Введение

Пожарная безопасность в строительстве начинается, прежде всего, с выбора правильных материалов. Поскольку здания по форме и составу становятся все сложнее, необходимо делать правильный выбор функциональности, стоимости и огнестойкости материалов. Свойства используемых строительных материалов служат для ухудшения или улучшения условий, способствующих распространению огня, непосредственно влияющего на эффективность пожарной безопасности. Современные строительные материалы испытали значительное развитие с растущими требованиями к энергоэффективности, экологичности и экономичности. Однако их влияние на пожарную безопасность остается важным аспектом, который необходимо учитывать при каждом строительном проекте. В этой статье исследуется влияние современных строительных материалов на пожарную безопасность, инновационные разработки в области огнестойких технологий, а также предлагаются некоторые рекомендации по дальнейшему усовершенствованию противопожарной защиты зданий.

Виды современных строительных материалов и их влияние на пожарную безопасность

1. Бетон

Бетон – один из самых распространенных видов строительных материалов, обладающий большой прочностью и долговечностью. Он обладает отличной стойкостью к огню и является негорючим. Поэтому он является отличным материалом для любой постройки, требующей высокого уровня защиты от огня. Проводимость тепла через бетон низка, поэтому он может способствовать задержке распространения огня. Железобетонные конструкции могут сохранять свою целостность при пожаре гораздо дольше, предоставляя жильцам больше времени на спасение, а спасателям – лучшую возможность взять огонь под контроль.

Почему бетон важен для пожарной безопасности? Высокая устойчивость бетона к огню в течение длительного периода делает его идеальным для таких элементов конструкций, как стены, колонны и перекрытия. В многоэтажных зданиях он способствует образованию огнестойких отсеков, ограничивающих распространение огня. Кроме того, современный бетон может быть обработан специальными добавками, повышающими его способность противостоять высоким температурам и обладать устойчивостью к трещинам в условиях высоких температур. Огнестойкий бетон в сочетании с другими методами пассивной противопожарной защиты может существенно повысить уровень безопасности.

1. Сталь

Благодаря хорошему соотношению крепости к весу, в современном строительстве наблюдается большой спрос на сталь для небоскребов. Сталь теряет свои структурные свойства при повышенной температуре, что может привести к разрушению конструкции в случае пожара. Обычно в строительстве применяют огнеупорные покрытия или полностью погружают стальные элементы в огнеупорные материалы, такие как бетон или гипс. Эти дополнительные слои служат для изоляции стали и задержки потери ее несущей способности.

Проблема огнезащиты стальных конструкций Незащищенная сталь начинает терять прочность уже при температуре 500°C, что представляет значительную опасность при пожаре. В высотном строительстве стальные балки и прогоны, как правило, являются основными несущими элементами здания. Повреждение из-за чрезмерной температуры может привести к обрушению конструкции. Поэтому важно защитить сталь с помощью современных методов огнезащиты, таких как наносимые распылением огнезащитные материалы, плитные системы или интумесцентные покрытия, где покрытие расширяется во время нагрева и образует барьер между сталью и огнем.

1. Гипсокартон (гипсфокартон)

Гипсокартон является одним из самых распространенных строительных материалов, используемых для внутренних стен и потолков. Он огнестойкий и уменьшает распространение пламени в случае пожара. Химически соединенная вода в гипсе превращается в пар под воздействием тепла, снижая таким образом температуру в пострадавшей от пожара зоне. Благодаря этому гипсокартон является эффективным пассивным противопожарным материалом в жилых и коммерческих помещениях.

Роль гипса в противопожарной безопасности Гипсокартон широко распространен в строительстве, особенно в изготовлении противопожарных перегородок, которые помогают разделить огонь и препятствуют его распространению. Это очень важно для таких объектов, как больницы, школы и офисные здания, где жизнь людей должна быть защищена любой ценой. Архитекторы достигают огнестойкости до 4 часов, используя многослойные гипсовые конструкции, обеспечивая достаточное время для эвакуации и тушения пожара.

1. Композитные материалы

В современном строительстве обычно используют композиты или комбинации материалов, применяемых для улучшения свойств. Несмотря на легкость и крепкость, огнестойкость композитов очень сильно варьируется. К ним относятся пластиковые смолы, некоторые из которых легковоспламеняющиеся и должны быть обработаны другими антипиренами, чтобы быть приемлемыми для использования в зданиях.

