К вопросу о комплексной защите строительных конструкций

7/)П11 ВЕСТНИК _7/2011 МГСУ

К ВОПРОСУ О КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

TO A QUESTION ON COMPLEX PROTECTION OF BUILDING

DESIGNS

Л.В. Кузнецова L.V. Kuznetsova

Воронежский ГАСУ

Комплексная защита наружных ограждений предполагает не только создание условий для энергосбережения, но и для сохранения несущей способности при длительном высокотемпературном воздействии, возникаемом при экстремальных ситуациях. Рассматриваются материалы, которые могут быть применены для этой цели и влияние их теплопроводности на показатели защиты.

The complex protection of cladding assumes not only creation of conditions for energy savings, but also for maintenance of bearing capacity at high-temperature exposure in extreme situations. Materials, which can be applied to this purpose and their heats influence protection indicators, are considered.

В настоящее время Россия, как и многие ведущие страны мира, стремится оптимизировать свое энергопотребление. Это объясняется тем, что эффективность использования природных, в том числе и топливных ресурсов определяет устойчивый рост экономики страны, ее конкурентоспособность и энергетическую безопасность.

Основой энергосбережения является рациональное использование добываемых углеводородов, предполагающее максимальное устранение потерь и более полное вовлечение в оборот попутных продуктов, вторичных и возобновляемых источников. Для оперативного выявления необоснованных утечек теплоты следует проводить энергоаудиторские обследования с использованием тепловизора. Внешний вид и функциональные возможности этих приборов похожи на цифровые фотокамеры, но создаваемые изображения, называемые «термограммами», условны, так как их цвет не соответствует реальной действительности, а служит лишь для обозначения температуры, либо он вовсе отсутствует, передовая тепловой поток различной яркостью (рис.1).

Стоимость такого обследования зависит от общей площади строения на участке и количества отапливаемых этажей. Минимальные затраты на подобные услуги составляют около 11 000 руб. Но несмотря на немалые денежные расходы на проведение экспресс-энергосбережения, его результаты, на основании которых разрабатываются и реализуются мероприятия по устранению дефектов, позволяют экономить до 65-70 % затрат на отопление, создавать комфортные условия в помещениях, в случае их отсутствия, а также продлевать срок службы строительных конструкций.

При принятии решений по улучшению теплоизоляционных свойств наружных ограждений в процессе обследования целесообразно использовать комплексные способы защиты не только сокращающие потери теплоты, но и повышающие степень огнестойкости здания. Такая энергоэффективная изоляция строительных конструкций

значительно уменьшит ущерб от возможного пожара, существенно снижая вероятность его распространения при чрезвычайных ситуациях, риск возникновения которых подтвердили климатические аномалии июля и августа 2010 г. Необходимый уровень защиты достигается применением негорючих материалов, имеющих низкие коэффициенты теплопроводности и высокие пределы огнестойкости. Данные средства защиты позволяют в короткие сроки возводить безопасные для пребывания людей здания из прочных металлических или облегченных железобетонных конструкций. При этом пониженная массивность сооружений позволит получить значительный экономический эффект. В последнее время на ряду с классическими строительными материалами все большую популярность набирают такие высокотехнологичные изделия стройинду-стрии как сэндвич-панели, позволяющие свести к минимуму затраты на возведение и эксплуатацию зданий и сооружений различного назначения. Конструкция сэндвич-панелей также предполагает расположение между двух профильных листов высокоэффективного утеплителя.

Рис. 1. Термограмма и фотография фасада школы № 12 г. Воронежа

Для решения задачи комплексной защиты требуются огнестойкие материалы с низкой теплопроводностью, величины которой соответствуют современным, эффективным утеплителям. Одними из основных материалов данного класса являются плиты на основе базальтового волокна (рис. 2, а).

В качестве сырья для получения изоляции такого типа используются горные породы базальтовой группы. Производственный процесс начинается с расплавки вулканической породы при температуре 1500 °С. Затем получаемая, подвижная структура вытягивается в волокна, и одновременно с этим добавляются связующие и гидрофоби-зирующие компоненты. В результате образуется каменная вата.

