УДК 624.074.04
А.П. Половко
Львівський державний університет безпеки життєдіяльності
кафедра наглядово-профілактичної діяльності
ВОГНЕСТІЙКІСТЬ ОГОРОДЖУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ З ВИКОРИСТАННЯМ ПІНОПОЛІСТИРОЛУ (ППС)
© Половко А.П. 2007
В статті висвітлено проблему вогнестійкості огороджуючих конструкцій з використанням пінополістиролу (ППС). Проведено аналіз використання нових будівельних технологій із застосуванням ППС та необхідність їх вогнезахисту.
In this article is analysed the problem of fire resistancy of fency construction wing the foam-polisterolum (FPS). The analysis was made as to the wing of new building technologies with the FPS wing and necessity of their fire-protection.
Постановка проблеми. Проблема енергозбереження в житлових і громадських будівлях України сьогодні стоїть надзвичайно гостро. і оскільки вартість енергоносіїв зростає з кожним роком, її збереження та раціональне використання є важливим завданням сьогодення.
Підвищення вимог до будівельних конструкцій та виробів, їх теплозахисних властивостей, а також економне споживання теплової енергії, створюють передумови для розвитку ефективних систем енергозбереження будівель та споруд.
Економія енергії, яка витрачається на обігрівання будинків, полягає у раціональному використанні енергоресурсів завдяки ефективним та економічно обґрунтованим архітектурно-планувальним рішенням. Ефективна теплоізоляція, яка відповідає сучасним вимогам, дозволяє зменшити витрати на опалення. Нові конструктивні схеми будівель на основі раціонального використання міцнісних і теплофізичних властивостей теплоізоляційних матеріалів забезпечують зменшення маси стін й перекриттів та їх товщини.
Залежно від того, в яких конструкція будівлі буде використовуватись теплоізоляційний матеріал, до нього ставиться набір специфічних вимог, які включають стійкість до хімічних, біологічних та інших процесів, а також вимоги пожежної безпеки. У відповідності до цих вимог і здійснюється вибір типу матеріалу.
Аналіз останніх досліджень та публікацій. Україна першою з країн СНД, а саме в січні 1995 року, затвердила державні будівельні норми, що регламентують питання будівництва будинків з пінополістирольних блоків в якості нерозбірної опалубки та утеплювача (ДБН В.2.6.-6-95). За чинними на сьогодні нормами в Україні дозволено спорудження будівель з використанням ППС в огороджуючих конструкціях висотою до 5 поверхів із спеціальними заходами з питань пожежної безпеки.
Однією із таких технологій будівництва на сьогодні є технологія «ТЕРМОДІМ», яку реалізує в Україні фірма ТзОВ «Валькірія». ТЕРМОДІМ – це будівництво будівель, при якому стіни складені з пустотілих пінополістирольних блоків залитих важким бетоном з арматурою. Такі блоки називаються термоблоками і виконують функцію, нерозбірної опалубки при бетонуванні. Набираючи міцність, бетон утворює монолітну конструкцію будівлі. Для ТЕРМОДОМУ застосовується полістирол ПСВ-С марки 25-30, який не горить і не підтримує горіння. Конструкція блока наведена на рис.1.
Рис 1. Вигляд термоблока.
Будь-яке будівництво починається із земляних робіт та закладення фундаменту. На даному етапі робіт, особливої різниці з традиційними технологіями немає. Тип фундаменту вибирається відповідно до конкретного проекту. Єдиною розбіжністю являється те, що стіна з термоблоків має товщину не 51 см (якщо порівняти її з цегляною в 2 цегли), а 25см і має масу не 980 кг а 360кг, відповідно фундамент може бути значно меншим. Для стіни з термоблоків достатньо фундаменту шириною 30-40 см.
По периметру всієї будівлі в перший ряд термоблоків закладається арматурний каркас. Він складається з 4-х стержнів арматури зв’язаних між собою (відстань між стержнями становить 10 см). Такий же каркас повинен закладатись в кожний кут будівлі, в місцях віконних та дверних прорізів і в останній ряд термоблоків перед плитою перекриття (інколи і в двох останніх рядах). Схему армування кутів, віконних та дверних прорізів наведено на рис. 2 та 3.
Армування проводиться на основі проекту. Діаметр арматури та крок (вертикальний і горизонтальний) розраховується конструктором залежно від поверховості будинку та навантаження на стіни.



Рис. 2. Вигляд армування кутів
Рис. 3. Схема армування віконних та дверних прорізів

При будівництві будинків із термоблоків можуть використовуватись також дерев’яні перекриття, або збірні залізобетонні плити. Фрагменти монтажу таких перекриттів наведено на рис. 4 та 5.