Как композитные материалы влияют на поведение при пожаре Композитные материалы могут быть разработаны для конкретных применений, а их поведение при пожаре зависит от используемого базового материала. Некоторые армированные композиты обладают хорошей огнестойкостью, например со стекловолокном, тогда как другие – особенно композиты, содержащие полимерные материалы – теряют значительную часть своей механической прочности при нагревании, или даже плавятся или выделяют токсичные газы. Улучшение огнестойкости можно добиться с помощью огнезащитных средств, покрытий и добавок.

Инновации в сфере огнестойких строительных материалов

1. Огнестойкие покрытия

Среди инноваций в области огнезащиты выделяются высокоэффективные интуместные огнезащитные покрытия. Они используются для распыления элементов конструкций, таких как стальные балки и деревянные рамы, с единственной целью – повысить их огнестойкость. Например, интумесцентные покрытия раздуваются под воздействием тепла, образуя изоляционный слой, защищающий находящийся под ними материал от возгорания. Примеры таких покрытий позволят значительно повысить огнестойкость стали, древесины и других строительных материалов без добавления лишнего веса.

Как работают огнезащитные покрытия Огнестойкие покрытия критически важны в случаях, когда невозможно обеспечить дополнительную структурную поддержку зданий, например, при реконструкции старых зданий. Они образуют барьер, повышающий огнестойкость, задерживая утрату структурной целостности и давая дополнительное время аварийным службам, чтобы взять ситуацию под контроль. Из них предпочтение отдается интуместным покрытиям, поскольку их тонкое нанесение сохраняет эстетические и архитектурные особенности, характерные для современных зданий.

1. Нанотехнологии в противопожарной защите

Нанотехнологии приобретают все большее значение в разработке огнестойких материалов. Исследователи сейчас активно изучают, как наноразмерные частицы могут быть интегрированы в строительные материалы, чтобы придать им лучшую огнестойкость. К примеру, наноразмерные частицы глины, добавленные к полимеру, улучшают огнестойкость, усиливая склонность материала к образованию защитного слоя угля под воздействием тепла. Другие современные направления использования нанотехнологий включают в себя разработку новых высокоэффективных огнезащитных средств для текстиля, древесины и пластмасс.

1. Аэрогели

Аэрогели являются отличными теплоизоляторами и обладают превосходными огнестойкими свойствами. Эти материалы получают путем удаления жидкости из геля, оставляя после себя жесткую структуру с порами, способными выдерживать высокую температуру. Аэрогели применяются в изоляции построек для предотвращения передачи тепла и защиты от пожара. Это дорого, но в зонах повышенного риска, таких как центры обработки данных и другие промышленные объекты этот материал рассматривается как средство максимальной защиты от пожароопасности.

Применение аэрогелов на объектах повышенной опасности Благодаря своей низкой плотности и превосходным изоляционным свойствам аэрогели нашли применение в критических средах, где обычные изоляционные материалы не способны обеспечить противопожарную защиту. Примером могут служить объекты энергетики, где аэрогели применяются для защиты электрических компонентов от перегрева, что может привести к пожару.

Роль пассивной противопожарной защиты в современных зданиях

Пассивная противопожарная защита – это конструкция или отделка строительных материалов и технологий, помогающих контролировать или ограничивать пожар в определенном помещении без вмешательства человека. В современных противопожарных стратегиях он имеет немаловажное значение, поскольку обеспечивает первую линию защиты при пожаре.

1. Негорючие материалы

В PFP активно используются небоевые материалы, такие как бетон, стекло и некоторые металлические материалы. Это материалы, которые не способствуют распространению огня и дополнительно разделяют здание на части, следовательно, ограничивают огонь в определенной зоне. Типичным примером могут быть противопожарные двери и стены, которые, являясь изготовленными из таких негорючих материалов, могут предотвратить распространение огня между комнатами или этажами, тем самым выигрывая время для эвакуации и пожаротушения.

1. Эффективность противопожарных конструкций

В многоквартирных жилых домах для полов, стен и потолков необходимы показатели огнестойкости, чтобы предотвратить распространение огня из одного помещения на другое. Архитекторы выполняют это требование, определяя узлы, имеющие класс огнестойкости, спроектированные таким образом, чтобы каждая единица могла походить на отсек, задерживающий распространение огня за пределы этой части здания.

