Из чего лучше строить дом: выбираем огнестойкие материалы

Что такое огнестойкость

Строительные конструкции во время пожара могут не только гореть, но и плавиться, разрушаться и раскаляться до огромных температур. Способность стен, перекрытий и других элементов дома противостоять огню и сохранять свою целостность называют огнестойкостью. Единица измерения предела огнестойкости строительных конструкций — минуты.

Существует три показателя огнестойкости — «R», «E», «I». Они расшифровываются следующим образом:

• «R» – время, в течение которого конструкция теряет свои несущие способности, то есть полностью разрушается.
• «E» – время, за которое сооружение утрачивает свою целостность. Например, в нём появляются трещины, через которые распространяется огонь.
• «I» – время, за которое конструкция теряет свои теплоизоляционные свойства (повышение температуры на противоположной от огня поверхности более 220 °C).

Необходимые пределы огнестойкости строительных конструкций можно посмотреть в таблице:

Пример расшифровки предела огнестойкости строительных конструкций:

• R 15 — во время пожара несущие стены не должны обрушиться в течение первых 15 минут.
• E 30— в течение 30 минут наружные стены должны сохранять целостность.

Определение огнестойкости строительных конструкций зависит от множества факторов, один из главных — это материал, из которого эти конструкции сделаны.

Огнестойкость деревянных конструкций

Дерево — это один из самых востребованных материалов при строительстве дома, из него делают несущие стены, межэтажные перекрытия, стропильную систему. Но при этом дерево относится к сгораемым материалам.

Внимание!

Деревянные конструкции во время горения выделяют вредные вещества — углекислый газ, азот, окись углерода, сернистый газ. При пламенном горении токсичность древесины уменьшается. В режиме тления её токсичность возрастает до Т3 (высокоопасные продукты горения). Вдыхание дыма, содержащего 0,4% окиси углерода, смертельно.

• время от начала воздействия пожара до воспламенения древесины;
• время от начала воспламенения до наступления того или иного предельного состояния конструкции.

Скорость, с которой выгорают деревянные конструкции, зависит от следующих факторов:

• Сорт дерева. Чем плотнее дерево, тем «хуже» оно горит. Например, дуб сгорает медленнее, чем осина.
• Размер сечения древесины. Чем больше сечение, тем дольше оно горит, и наоборот. Например, деревянная конструкция с сечением от 120 мм горит со скоростью 0,6 мм в минуту, скорость горения конструкции с сечением менее 120 мм — 0,7 мм в минуту.
• Конструктивные особенности материала. Цельные материалы горят быстрее, чем сложные конструкции, изготавливаемые методом склейки. Это происходит за счёт термостойкости клеевых составов. Скорость горения клееной древесины 0,7 мм/мин, цельной — 1 мм/мин.
• Расположение отдельных элементов деревянных конструкций по отношению друг к другу. Например, если конструкции находятся параллельно друг другу, с небольшим зазором, то происходит их взаимный разогрев с усилением воздушной тяги. Пример такого расположения — стропила и обрешётка кровли.

Конструктивные меры защиты. Для увеличения огнестойкости при проектировании сокращают количество конструкций с параллельно расположенными деревянными элементами и пустотами между ними.

Облицовка дерева. Для неё используют асбестоцементный шифер, гипсокартон, материалы из фольги, базальтовую вату. Например, асбестоцементный плоский лист толщиной 10-12 мм увеличивает время до воспламенения древесины до 15-20 минут. А слой базальтовой ваты толщиной 70 мм — до 35 минут.

Оштукатуривание. Слой штукатурки толщиной 2 см повышает предел огнестойкости деревянной конструкции до R 60.

Использование огнезащитных составов — специальных растворов, защищающих деревянные конструкции от огня. Их разделяют на две группы:

• Первой степени огнестойкости. Огнезащитные составы, относящиеся к этой группе, делают дерево трудносгораемым. Предел сопротивляемости деревянных конструкций после такой обработки — 150 минут.
• Второй степени огнестойкости. Это растворы, которые делают деревянные конструкции трудновоспламеняемыми. Они повышают предел огнестойкости до 90 минут.

Также огнезащитные составы можно разделить на:

• Огнезащитные пропитки. Чаще всего водные растворы солей (антипиренов), которые проникают в верхние слои древесины и образуют защитный слой.
• Плёнкообразующие средства. К ним относят специальные лаки, краски и эмали. Они создают защитный экран по всей поверхности деревянной конструкции. Краски бывают вспучивающиеся и невспучивающиеся. Вспучивающиеся средства работают следующим образом: на поверхность наносят специальный состав, под воздействием огня он вспенивается и образует толстый теплоизоляционный слой.

Деревянные конструкции хорошо горят и обладают не самым большим показателем огнестойкости, но, благодаря различным средствам: штукатурке, огнезащитным составам и облицовке, можно заметно повысить огнестойкость дерева.

Огнестойкость кирпичных конструкций

Из кирпича чаще всего делают межкомнатные перегородки и наружные стены дома.

Пределы огнестойкости кирпичных строительных конструкций зависят от вида кирпича, из которого они сделаны.

• Белый силикатный кирпич. На 90% состоит из кварцевого песка, на 10% — негашеной извести. При температуре 600 °C предел огнестойкости такого кирпича — 2,5 часа. Нагрев материала до 300 °C приводит к возрастанию прочности, при 700 °C она снижается до 50%.

