Легкие системы огнезащиты для несущих и ограждающих конструкций

Объемы внедрения импортозамещающих технологий и материалов находятся в прямой зависимости от глубины проработки конструктивных и технологических решений на этапе проектирования. Это, в свою очередь, требует повышения квалификационного и профессионального уровня инженерных специалистов для подбора наиболее рациональных решений, сокращающих импортную составляющую проекта.

Поэтому желание застройщиков и инвесторов сэкономить на стоимости проектно-изыскательских работ является нерациональным и опрометчивым не только с позиций стоимости строительства и эксплуатации проектируемых объектов, но и с позиций выполнения поставленных руководством страны задач по импортозамещению.

Самое удивительное, что несмотря на колоссальную работу, проведенную белорусскими учеными в разработке новых технологий изготовления огнезащитных материалов, ситуация осталась практически без изменений.

Для более активного внедрения импортозамещающих разработок мы предлагаем повышенное внимание уделять материалам на основе магнезиальных вяжущих, как это делалось еще в 1960‑х годах в бывшем СССР и что послужило толчком развития целой отрасли производства листовых облицовок в Китае, Корее, Канаде в последние 25 лет.

Стекломагнезитовый лист (англ. Magnesium oxide wallboard, далее – СМЛ) – универсальный листовой отделочный материал. Основными компонентами СМЛ являются магнезит и перлит, в качестве наполнителя используются древесные опилки. Вся смесь укладывается между двумя-четырьмя слоями стеклосетки.

В здании Тайбэй 101 (высота 508 м, годы строительства 1999–2003), расположенном в Тайбэе, Тайвань, являющимся вторым по высоте в мире среди всех зданий, после Бурдж-Халифа (828 м, 2010) в Дубаи, ОАЭ, СМЛ можно встретить на всех 101 этаже. СМЛ был использован для внутренней и наружной облицовки всех стен, противопожарной защиты балок и в качестве обшивки чернового пола под стяжку. Кроме того, СМЛ был распространенным строительным материалом при постройке в 2008 году олимпийских зданий в Пекине – проекта стоимостью более 160 миллиардов долларов.

По сообщению заведующего кафедрой химической технологии вяжущих материалов Белорусского государственного технологического университета Михаила Кузьменкова, разработаны технологии получения строительных материалов из доломита. Масштабные научно-исследовательские работы по комплексной переработке доломита ведутся в университете совместно с НИИ строительных материалов с 2007 года по двум направлениям: создание гипсово‑вяжущих материалов и создание магнезиального цемента.

Планируется ввести в строй опытную установку по получению строительной извести и каустического доломита – основных компонентов магнезиальных цементов. Строительные материалы из него практичнее и дешевле. Например, магнезиальный цемент отличается меньшей энергоемкостью по сравнению с портландцементом при практически одинаковой прочности (на его обжиг нужно приблизительно в два раза меньше энергии).

В перспективе промышленное производство новых строительных материалов из доломита будет налажено на ОАО «Доломит». Интерес к разработкам ученых проявляют частные фирмы и зарубежные компании.

Мы не можем игнорировать мировые тенденции развития строительных конструкций в улучшении пожарно-технических характеристик, разработок конструктивных решений огнезащиты и выборе групп огнезащитных материалов.

Разработка универсальной системы огнезащиты требовала учесть, кроме технико-экономических показателей, возможность увеличения требуемого предела огнестойкости конструкции с учетом:

• назначения конструкции и положения защищаемых поверхностей в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи);
• вида нагрузок, действующих на конструкцию (статическая, динамическая);
• температурно-влажностных условий эксплуатации огнезащиты и выполнения работ по ее нанесению;
• степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции;
• эстетических требований к конструкции.

Самым сложным при разработке было подобрать оптимальные по плотности и весу материалы облицовки и утеплителя, которые обеспечивали бы требуемые характеристики и при этом не создавали нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты.

Для систем огнезащиты на основе стекломагнезитовых листов одним из основных факторов, подтверждающих необходимость их внедрения, кроме их огнестойкости и основных технико-экономических показателей, технологичности и невысокой трудоемкости выполнения, является возможность использования местного сырья для их изготовления.

После выбора в качестве листового материала облицовки СМЛ оставалось определить материал утеплителя, который с учетом конструктивных, эксплуатационных, технологических и технико-экономических факторов гарантировал бы минимум массы, материалоемкости и стоимости конструктивных элементов.

В системах огнезащиты исходя из долговечности эксплуатационных свойств, физических и стоимостных характеристик альтернативой минераловатным теплоизоляционным материалам является целлюлозный утеплитель (далее – ЦУ), получивший название Эковата (англ. сellulose insulation).

Пожарная опасность строительных материалов и изделий на основе древесины и целлюлозы хорошо изучена и описана в литературе. В пожарном отношении древесина и материалы на ее основе практически идентичны. При пиролизе целлюлозы она превращается в дегидроцеллюлозу, которая затем распадается на уголь, СО₂, СО и Н₂О. Выделяющиеся газы являются негорючими, а образующийся уголь может поддерживать горение лишь через тление, что имеет большое значение для ее огнезащитных свойств. На первой фазе затрудняется образование угольных частиц, не поддерживающих горение и тление. На второй фазе, даже при температурном режиме 500 …700 °C, ЦУ поглощает тепло, выделяет ингибиторные газы, высвобождает химически связанную воду и является защитным теплоизоляционным слоем для покрываемой поверхности материалов. При этом наблюдается эффект подобный реакции вспучивающихся красок при тепловых воздействиях, когда происходит образование закоксовавшегося расплава – угольных частиц. Данный эффект коксового слоя характеризируется высокими теплоизоляционными свойствами и позволяет применять ЦУ вместо дорогих негорючих утеплителей на основе базальтового волокна, что существенно улучшает технико-экономические показатели предложенной системы конструктивной огнезащиты на основе СМЛ и ЦУ.

ЦУ уже производится в Беларуси рядом предприятий, а производство СМЛ на Витебском ОАО «Доломит» является реальной перспективой. Предлагаемая система огнезащиты может стать импортозамещающим, экспортоориентированным продуктом, который позволяет существенно снизить стоимость огнезащитных систем и строительных работ в целом.

По материалам компании «Моноракурс»