Принципы выбора огнестойкого стекла

В соответствии с нормативами Евросоюза в производстве и применении стёкол повышенной огнестойкости с 1 сентября 1997 года действуют новые нормативные документы (так называемый раздел Е1). Отечественным производителям стекла, намеревающимся выходить на большой объём экспортных поставок в станы Евросоюза, предстоит вносить существенные изменения в базовые технологические процессы производства своей продукции. В чём заключается суть новаций, утверждённых Европой?

Общие характеристики огнестойкого стекла, отвечающие нормативным факторам

Главной особенностью новых требованиям к характеристикам огнестойких стёкол является то, что они устанавливаются применительно к конкретным условиям функционирования объекта. Эти условия обсуждаются и согласовываются с заказчиком, генеральным подрядчиком, а также полномочными представителями служб пожарной безопасности региона. Таким образом, раздел Е1 предписывает не столько конкретные показатели термостойкости стёкол, разделяющих отдельные зоны или помещения строящегося объекта, сколько механизм их применения в определённых обстоятельствах.

Утверждены следующие принципы классификации разделительного огнестойкого стекла:

1. Перечень основных характеристик, которым должен отвечать данный материал: показатели несущей способности R (прочность, жёсткость), герметичности E (устойчивости от проникновения дымовых газов и открытого пламени в течение определённого времени), а также теплоизолирующие показатели I (допустимый градиент повышения температуры в помещении, которое оснащено такими типами стекла).

2. Время противостояния распространению пожара (в минутах), которое зависит от принятой степени огнестойкости здания или сооружения. В соответствии с вышеупомянутыми рекомендациями данный показатель выбирается из размерного ряда 15, 30, 45, 60, 120, 180 и 240, и приводится сразу же после необходимого буквенного обозначения. Например, теплоизолирующий класс I1 с допустимым временем эффективного противостояния повышению температуры в 120 минут, должен быть обозначен как I1 120.

3. Разделом Е1 установлены также дополнительные характеристики: М (показатель огневой прочности стекла во время пожара), С (наличие противопожарной двери, снабжённой механизмом автоматического открывания в случае возникновения чрезвычайной ситуации), W (ограничение способности пропуска теплового инфракрасного излучения), S (способность стекла или иного разделяющего материала к пропусканию дыма).

Во всех этих случаях оговаривается, что стеклянные перегородки не являются несущими конструкциями, т.е., не воспринимают дополнительные механические нагрузки от других внутренних элементов здания и сооружений. Поэтому априори все разделительные огнестойкие стёкла разделом Е1 отнесены к видам Е или Е1.

огнестойкое стекло

Требования к разделительным конструкциям из стекла, которые относятся к классу Е

Главным требованием к стеклянным конструкциям данного класса остаётся необходимость их устойчивости от пропускания открытого пламени и дымовых/горючих газов. При этом параграф EN 357.1.1996 раздела Е1 устанавливает, что предельно допустимое превышение температуры стеклянной поверхности, противоположной по отношению к источнику возгорания, не нормируется. Не оговаривается также и интенсивность нарастания такой температуры по времени.

Поскольку стекло относится к материалам, которые пропускают тепловое излучение, то при проектировании объектов особое внимание должно уделяться грамотной планировке помещений. В частности, обращается внимание на значение расстояний от опасных в пожарном отношении элементов планировки до стеклянных перегородок. То же самое касается и нормативных расстояний до ближайших эвакуационных выходов.

К стёклам класса Е, как правило, относят однослойные (притом сравнительно тонкие) листы, толщина которых не превышает 10 мм. Их отличительная особенность – закалка или наличие в составе исходного сырья стойких в температурном отношении компонентов, в частности, боросиликатов. Сюда же относятся стёкла, заполняемые инертными в пожарном смысле гелевыми составами.

Принятая методика определения устойчивости стекла к проникновения избыточного теплового излучения (параметр W1) предусматривает предельное значение мощности такого излучения в кВт/м2, которое может быть пропущено стеклянной перегородкой без её разрушения или необратимой деформации. Расстояния до эвакуационных выходов и легковоспламеняющихся предметов внутренней обстановки также выбираются в зависимости от данного показателя.

Рекомендованная методика определения величины W1 состоит в следующем:

• устанавливается определённая интенсивность теплового излучения;

• выбирается определённое расстояние от источника теплового излучения до испытываемой стеклянной перегородки;

• фиксируется время проведения тестовых испытаний.

Безусловно безопасным принято значение W1 = 10 кВт/м2, в остальных случаях габаритные размеры ограждающей конструкции подбираются экспериментальным путём.