Отличительными свойствами продукции из каменной ваты являются [3]:

• низкий коэффициент теплопроводности, что позволяет создать комфортные условия внутри помещения как в холодный период года, так и в теплый;

• негорючесть, т.к. горные породы базальтовой группы имеют температуру плавления около 1000 °С;

• хорошая звукоизоляция, материал обладает отличными звукопоглощающими свойствами;

7/)П11 ВЕСТНИК _^/2OTT_МГСУ

• гидрофобность создает превосходные водоотталкивающие свойства, что вместе с отличной паропроницаемостью позволяет легко и эффективно выводить пары из помещения и конструкций в окружающую среду;

• устойчивость к деформациям, достигаемая структурой минеральной ваты, которая не имеет конкретного направления, что обеспечивает высокую жесткость.

Ещё одним набирающим последнее время популярность теплоизоляционным материалом, способным выполнить огнезащитные функции является штапельное стекловолокно (рис. 2,6). Стеклянная или каменная вата и штапельное стекловолокно по определению продукты разные. Вата (от немецкого слова watte) — слабо уплотненная масса коротких, не более 3 см, перепутанных волокон. Штапельное стекловолокно в отличие от стеклянной и каменной ваты, имеет длину 15-30 см [3]. Поэтому и называется «штапельное», т. е. волокно, равное по длине хлопковому или шерстяному волокну. Из него производят ткани, например, стеклохолсты. Длина волокна влияет на упругость, акустические свойства и возможность изготавливать мало плотные изделия с низкой теплопроводностью, способные сохранять первоначальную форму. Диаметр волокна определяет высокие прочностные свойства создаваемых материалов. Чем оно тоньше, тем меньше дефектов в его поперечном сечении и тем большие нагрузки на разрыв или кручение оно способно выдержать. У стеклянного волокна диаметр составляет всего 4-7 микрон. Для его получения используется кварцевый песок и добавки, модифицирующие свойства стекла. Штапельное стекловолокно, представлено на рынке несколькими марками. Продукция компании URSA, Isover, Knauf, ТИСМА, пользующаяся высоким спросом, производится в России по немецкой технологии.

а б

Рис. 2. Теплоизоляционные материалы: а - плиты из базальтового волокна; б - штапельное стекловолокно

К достоинствам данного материала можно отнести:

повышенная упругость позволяет транспортировать материал (спрессованный по сравнению с первоначальным объемом в 4 раза) в виде рулонов и упаковок. В развернутом виде материал быстро восстанавливает свой первоначальный объем и форму непосредственно после вскрытия упаковки;

помимо матов (рулонный материал) стекловолокно выпускается также в виде плит с высокой жесткостью, позволяющей выдерживать значительные нагрузки. Жест-

кие плиты, облицованные стекловойлоком, являются хорошей ветрозащитой. По длинным сторонам плит возможно соединение в шпунт и гребень, что обеспечивает надежное крепление и отсутствие зазоров. Основное применение таких плит -это изоляция стен под штукатурку на фасадах;

• стекловолокнистые изделия имеют большую прочность и отличаются виброустойчивостью ;

• малый вес, мягкость и эластичность позволяют применять изделия из стекловолокна на неровных поверхностях, а также в конструкциях любой формы и конфигурации. В то же время стекловолокно высокого качества гарантирует стабильность формы полученных из него изделий.

