Огнеупорные характеристики стекла

2.7 — Огнестойкость

2.7.1 Вводная информация

Защита от огня приобретает все большее значение при проектировании зданий и фасадов. Необходимо отметить две отдельные концепции: реакцию на возгорание и огнестойкость:

• Реакция на возгорание оценивает поведение заданного материала под воздействием огня и его вклад в распространение возгорания. К примеру, различают негорючие материалы (не выделяющие какого- либо значимого количества тепла), горючие материалы (которые способны выделять тепло в зависимости от степени воспринимаемого ими нагрева), а также воспламеняющиеся материалы (материалы, способные выделять газы, характер и количество которых с большой вероятностью приведет к возникновению горения в газовой фазе, т.е. возникновению пламени). Каждый продукт можно классифицировать в зависимости от реакции на возгорание.
• Огнестойкость конструкции — время в минутах, на протяжении которого соответствующий элемент сохраняет требуемую несущую способность и/или целостность, и/или термоизоляционные свойства. Огнестойкость определяется для стекла в комплексе с рамой, а не отдельного элемента.

2.7.2 Реакция на возгорание

Европейская классификация

8 апреля 1999 европейские органы надзора одобрили (Концепция 98/319 ред. 3) новую европейскую классификацию. Постепенно методики оценки возгорания и государственная классификация будут выводиться из употребления и заменяться этой новой базовой системой. Новая классификация реакции на возгорание должна использоваться совместно со стандартом EN 13501-1:2007 +A1:2009 «Классификация на основе данных испытаний на реакцию на возгорание» В рамках данной системы строительные материалы подразделяются на семь европейских классов: A1, A2, B, C, D, E и F. Лучшие материалами с точки зрения реакции на возгорание (воспламеняемости) попадают в класс A, худшие — в класс F. Предусмотрены два класса (A1 и A2) для максимально высокого уровня воздействия.

Различают классификацию напольных покрытий и прочих материалов. Сокращение FL (обозначающее “floor/пол”) добавляется к индексам, относящимся к напольным покрытиям (например, AFL, BFLи др.). Существующая классификация строительных материалов по воспламеняемости в качестве класса A1 (не требует испытаний) также подтверждена.

Для испытываемых материалов создаются три уровня тепловой нагрузки с точки зрения распространения пламени: низкая, средняя и высокая.

Эти три отдельные уровня нагрузки соответствуют трем возможным фазам возгорания в здании. Для оценки продукции при низком и высоком уровне воздействия используются идентичные инструменты вне зависимости от материала. В отличие от них оценка на средний уровень нагрузки производится иным образом. В следующей таблице описаны соответствующие стандарты испытаний для каждого случая.

Стандарты испытаний на воспламеняемость

Эти пять методик испытаний связаны с еще двумя стандартами, затрагивающими вопросы классификации (EN 13501-1) и подготовки и использования подставки (EN ISO 13238). В порядке заключения отметим, что дополнительная классификация учитывает еще два аспекта распространения пламени. Первый связан с образованием дыма (“s” означает “smoke”): s1, s2 и s3, где s3 соответствует материалу, не выделяющему дыма. Второй относится к образованию капель (“d” означает “droplets”): d0 (горящие капли не образуются в течение 600 секунд при испытании в соответствии с EN 13823), d1 (горящие капли, продолжающие горение свыше 10 секунд, не образуются в течение 600 секунд при испытании в соответствии с EN 13823) и d2 (при отсутствии особо оговоренных характеристик или при несоответствии продукта классификации d0 и d1 или поджигает бумагу при проведении испытания на воспламеняемость согласно EN 11925-2). Отсутствует требование по декларированию этих результатов в отличие от евро-классов.

Огнестойкость стекольной продукции

В соответствии с системой евроклассификации флоат-стекло, узорное стекло, термически упрочненное, термически закаленное, химически закаленное, с неорганическим покрытием и армированием включается в список материалов, считающихся соответствующими классу A1 без необходимости проведения испытаний(Официальное издание Европейского Союза 96/603/EC и 2000/605/EC). Прочие типы стекла должны подвергаться испытаниям, если они содержать органические соединения в пропорциях, превышающих 0,1% от массы.