Тестовые проверки разработанной методики оценки огнестойкости стеклянных конструкций, проведенные в Швейцарии, показали её достаточную точность, воспроизводимость и доступность для реализации в обычных условиях. По результатам подобных экспериментов принимаются соответствующие планировочные решения, в результате реализации которых будут, безусловно, соблюдены требования противопожарной безопасности.

Требования к разделительным конструкциям из стекла, которые относятся к классу Е1

Для данной группы ограждающих стеклоконструкций дополнительным условием, определяющим их работоспособность, является нормативное значение теплоизолирующего показателя I. Этот показатель будет определять интенсивность нарастания температуры в помещении, где действует и распространяется открытый источник пламени.

Нормы раздела Е1 предусматривают, что предельным значением показателя теплоизоляции является температура 14000С, замеряемая на поверхности стекла, противоположной источнику открытого пламени. Считается, что до такой температуры огнестойкое стекло вполне сохраняет свою структуру и целостность. Вместе с тем, указывается, что этот норматив может быть принят за основу лишь в том случае, когда на стеклянную разделяющую перегородку не действуют другие факторы – например, механические нагрузки (особенно носящие ударный характер). Безопасные расстояния выбираются, таким образом, по допустимым значениям показателей Е и I.

Стеклоконструкции класса Е1 должны предусматриваться при обустройстве эвакуационных выходов, а также при оборудовании складов ГСМ и других помещений, в которых хранятся или используются легковоспламеняемые и/или взрывоопасные рабочие среды. Стёкла, используемые при возведении таких перегородок, обязательно должны быть многослойными.

Прочие технические характеристики огнестойких стёкол, учитываемые при проектировании ограждающих перегородок

Дополнительным фактором, влияющим на целостность стеклянных перегородок, является их механическая прочность. При должном значении данного показателя стойкость объекта дополнительно повышается в связи со способностью стеклянной перегородки противостоять ударным нагрузкам от падения предметов, разрушения внутренних конструкций в помещении и т.д. В ходе проводившихся испытаний установлено, что соблюдение необходимого уровня поверхностной прочности огнестойкого стекла зависит не только от технологии его приготовления, но и от формы разделяющей перегородки: она должна иметь правильную форму, без резких переходов по конфигурации.

Кроме механической прочности, для безопасности имеет значение также характер разрушения перегородки. Это требование в первую очередь должно учитываться при проектировании детских садов и школ.

Для того чтобы обеспечить безопасность людей в ходе эвакуации из помещений, огнестойкое стекло обязательно должно ламинироваться плёнкой или проходить закалку.

Существовавшие ранее рекомендации относительно армирования стекла металлической проволокой из содержания раздела Е1 исключены. Это связано с неудовлетворительными результатами экспериментов, в ходе которых неоднократно было установлено резкое разрушение стекла с образованием при этом острых осколков, особенно в случае приложения ударной нагрузки.

Оптические и декоративные свойства огнестойкого стекла

Эстетические параметры и светопропускаемость огнестойкого стекла зависят от:

• качества исходного сырья и толщины стекла;

• cостава промежуточной прослойки между стеклянными листами;

• xимических добавок к исходному материалу (в частности, должно быть ограничено содержание железа);

• nолщины стекла.

Установлено, что удовлетворительная светопропускаемость сохраняется при толщине огнестойкого стекла до 12 мм. При необходимости большей толщины в состав огнестойких стёкол вводятся специальные гелевые композиции повышенной огнестойкости. Известные гелевые составы позволяют сохранять необходимые оптические показатели такого стекла до его толщин 70…80 мм и даже более. Наилучшие результаты при этом показывает флоат-стекло с ограниченным содержанием железа.

Внезапное разрушение огнепрочного стекла может быть спровоцировано резким воздействием охлаждающей среды (воды, реже – пены) при ликвидации пожара. Данное явление известно под названием «спринклерный эффект». В этом случае огнестойкое стекло также должно иметь в своей структуре гелевую композицию толщиной около 1 мм.

Таким же образом повышают и звукоизолирующие характеристики ограждающей стеклянной перегородки.

Установлено, что цветовые добавки, вводимые при изготовлении огнестойкого стекла, практически не влияют на его эксплуатационные показатели. Вместе с тем они определяют вес конструкции, который должен учитываться в процессе проектирования. Устанавливается, что все проверочные расчёты практической работоспособности стеклянных перегородок должны производиться, исходя из предельно допускаемых нагрузок на уровне в 40…60 кг/м2. В противном случае следует вносить изменения в схему и конструктивные решения таких перегородок.

В заключение необходимо отметить, что все вышеприведенные рекомендации составлены на основе экспериментов, проводившихся в научно-исследовательских лабораториях Финского Государственного научно-технического института. Они получили позитивную оценку экспертов Министерства по охране окружающей среды. Изложенные результаты распространяются не только на внутренние ограждающие конструкции, но также и на стеклянную кровлю зданий и сооружений.