуще наличие "мокрых" технологических процессов различной длительности. В качестве утеплителей в таких системах обычно используется пенополистирол и некоторые виды пенополиуретанов.

Главным с точки зрения пожарной опасности штукатурных систем, в которых в качестве утеплителя использован плитный 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 может значительно усилить мощность теплового потока и высоту пламени, и, тем самым, способствует сокращению времени до разрушения остекления вышерасположенного этажа и распространению пожара на этот этаж /12/.

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.

Для обеспечения надёжной и пожаробезопасной эксплуатации штукатурных систем с полистирольным утеплителем необходимо строго выполнять ряд рекомендаций, а именно, всегда применять окантовки оконных (дверных) проёмов и, в ряде случаев, поэтажные противопожарные рассечки из негорючих минераловатных плит.

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°C;

· при температуре 240°C пенополистирол начинает плавиться;

· начало процесса термодеструкции пенополистирола с выделением газообразных продуктов соответствует температуре 280 - 290°C;

· температура возможного воспламенения пенополистирола зависит от вида исходного сырья и может составлять примерно и 220°C, и 360 - 380°C;

· температура возможного самовоспламенения равна 460 - 480°C.

Роль противопожарных поэтажных рассечек и окантовок оконных (дверных) проёмов 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, учитывая низкую температуру начала усадки (85°C) и плавления (240°C) пенополистирола;

· наличие горизонтальных поэтажных минераловатных рассечек препятствует распространению внутри системы горючих и горячих газов, и тем самым ограничивают область усадки пенополистирола внутри фасадной системы;

· верхняя окантовка оконных (дверных) проёмов препятствует попаданию расплавленного пенополистирола в факел пламени через оконный проём горящего помещения здания с вышерасположенного вертикального простенка;

· нижняя окантовка оконного проема горящего помещения препятствует прогреву пенополистирола, расположенного на ниже расположенном простенке (под оконным проёмом горящего помещения), до температуры термодеструкции и, таким образом, исключает попадание горючих газов в факел огня через окно горящего помещения;

· нижняя окантовка оконного проёма 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 проёмов 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;

· все минераловатные элементы окантовки оконных (дверных) проёмов обеспечивают не разрушаемость штукатурной системы в этой самой напряженной в тепловом отношении области фасада здания при условии правильного выполнения примыкания штукатурной системы к оконным (дверным) проёмам.

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% по массе, а иногда и более, полимеров. Действительно, полимерные декоративно-защитные штукатурки при нагревании до температуры, превышающей 240-260°C, 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 температуру плавления не менее 1000°C, т.к. температура факела на выходе из оконного проема горящего помещения в реальных пожарах может достигать этих значений и даже превышать их. Отсюда следует и обоснование запрещения применения для этих целей стекловолокнистых плит, температура плавления которых не более 550°C.

Для оценки пожарной опасности конкретной штукатурной системы необходимы сведения о пожарно-технических характеристиках 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.

Значения этих температур для конкретного типа пенополистирола определяют теплотворную способность единицы массы исходного пенополистирола, и интенсивность его тепловыделения и, в конечном итоге, пожарную опасность данного вида пенополистирола.

Пожаро-технические характеристики пенополистирола могут быть получены при использовании методов термического анализа, два из которых приведены в обязательном приложении А к ГОСТ 31251-2003 /10/. 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 31251-2003. 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 вида 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 декоративно-защитных штукатурок, особенно полимерных, содержащих значительное количество горючих органических компонентов.

Однако использование для этих же целей результатов испытаний по определению групп горючести и воспламеняемости, устанавливаемых по ГОСТ 30244 /13/ и ГОСТ 30402 /14/, представляется достаточно проблематичным. Целесообразно определять низшую теплотворную способность материала утеплителя.

Особое значение для пожаробезопасного применения штукатурных систем с полистирольным утеплителем имеют термомеханические свойства декоративно-защитных штукатурок и, в частности, их "трещиностойкость". Важность этого фактора связана с тем, что уменьшение трещиностойкости штукатурок сопровождается ростом количества горючих продуктов термического разложения полистирола, которые поступают из внутреннего объёма системы в факел пламени и увеличивают его мощность и высоту. К сожалению, в настоящее время не разработаны методы лабораторных исследований этого параметра, и единственным способом определения его влияния на пожарную опасность систем являются прямые огневые испытания фасадных систем по ГОСТ 31251-2003 /10/.