1. Противопожарные барьеры и огнестойкие отсеки

Противопожарные препятствия – еще один важный компонент пассивной противопожарной защиты. Они представляют собой стены, пол и потолок, предназначенные для обеспечения противостояния огню в течение определенного периода времени. Обычно они производятся из таких материалов, как огнестойкий гипс, бетон или сталь. В многоэтажных зданиях противопожарные перегородки между этажами могут предотвратить распространение огня вверх за очень короткое время, что особенно важно в высотных зданиях.

Нормативные стандарты для строительных материалов в области пожарной безопасности

Различные международные ассоциации устанавливают противопожарные стандарты для используемых для строительства материалов. IBC и CPR Европейского Союза представляют несколько общепринятых стандартов. В таком кодексе описывается класс огнестойкости, а также требования к испытаниям, подтверждающие, что они достигли порогового значения по пожарной безопасности. Материалы маркируются в зависимости от того, насколько долго они могут выдерживать огонь без потери структурной целостности.

Важность испытаний на соответствие

Огнестойкие материалы должны быть подвергнуты испытаниям, чтобы определить их способность сохранять структурную целостность в условиях пожара. Такие испытания, как ASTM E119, содержат стандартные методы испытаний строительных конструкций и материалов на огнестойкость, которые гарантируют, что огнестойкость стен, полов, крыш и колонн будет отвечать установленным требованиям.

Помимо международных стандартов многие страны публикуют собственные правила пожарной безопасности. К примеру, в Украине Государственные правила пожарной безопасности диктуют использование огнестойких материалов в строительстве. Эти нормы гарантируют, что материалы в общественных зданиях, таких как школы, больницы и торговые центры, будут отвечать минимальным требованиям огнестойкости.

Важность соответствия

Соответствие таким стандартам имеет большое значение с точки зрения пожарной безопасности. Несоответствие в этом случае может привести к катастрофе из-за разрушения неподходящих материалов при возгорании. Кроме риска несчастных случаев, строительные проекты, не отвечающие требованиям пожарной безопасности, могут также угрожать юридическими санкциями или задержками в выдаче разрешений на заселение.

Рекомендации по выбору огнестойких строительных материалов

Тип здания и количество жителей

Требования к классу огнестойкости связаны с типом здания и количеством жителей. Примерами зданий, к которым предъявляются более высокие требования к огнестойкости материалов, многоэтажки, больницы и промышленные объекты по сравнению с односемейными домами. Для каждого класса или конкретного типа здания проектировщики должны подбирать материалы, отвечающие заданной пожарной опасности.

Нанесение огнезащитных покрытий на стальные конструкции 

Сталь является одним из основных материалов, используемых в процессе строительства и нуждающихся в дополнительном огнезащитном слое. Огнестойкие покрытия могут оказать существенное влияние на поведение стали во время пожара. В таких случаях широко применяются и рекомендуются интумесные краски. Такие покрытия приобретают большое значение в зданиях с большими открытыми пространствами или высокими потолками, где стальной каркас открыт.

Комбинированные огнестойкие материалы 

В большинстве случаев сочетание нескольких материалов вместе обеспечивает повышенную огнестойкость по сравнению с использованием одного материала. К примеру, изоляция из огнестойкого материала применяется для улучшения защиты стен из бетона или гипса. Это обеспечивает многослойный подход, благодаря которому огонь не распространяется, следовательно, огнестойкость здания повышается.

Правильный монтаж и обслуживание 

Правильный монтаж и обслуживание этих огнестойких материалов имеют решающее значение для того, чтобы они выполняли свою функцию на практике. Неправильно установленные противопожарные барьеры могут не выдержать во время пожара и разрешить пламени распространиться. Периодическая проверка и техническое обслуживание становятся необходимыми, чтобы огнестойкие материалы эффективно выдерживали испытание временем.

Вывод

Современные строительные материалы будут иметь большее значение в том, как будут работать решения по пожарной безопасности. Некоторые типы материалов, такие как бетон и гипс, обладают огнестойкостью от природы. С другой стороны, другие материалы, такие как сталь и композитные материалы, нуждаются в дополнительной обработке, чтобы они могли выдерживать воздействие высоких температур. Инновации в области нанотехнологий и огнеупорных покрытий улучшают характеристики строительных материалов, а, следовательно, позволяют строить более безопасные и устойчивые здания. Знание природы таких материалов и соблюдение норм пожарной безопасности позволит архитекторам, строителям и руководителям объектов проектировать и строить объекты лучше подготовленные к противостоянию пожарной опасности.