Одним из перспективных направлений развития огнезащитных составов с теплоизоляционным и свойствами для строительных конструкций является разработка и применение штукатурных составов на основе минеральных волокон, перлита и вермикулита. Данные штукатурные материалы имеют ряд преимуществ [4]:

• их использование исключает необходимость применение утеплителей, таких как стекловата, пенопласт, пенополистирол, минеральная вата и т.п.;

• при применении таких материалов происходит снижение нагрузки на несущие конструкции что приводит к сокращению затрат на возведение фундамента (указанные растворы позволяют уменьшать толщину кирпичной кладки на 25-33 %, тем самым весьма значительно снижая стоимость строительства);

• толщина необходимого слоя штукатурки может быть в пределах от 5 до 40 мм, что позволяет увеличить жилую площадь в частных домах и полезную в коммерческих зданиях;

• данные составы могут быть применены не только при отделки внутри помещений, но и снаружи так как обладает достаточной морозоустойчивостью и долговечностью (срок эксплуатации 10-15 лет);

• характеризуются низкой теплопроводностью, что позволяет их использовать не только как огнезащитный материал, способный повышать предел огнестойкости строительных конструкций, но и как теплоизоляционный;

• имеют пониженную складываемость при деформациях и ударах;

• относятся к экологически чистым материалам;

• обладают улучшенной сцепляемостью с различными структурами строительных конструкций, что приводит к сокращению трудоемкости работ. Рассмотренные материалы позволяют осуществлять комплексную защиту строительных конструкций, которая предполагает не только их утепление, если они являются наружными ограждениями, но и повышение предела огнестойкости. Последнее является очень важным условием безопасности при плотной застройке территорий, особенно с учетом возникновений огнеопасных ситуаций, спровоцированных погодными аномалиями.

7/2011 ВЕСТНИК

_МГСУ

б

Рис. 3. Сравнительная характеристика теплоизоляционных материалов: а - стоимость 1 куб.м. теплоизоляционных материалов; б - коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов; ряд 1 - на основе базальтового волокна; ряд 2 - из штапельного стекловолокна; ряд 3 - теплоизоляционные штукатурки

Проектируя здания, относящиеся к пожароопасной категории наряду с усилением тепло- и огнезащитных свойств строительных конструкций необходимо активно использовать технические решения, предотвращающие распространение возгорания [2]. Эти устройства независимо от их конструктивного исполнения также требуют применения огнестойкой тепловой изоляции.

Оценить теплозащитные свойства применяемых для обозначенной проблемы утеплителей можно по коэффициентам теплопроводности, которые на сравнительной диаграмме (рис. 3, б). Но при возведении зданий в первую очередь рассматривается ценовой вопрос технических решений, ориентиром в котором могут служить данные рис. 3, а.

В заключении необходимо отметить, что выбирая тот или иной материал по его стоимостным показателям, не следует забывать и о достигаемой безопасности в сооружениях, которая часто становится бесценной.

Литература

1. Конышев А.П. Базальт побеждает огонь// Пожарная безопасность в строительстве. 2009. № 2. - с. 34-35.

2. Патент 2365396, МКИ А62С 2/06, Е06В 9/15. Противопожарное устройство// Кузнецова Л.В., Щукина Т.В.; Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. - № 2008117902/12, заявлено 04.05.08; Опубл. 27.08.09, Бюл. № 24. - 5 с.

3. Рубинов М.М.Современные огнезащитные материалы надежная пожаробезопасность строительных объектов// Пожарная безопасность в строительстве. 2006. № 4. - с. 51-55.

4. Филимонов В.П. Материалы для пассивной огнезащиты строительных конструкций// Строительные материалы. 2006. № 4. - Сс. 28-29.

Literature

1. Konyshev A.P. Basalt wins fire// Fire safety building. 2009. №2. - p. 34-35.

2. The patent 2365396, ICI A62C 2/06, E06B 9/15. The fire-prevention device// Kuznetsova L.V., ShChukina T.V.; Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. - № 2008117902/12, It is declared 04.05.08; It is published 27.08.09, the Bulletin № 24 - 5 p.

3. Rubinov M.M. Modern fireproof materials reliable fire safety of building objects// Fire safety in building. 2006. № 4. - p. 51-55.

4. Filimonov V.P. Materialy for passive fire protection of building designs// Building materials., 2006., № 4. - p. 28-29.

Ключевые слова: теплоизоляционные материалы, повышение огнезащиты строительных конструкций, энергоэффективностъ зданий.

Keywords: heat-insulating materials, protection of building designs, power efficiency of buildings.

e-mail: Vittorea@ya.ru