2.7.3 Огнестойкость

Европейская классификация

Постоянный комитет по строительству, контролирующий внедрение Регламента о строительных конструкциях (CPR), выдал положительное заключение касательно европейской системы классификации огнестойкости изделий. В данной системе огнестойкость измеряется в единицах времени (минутах). Выделяют три основных уровня оценки эффективности с точки зрения огнестойкости:

• R (несущая способность)
• E (целостность)
• I (изоляция).

В целом классы описываются следующим образом:

• Несущие элементы конструкции:
  • REI tt: tt — период, на протяжении которого соблюдаются все критерии (несущая способность, целостность и изоляция)
  • RE tt: tt — период, на протяжении которого сохраняется несущая способность и целостность
  • R tt: tt — период, на протяжении которого сохраняется несущая способность
• Ненесущие элементы конструкции:
  • EI tt: tt — период, на протяжении которого сохраняется целостность и изоляция
  • E tt: tt — период, на протяжении которого сохраняется целостность.

Система классификации детально описывает Еврокоды (для определения огнестойкости расчетным методом) и список стандартов классификации EN 13501 (для определения огнестойкости посредством испытаний):

• EN 13501-2: Пожарная классификация строительных материалов и элементов конструкции — Часть 2: Классификация с использованием данных испытаний огнестойкости, кроме систем вентиляции
• EN 13501-3: Пожарная классификация строительных материалов и элементов конструкции — Часть 3: Классификация с использованием данных испытаний огнестойкости продуктов и элементов, используемых в коммуникациях здания: огнестойких воздуховодах и противопожарных заслонках.

Применение классификации стекольных материалов

• E: Целостность или способность элемента предотвращать проникновение пламени и горячих газов. Теплопередача допускается
• EW: Целостность и низкотемпературное излучение или способность элемента предотвращать проникновение пламени и горячих газов и ограничивать количество тепла, проникающего через элемент конструкции
• EI: Целостность и изоляция или способность элемента предотвращать проникновение пламени и горячих газов и блокировать передачу тепла через элемент конструкции.

Таким образом, для стекла могут применяться следующие примеры классов: EI 30, EW 60, E 30 и др.

Испытания на огнестойкость

Также важно разработать серию стандартов испытаний на огнестойкость, охватывающих все виды продуктов и сценарии развития событий. Необходимо проведение испытаний для каждого типа элементов. К примеру, условия проведения испытания огнестойкой двери значительно отличаются от испытаний балки. Для проведения испытания строительного материала на огнестойкость необходимо использовать Общие Требования (EN 1363-1) — дополненные альтернативными методами выполнения работ — и соответствующие методики испытаний для данного конструкционного элемента. Испытания остекленных перегородок обычно выполняются в соответствии с EN 1364-1 “Испытание на огнестойкость ненесущих элементов — Часть 1: Стены”.

Краткое описание испытания

Испытываемый образец помещается перед печью. Испытанию подвергается полноразмерный образец.

Методика испытаний

Стандартная кривая температуры / времени применяется на всем протяжении испытания. Уравнение, представляющее собой модель полностью сформировавшегося возгорания в отдельном помещении, описывается следующей формулой:

где · t время с начала испытания (минуты); · T средняя температура печи в градусах Цельсия(°C) в момент времени t

Излучение на стороне, противоположной воздействию пламени, измеряется посредством радиометра, а температура на стороне нагрева измеряется посредством термопары.

Кривая роста температуры в печи

Результат испытаний выражается следующим образом:

• Целостность: Полное количество минут, на протяжении которых текстовый образец сохраняет функцию перегородки в ходе испытания, не вызывая возгорания ватного тампона, прикладываемого на 30 секунд к передней части перегородки, и не допуская проникновения щупа для замера зазоров, и не вызывая самоподдерживающегося горения с противоположной воздействию пламени стороны
• Низкотемпературное излучение: количество полных минут, на протяжении которых излучение, замеренное на расстоянии одного метра с противоположной воздействию стороны, не превышает 15 kВт/м2
• Изоляция: количество полных минут, на протяжении которых тестовый образец сохраняет свою разделительную функцию в ходе испытания без достижения температур на стороне, противоположной воздействию пламени, которые либо:
  • a) повышают среднюю температуру относительно исходной более чем на 140 °C; или
  • b) повышают температуру в любой точке (включая перемещаемую термопару) относительно исходной более чем на 180 °C.

