Огнестойкость кирпича и кладки

Занимаясь строительством собственного дома, в первую очередь хозяин беспокоится о красоте и комфорте. Но немаловажным фактором для любого здания является пожарная безопасность. Выбирая строительные материалы, необходимо всегда обращать внимание на показатель устойчивости к огню, тогда построенное вами жилище будет не только уютным, но и безопасным.

Показатель огнестойкости

Это главный параметр пожарной безопасности, он определяет способность материала сохранять свои качества в условиях пожара. Для того чтобы выдерживать воздействие огня изделие обладать следующими характеристиками:

• негорючесть;
• низкая теплопроводность, чем ниже этот показатель, тем выше способность противостоять открытому огню;
• механическая устойчивость, это качество материала позволяет сохранять свою структуру максимально большой временной отрезок;

Возведенные конструкции из строительных материалов делятся на несколько категорий. Наивысшая степень огнестойкости здания из кирпича, а наименьшая у деревянных строений. Рассмотрим главные понятия и классификацию строений по группам пожарной безопасности.

Предел огнестойкости

Понятие этого термина обозначает, за какой временной отрезок времени конструкция сможет выдержать воздействие открытого пламени и максимальное значение температуры. За это время она должна сохранить свои основные функции и выдерживать рабочие нагрузки. Основные категории конструкций представлены в таблице.

 

Группа огнестойкости		Несущие и лестничные клетки	Самонесущие	Внешние несущие	Внутренние перегородки	Колонны	Лестничные прогоны
Ι	min, час	2,5	1,25	0,5	0,5	2,5	1
	max, см	0	0	0	0	0	0
ΙΙ	min, час	2	1	0,25	0,25	2	1
	max, см	0	0	0	0	0	0
ΙΙΙ	min, час	2	1	0,25–0,5	0,25	2	1
	max, см	0	0	1–40	0	0	0
ΙΙΙа	min, час	1	0,5	0,25	0,25	0,25	1
	max, см	0	0	40	40	0	0
ΙΙΙб	min, час	1	0,5	0,25–0,5	0,25	1	0,75
	max, см	40	0	0–40	40	40	0
ΙV	min, час	0,5	0,25	0,25	0,25	0,5	0,25
	max, см	40	40	40	40	40	25
ΙVа	min, час	0,5	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
	max, см	40	40	—	40	0	0
V	не нормируется

 

где, min, час – минимальный уровень огнестойкости.

max, см – максимальное значение распространения огня.

Предел огнестойкости конкретного сооружения зависит от двух факторов:

• физико-химических характеристик материала;
• толщины возводимой конструкции;

При учете эвакуации также необходимы следующие параметры:

• планировка;
• проектировочная сложность здания;
•  количество этажей;

 

 Конструктивные особенности зданий по степени огнестойкости

Условно все сооружения делятся на пять основных и три дополнительные группы.

Ι – строения из негорючих материалов с защищёнными каркасными металлоконструкциями. В их строительстве может быть использован:

• искусственный камень;
• кирпич;
• бетон;
• плитный или листовой железобетон;

ΙΙ – постройки из искусственных и природных камней, в перекрытиях которых допускаются незащищенные металлические каркасы.

ΙΙΙ – здания, в которых допускаются деревянные элементы, защищенные облицовочным слоем, причем требования по горючести и огнестойкости к таким покрытиям не предъявляются. В качества материала может использоваться кирпич, бетон, натуральный камень. Эта степень имеет две подкатегории:

а – конструкции с каркасной системой с незащищенными элементами и ограждениями, выполненными из стальных листов;

б – в качестве каркаса и защитных ограждений используется цельная или клееная древесина с огнезащитной обработкой.

ΙV – строения, в которых несущие и защитные элементы выполняются из древесны. Она защищается от огня трудногорючими облицовочными материалами. Огнестойкие требования к покрытиям не применяются.

а – одноэтажные сооружения, конструктивные элементы каркаса которых состоят из металла с незащищенными элементами, ограждающие приспособления изготавливаются из негорючих материалов.

V – ненормируемые здания, к ним не предъявляются требования на огнестойкость кирпичной кладки и предел распространения огня.

Степень стойкости материалов

Каждый строительный материал имеет три предельных состояния, от которых зависит устойчивость к огню:

1. Нарушение целостности. Она характеризуется образованием в структуре пустот, которые приводят к проникновению пламени и продуктов горения.
2. Потеря несущей способности. В этом состоянии происходит деформация и разрушение структуры. При достижении критического положения невозможна дальнейшая эксплуатация объекта.
3. Падение теплоизолирующих свойств. Происходит разогрев поверхности до предельных значений.