• Красный глиняный кирпич. Отличается высокой прочностью, плотностью и звукоизоляционными характеристиками. При пожаре такой кирпич не горит и не поддаётся разрушению, разве что на поверхности могут появиться трещины и небольшие отслоения. Такой кирпич выдерживает температуру до 900 °C в течение 5 часов.

• Шамотный кирпич. Такой кирпич на 70% состоит из шамота (огнеупорной глины), остальную долю составляют графитный порошок и кварцевые зёрна. В итоге получается материал, устойчивый к температуре до 1200 – 1600 °C. Шамотный кирпич используют при сооружении печей, каминов и дымоходов.

• Клинкерный кирпич. Производится из специальной тугоплавкой глины, которую в процессе изготовления кирпича обжигают при температуре до 1200 °C. Готовый клинкер не разрушается под воздействием температуры до 1800 °C.

Для повышения степени огнестойкости строительных кирпичных конструкций используют следующие способы:

• увеличивают толщину конструкции из кирпича;
• облицовывают поверхность теплоизолирующими материалами;
• наносят на неё огнезащитные лаки, краски, пропитки;
• оштукатуривают и бетонируют поверхности.

Кирпичные конструкции обладают высокой огнестойкостью, которая варьируется от материала, из которого сделаны кирпичи. Самой низкой огнестойкостью обладают белые силикатные кирпичи, самой высокой — шамотные и клинкерные, средние показатели у красных глиняных кирпичей.

А вы знали, что и у кровли есть огнестойкость?

Подробнее

Огнестойкость конструкций из пенобетона

Из пенобетона делают перекрытия, стены и перегородки в доме. Он обладает пористой структурой и состоит из песка, воды, цемента, армирующей фибры и пенообразователя. Благодаря такому составу, пенобетон не горит и противодействует распространению пожара.

Время огнестойкости строительных конструкций из пенобетона зависит от толщины материала. Например, огнестойкость стены толщиной 75 мм — REI 120, то есть 2 часа безопасного сдерживания пламени. Огнестойкость при толщине стены 175 мм — 4-5 часов.

Чтобы повысить огнестойкость стены из пенобетона, её нужно правильно установить:

• При монтировании перегородки следует отказаться от цемента, потому что при повышенной температуре он расширяется, и это может привести к трещинам и отслоениям на пеноблоке. Вместо цементного раствора используйте клей на основе самого пенобетона. Единая структура клея и блоков во много раз усилит огнестойкость конструкции.
• Ограничьте нагрузки на стены из пенобетона. Для этого не монтируйте стены вплотную к потолочным перекрытиям. Со временем они могут просесть, надавить на стены, в результате чего они могут треснуть. Чтобы заполнить верхний шов стен из пеноблока, используйте термостойкий герметик.

Таким образом, пенобетон обладает хорошими показателями огнестойкости. При этом чем толще стена из пенобетона, тем лучше она сопротивляется воздействию огня.

Огнестойкость конструкций из газобетона

Газобетон — один из самых прочных и долговечных материалов. В его основе — натуральный камень, поэтому газобетонные блоки не горят, не тлеют и не распространяют дым. Песок и зольные добавки в его составе не только не поддерживают, но и препятствуют горению.

Предел огнестойкости строительных конструкций из газобетонных блоков по времени зависит от их размеров. Например, если толщина стены из газобетона равна 100 мм, то предел огнестойкости — REI 180.  Степень огнестойкости такой же стены, но толщиной 200 мм — REI 240. Предельная температура для разрушения такого материала — 900 °C.

В итоге огнестойкость у газоблока в пять раз выше, чему у обычного бетона, и в полтора раза выше, чем у пенобетона. Из газобетона строят противопожарные стены и специальные защитные конструкции.

Огнестойкость теплоизоляции

Для теплоизоляции дома лучше всего подойдёт минеральная вата. Её используют для утепления стен, перекрытий и кровли. Минвата обладает высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками, а также такими достоинствами, как универсальность, долговечность и высокая огнестойкость.

В зависимости от материала, из которого изготовлена минеральная вата, она бывает трёх видов:

• Шлаковая вата. Сырьём для такой ваты служат производственные отходы. Она менее огнестойка, чем другие утеплители. Шлаковая вата не горит, но начинает плавиться и спекаться при температуре 250 °С.
• Кварцевая вата. Она состоит из длинных эластичных волокон, произведённых из кварцевого песка, извести и плавленого стекла. Она не воспламеняется и не поддерживает горение, только спекается при температуре 550 °С.
• Базальтовая вата. Её получают из продуктов расплава вулканических пород. Именно она обладает наиболее высокими показателями огнестойкости. Каменная вата не горит, а плавится только при температурах более 1100 °С. Она может выступать в качестве огнезащиты в течение 240 мин.

Итог

Предел огнестойкости строительных конструкций — это время, за которое стены, перегородки и перекрытия из определённых материалов должны сохранять свою целостность, несущую способность, теплоизоляционные свойства.

У каждого строительного материала есть свои предельные значения огнестойкости. Самыми низкими показателями обладает дерево — R30-R45. Его огнестойкость можно повысить за счёт облицовки, штукатурки, обработки огнезащитными растворами.

Огнестойкость кирпичных конструкций зависит от того, из какого кирпича сделана конструкция. Самыми огнестойкими считаются клинкерные и шамотные кирпичи.

Лучшие показатели огнестойкости у пенобетона (REI 120- REI 240) и газобетона (REI 180-REI 240). При этом стоит учитывать толщину строительных конструкций.

В качестве утеплителя советуем использовать базальтовую вату, так как она не горит и может выступать в роли огнезащиты.