Огнестойкая стекольная продукция

Некоторые виды стекольной продукции, такие как отожженное однолистовое стекло, многослойное стекло (на основе ПБВ, ЭВА, смолы) и стандартные однокамерные стеклопакеты, не обеспечивают какой- либо значительной огнестойкости, поскольку они могут разрушаться под воздействием температурного шока вследствие резкого роста температуры. Следующие виды стекольной продукции могут применяться для обеспечения огнестойкости конструкций:

• Полированное армированное стекло: в случае возгорания стекло разбивается, но остается на месте благодаря металлической сетке и сохраняет прозрачность. Кроме того, при достижении температуры размягчения трещины затягиваются. Распространение пламени возможно только в случае значительной высокотемпературной текучести, приводящей к образованию зазора в остеклении.
• Термически закаленное стекло: термическая закалка усиливает сопротивляемость стекла растягивающим усилиям и температурному шоку. Процесс закаливания разработан специально для огнестойких видов продукции в целях достижения улучшенных защитных свойств. В сочетании с покрытием стекло позволяет снизить величину проходящего излучения. Оно может использоваться как в виде отдельного листа, так и в составе стеклопакета.
• Многослойное стекло со вспучивающимся слоем: это многослойное (триплекс) или многолистовое (мультиламинат) стекло, содержащее твердую прослойку, вспучивающуюся в случае пожара.

При нормальных условиях промежуточные слои сохраняют прозрачность. В случае возгорания промежуточные слои расширяются и преобразуются в жесткий, непрозрачный, поглощающий тепло экран. Чем больше слоев, тем дольше остекление сопротивляется воздействию пламени.

Реакция на возгорание многослойного стекла со вспучивающимся слоем

Для использования в данных целях продукция должна поставляться с протоколом испытаний, подтверждающих ее эффективность. AGC предлагает обширную линейку закаленной продукции (Pyropane), а также многослойных стекол со вспучивающимся слоем (Pyrobelite и Pyrobel), обеспечивающих различный уровень огнестойкости. В следующей таблице приведен обзор марок с дополнительной информацией.

Pyropane

Pyropane — линейка закаленного огнестойкого стекла AGC. В данную линейку включены продукты, полученные путем термической обработки стекольной продукции со специальным металлическим покрытием и без него. Они соответствуют определенным европейским стандартам и классифицируются в соответствии с результатами испытаний в рамах надлежащего качества.
Разнообразие областей применения:

• Огнестойкие изоляционные стеклопакеты (E/EW 30 и E/EW 60) для фасадов
• Интерьерное огнестойкое остекление для перегородок и дверей (E 30/ EW 20)
• Противодымный барьер (DH 30).

Будучи закаленным стеклом, Pyropane обеспечивает все обычные преимущества с точки зрения защиты от травмы.

Pyrobel и Pyrobelite

Pyrobel и Pyrobelite — многослойные стекла со вспучивающимися промежуточными слоями. В случае пожара промежуточные слои расширяются при достижении перегородкой температуры порядка 120 °C и формируют жесткий экран, действующий в качестве преграды для пламени, горячих газов и теплового излучения. При возникновении возгорания Pyrobelite превращается в огнеупорный непрозрачный экран, устойчивый к воздействию пламени, газов и дыма, а также существенно снижает количество тепла, проходящего через перегородку в форме излучения. Оно способно достичь характеристик огнестойкости EW 30 и EW 60. В условиях возгорания Pyrobel превращается в огнеупорный непрозрачный экран, устойчивый к воздействию пламени, газов и дыма, и блокирует теплопередачу через перегородку. Оно способно достичь характеристик огнестойкости от EI 15 до EI 120.