Условные обозначения

Уровень степени огнестойкости обозначается REI где:

R – время утраты несущей способности;

E – количество минут, за которое конструкция теряет целостность;

I – потеря способности к теплоизоляции;

Цифра после буквенного обозначения показывает, какое количество времени может выдержать построение максимальную температуру без деформации и разрушения. Например, сооружению присвоен показатель REI 70. Это значит, что его аварийные выходы в случае пожара должны выдержать не менее 70 минут до начала разрушения. За этот время должна пройти полная эвакуация людей из здания.

Предел распространения огня

Это понятие определяет размер повреждения конструкции от контрольной точки в результате горения. Контрольной точкой считается источник прямого воздействия пламени. Предельный параметр повреждения определяется в результате испытания.

Горючесть материалов зависит от его способности к распространению пламени по его поверхности. По этому показателю их можно классифицировать на три класса:

• сгораемые;
• трудносжигаемые;
• несгораемые;

Конструкции, которые выполняются полностью из несгораемых материалов, имеют значение предела распространения пламени от 0 до 5 см.

Критерии оценки повреждения материалов

Поврежденным считается обуглившееся и выгоревшее изделие. Оценка производится внешним осмотром в процессе испытаний.  Предел распространения огня может предварительно определяться следующим образом:

• сгораемые строения имеют предел распространения для горизонтальных конструкций – более 25 см, для вертикальных – более 40 см;
• трудносжигаемые конструкционные структуры должны иметь предел распространения огня в вертикальном направлении – до 40 см, в горизонтальном – до 25 см;
• если при сгорании материал имеет различные показатели по направлениям, выбирается максимальное значение;

Рассмотрим поведение при пожаре несгораемого материала – кирпича.

Поведение различных кирпичных блоков под воздействием огня

Каждому виду придаются индивидуальные огнеупорные свойства, в зависимости от его назначения. Рассмотрим степень огнестойкости кирпича различных типов:

1. Силикатный. Поведение его при пожаре зависит от температуры воздействия. При значении 300 ºС, прочность силикатного блока значительно возрастает. Даже при дальнейшем его охлаждении показатель не уменьшается. Если силикатное изделие подвергается воздействию температуры выше 700ºС, прочность снижается его вдвое и происходит разрушение структуры даже при минимальных нагрузках.
2. Керамический. Он способен выдерживать воздействие температур 700–900ºС. Во время пожара он не растрескается и не расплавится, но на его поверхности могут появиться волосяные трещины и незначительные отслоения. Кирпичная кладка способна выдержать воздействие огня только один раз. После чего должна быть заменена, вторичный пожар приведет к полному разрушению структуры.
3. Шамотный. Этот огнеупорный камень способен выдерживать температуру 1600 ºС. При этом он не плавиться и не изменяет своих прочностных характеристик. Он незаменим в обустройстве печей и каминов, но для возведения других кирпичных строений его использование невозможно.
4. Клинкерный. Такой вид кирпичных изделий можно подвергать температуре до 1900ºС. У него самые высокие огнеупорные качества. Клинкерный кирпич самый дорогостоящий вид благодаря своим высоким характеристикам.

 

Показатель огнестойкости кирпичной кладки

Рассмотрим на примерах пределы прочности конструкций из различных видов кирпичных блоков:

1. Стеновые и перегородночные конструкции с металлическим каркасом (Ι группа). В этом случае показатели зависят от защищанности металлического каркаса, и таких вариантов может быть два:
   • 30-40 кгс/см² (Ι группа) – 2,5 часа.
   • ≤ 29 кгс/см² (ΙΙ группа) – 3,7 часа.
2. Стены и перегородки, выложенные из полнотелых и щелевых керамических камней (ΙΙ группа). При толщине 65 мм предел прочности составит 0,75 часа. При увеличении размеров до 120 мм, время противостояния огню увеличится до 2,5 часа. А если размер составляют более 250 мм, тогда и возрастет огнестойкость кирпичных стен до 5,5 часа. (помощь для расчета толщины кирпичной стены в данной статье)
3. Облегченная кирпичная кладка с заполнением забуточного пространства теплоизоляционными трудносжигаемыми материалами (ΙΙ группа). При толщине стен 60 мм степень огнестойкости кирпичной стены будет равна 0,5 часа. Увеличенный размер до 120 мм даст показатель 1,5 часа. Если вкладываемая стена будет более 250 мм, предельное значение составит более 4 часов.
4. Перегородки из пустотелых блоков (ΙΙ группа). Для них расчет ведется с вычетов общего размера пустот. Пустотелая структура толщиной 50 мм выдержит максимально 1 час воздействия огня. Если выбирается размер 65 мм, время также увеличится до 1,5 часа. Предел огнестойкости стены из кирпича 2 часа будет, достигнут при толщине перегородки 80 мм.
5. Сплошные строения из силикатного и глиняного кирпича. При одинаковой толщине 150 мм предел огнестойкости кирпичной кладки зависит от воздействия на конструкцию вертикальных нагрузок:

• защита выполнена кладкой из облицовочного кирпича, если ее толщина составляет 65 мм, огнестойкость кирпичной стены увеличится до 2,5 часа.
• стальная стенка каркаса покрыта слоем штукатурки, при толщине облицовки 10 мм – значение стойкости к воздействию огня будет равно 1 часу;
• расположенный в толще конструкции и незащищенный со стороны полки или стенки, предел стойкости составит 0,75 часа для любой толщины;

1. Кирпичные колонны и столбы. Для сечения 25×25 параметр огнестойкости составит 2,5 часа. При больших размерах колонн параметр увеличится до 3 часов.

 

Специальные конструкции

Строения из кирпича имеют не только хорошие несущие способности, но и обеспечивают хорошую защиту от огня. Устройство кладки надежно, долговечно и имеет высокий предел огнестойкости кирпичных стен. Особенно если речь идет о жаропрочном кирпиче. Он используется для возведения следующих конструкций:

• камины;
• домашние печи;
• дымоходы;
• воздуховодов;

Для доменных печей, сводов объектов для горения газов и нефти применяют только клинкерный кирпич. Он способен обеспечить необходимые качества под воздействием высоких температур.

Для шамотного и клинкерного кирпича необходимо использовать специальные растворы, которые включают в свой состав компоненты, повышающие огнеупорные свойства Обычные смеси не подходят, они значительно снизят огнестойкость возводимого строения. Пример постройки русской печи для дачи своими руками в статье по ссылке.

Способы повышения огнестойкости

Самым уязвимым местом в кирпичной конструкции являются встроенные металлоконструкции. Они выдерживают меньший временной промежуток под воздействием огня, поэтому подлежат защите в первую очередь. Для повышения стойкости разрабатываются специальные технологические приемы.

Существует два вида решений:

• проектные;
• технические;

Проектные решения включают следующие способы повышения огнестойкости:

• увеличение площади поперечного сечения или толщины конструкции;
• выбор арматуры с высокими предельными температурами;
• применение облицовки поверхности теплоизолирующими материалами;
• уменьшение нагрузок;

Технические решения включают такие методы, которые замедляют нагрев:

• нанесение огнезащитных покрытий;
• обустройство теплоизоляционных экранов;
• оштукатуривание или бетонирование поверхностей;

Чтобы выбрать и применить правильные решения, необходимо определиться требованиями, которые предъявляются к конкретной конструкции. В этом случае учитываются следующие параметры:

• тип конструкции;
• пространственное положение;
• вид воспринимаемых нагрузок, они могут быть динамическими и статическими;
• параметры окружающей среды (влажность, агрессивность, температура);
• необходимый предел огнестойкости кирпичной кладки;

Требования пожарной безопасности кирпичного дома

Строительные нормы в основном рассчитаны на промышленные здания. Что касается жилых домов, непосредственно к ним относится несколько основных требований. Несущие стены кирпичного дома имеют высокий предел огнестойкости. Рассмотрим нормы, применяемые к внутренним перегородкам и конструкциям.

Внутренние перегородки

Противопожарные стены должны возводиться из несгораемых материалов. Таким же, должно быть, и основание. Перегородки необходимо устанавливать на бетонном перекрытии. Использовать деревянное основание в качестве опоры недопустимо.

Для обеспечения прочности перегородочные конструкции необходимо подвергать обязательному армированию. Такое устройство противопожарной стены должно обеспечивать устойчивость, даже при одностороннем обрушении примыкающей постройки.

 

Дверные проемы

1. Общий объем проемов от площади стены не должен превышать 25%.
2. Распашная конструкция двери сдержит пламя и сохранит вам жизнь, в отличие от простого проема или арочной структуры построения.
3. Материал дверного полотна лучше выбирать несгораемого типа.
4. Плотно прилегающая дверь без просветов сдержит распространение огня и продуктов горения более длительное время.

Вывод: Предпочтение кирпичи в качестве строительного материала жилых помещений вполне обосновано. Этот выбор обусловлен высокой степенью пожаробезопасности. Кирпичная кладка надежно защитит помещение от распространения огня при пожаре.

Если остались вопросы — рекомендуем к просмотру следующее видео:

Еще по теме:

• Виды и способы кирпичной кладки;
• Угловые барбекю из кирпича;
• Кирпич белый техническая характеристика
• Отопление каркасного дома