Рис. 4. Вузол монтажу дерев’яного перекриття
Рис 5. Вузол монтажу залізобетонного перекриття

Широке використання ППС зумовлене його добрими теплотехнічними характеристиками, малою вартістю, можливостями створення різних складних форм. Але, водночас ППС властива значна горючість з виділенням при цьому великої кількості отруйних речовин, що неодмінно зменшує межу вогнестійкості конструкцій за ознакою токсичності. При горінні з ППС в основному виділяються такі речовини: бензол, толуол, ксилол, стирол та окис вуглецю. Кількість цих речовин буде залежати від типу ППС і об'єму матеріалу, що згорів. У певний момент часу горіння ППС кількість токсичних речовин досягає гранично допустимих концентрацій (ГДК) [2], тоді наступає межа вогнестійкості за ознакою токсичності [6].
Відомо, що термодиструкція ППС проходить три агрегатні стани твердий, рідкий та газоподібний. При досягненні відповідної температури пінополістирол переходить із одного агрегатного стану в інший, поки газоподібний стан компонентів ППС повністю не вигорить.
Тому нам необхідно дослідити в лабораторних умовах характер прогріву фрагментів стін на дію стандартної пожежі, при умові їх різноманітного вогнезахисту. Типи вогнезахисту приймемо на основі раніше запропонованого захисту для будівель ПЛАСТБАУ та ГОЛЬДПЛАН [6]. Типи вогнезахисту наведені на рис. 6.


Рис.6. Види вогнезахисту для внутрішніх та зовнішніх несучих стін
а) Перший тип вогнезахисту:
1-стінові пінополістирольні блоки; 2-два шари гіпсокартону 2(12,5=25мм; 3-будівельний гіпс; 4-кріпильні дюбелі.
б) Другий тип вогнезахисту:
1-стінові пінополістирольні блоки; 2-зовнішнє захисне покриття типу "Церезит"; 3-цементна штукатурка по металевій сітці-20мм; 4-два шари гіпсокартону 2(12,5=25мм; 5-будівельний гіпс; 6-елемент жорсткого кріплення віконної коробки до залізобетонного каркаса.
Постановка задачі. Для вогневого експерименту було підібрано архітектурно-конструктивну систему, яку пропонує сьогодні ТзОВ «Валькірія» (м. Київ) для масового застосування в Україні.
Виготовлено два зразки фрагментів огороджуючої конструкції-стіни, із використанням термоблоків та вогнезахистом з внутрішньої сторони. Вогнезахист виконано вогнезахисним гіпсокартоном у два шари товщиною 12,5 мм кожний, який закріплений дюбелями до монолітних залізобетонних елементів. Габаритні розміри фрагментів становлять 1000х1000х305 мм. Конструкцію експериментальних зразків наведено на рис.7.
а) б)


Рис.7. Конструкція експериментальних зразків.
а – фрагмент внутрішнього фасаду стіни; б – перерізи стіни; в – конструкція дюбелів.
1 - стінові пінополістирольні блоки; 2 - два шари гіпсокартону 2(12,5=25мм;
3 - будівельний гіпс; 4 - кріпильні дюбелі.
З метою проведення даного експерименту розроблено спеціальну вогневу піч на яку отримано патент. Піч розрахована для проведення теплофізичних випробувань малогабаритних фрагментів будівельних конструкцій та окремих вузлів їх стикових з’єднань. Дана піч дозволяє випробовувати як горизонтальні, так і вертикальні фрагменти конструкцій з одночасною дією високої температури стандартної пожежі та зовнішнього навантаження.
Запропонована конструкція печі відповідає вимогам діючих норм в Україні щодо засобів випробовування на вогнестійкість будівельних конструкцій відповідно до [1].
Висновки. Використання нових будівельних технологій із застосуванням пінополістиролу потребує ретельного вивчення питання вогнестійкості та поведінки в умовах високих температур. Чому і будуть присвячені подальші дослідження описаних експериментальних зразків на вогнестійкість.
ДСТУ Б В.1.1-4-98. Захист від пожежі. Будівельні конструкції. Методи випробувань на вогнестійкість. Загальні вимоги. –Київ: Держбуд України, 1999. –19с.
Рекомендации по унифицированной оценке токсичности продуктов горения полимерных материалов, М.: ВНИИПО 1988.- 12 с.
Заключение по результатам огневых испытаний фрагмента здания системы ПЛАСТБАУ / Отчет по НИР. –Київ: Київ ЗНДІЕП, 1993. –75с.
Огнестойкость полимерных строительных материалов.// Воробьев В.А., Адрианов Р.А., Ушаков В.А.-М.: Стройиздат, 1978.
Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов/ Романенков И.Г., Зигерн-Корн В.Н.-М.: Стройиздат, 1984.
Демчина Б.Г. Натурні вогневі випробування фрагмента п’ятиповерхового житлового будинку з полімерзалізобетонних конструкцій системи “ГОЛЬДПЛАН”. // Вісник ДУ “Львівська політехніка”, №335. Теорія і практика в будівництві: -Львів: ДУ “Львівська політехніка”, 1997. –С.16-23.
Демчина Б.Г. «Вогнестійкість одно - і багатошарових просторових конструкцій житлових та громадських будівель». Автореф. доктор. дис. техн.. наук. ХДТУБА., Харків,2003.