Zaštita nosećih drvenih konstrukcija od požara

Drvo je organski materijal klasifikovan kao prirodni lignocelulozni polimer koji se vekovima koristi kao građevinski materijal. Drvo ima mnoge prednosti, kao što su obradljivost, odlične mehaničke performanse u odnosu na masu, otpornost na koroziju i atraktivan izgled, ali i dva osnovna nedostatka: Drvetu je potrebno stalno održavanje i ono gori.

Kako drvo gori?

Prilikom sagorevanja drveta formira se spoljašnji zaštitni sloj koji može da štiti unutrašnjost drvenog elementa. Takav sloj, koji se obično naziva ugljenisanim slojem, smanjuje snabdevanje kiseonikom i, zahvaljujući izuzetno niskoj provodnosti, sprečava povećanje temperature unutrašnjih slojeva, usporavajući tako proces sagorevanja jezgra drvenih elemenata (brzina sagorevanja je u proseku 1 mm/min). Zbog ove osobine, konstrukcioni drveni element može dugo da odoleva požaru, uglavnom mnogo duže nego čelični ili betonski element istih dimenzija.

Reakcija na požar i klasifikacija drveta

Prema reakciji na požar, drvo se obično svrstava u klasu D, u skladu sa standardom EN 13501-1: 2018, što znači da je veoma goriv materijal koji može značajno da doprinese razvoju požara u objektu.

Kako deluju savremeni usporivači požara?

Upotreba usporivača požara može osetno da doprinese smanjenju rizika od izbijanja i razvoja požara i ograničenju njegovog širenja na druge elemente. Savremeni sistemi zaštite od požara mogu značajno da umanje parametre požara na sledeće načine:

• smanjenjem osetljivosti na požar,
• produženjem vremena paljenja,
• smanjenjem brzine širenja plamena i brzine gorenja materijala,
• smanjenjem količine i brzine oslobađanja toplote tokom požara.

Drugim rečima, ovi sistemi doprinose usporavanju razvoja požara i produžavaju vreme za evakuaciju.

Usporivači požara za drvo i drvenu građu

Prema načinu primene, materijali i sistemi za zaštitu drveta od požara klasifikovani su u dve kategorije:

• impregnirajuće supstance koje prodiru u drvo, obično u vidu vodenih rastvora ili u kombinaciji sa drugim rastvaračima (npr. tečni NH3),
• površinski aktivni premazi, koji formiraju zaštitni sloj na površini drveta, u vidu lakova, premaza (često ekspandirajućih), folija, vlakana ili tankih protivpožarnih barijera.

Ukoliko se sredstva koja prodiru u drvo nanose bojenjem ili prskanjem, njihova efikasnost je obično manja od efikasnosti sredstava koja ostaju na površini elementa. Neki zaštitni materijali mogu da poboljšaju klasu reakcije drveta na požar do klase B – s1 d0, što je najbolja klasa za drvo prema sistemu Euroclass.

Šta znači otpornost drveta na požar?

Uopšteno govoreći, bez obzira na sistem detekcije i gašenja požara koji se koristi, noseći element treba efikasno zaštititi od požara ukoliko se očekuje njegovo potencijalno otkazivanje. Drvo je poseban slučaj jer uvek treba smanjiti reakciju na požar, odložiti početak gorenja, povećati otpornost na požar i poboljšati nosivost tokom izloženosti požaru. Tačnije, otpornost na požar označava vreme tokom kojeg će noseći ili razdvajajući element zadržati svoja svojstva (izolativnost, integritet i nosivost, u zavisnosti od funkcije elementa). Drveni noseći elementi, kao što su grede i stubovi, moraju da izdrže požar određeno vreme dok ne dostignu granična stanja, nakon čega više ne mogu da obavljaju projektovanu funkciju. Ovo vreme se izražava u vidu klasa R15, R30, R60 itd., pri čemu se R odnosi na zadržavanje nosivosti tokom određenog vremena izraženog u minutima.

Kako produžiti otpornost drveta na požar?

Kod drvenih konstrukcija, glavni razlog gubitka nosivosti u požaru jeste smanjenje poprečnog preseka usled sagorevanja drveta. Na tržištu postoji nekoliko sistema koji pružaju određenu izolaciju i/ili smanjuju početak ugljenisanja:

• obloga oko drvene konstrukcije (npr. ploče za zaštitu od požara),
• nereaktivna izolacija (npr. mineralna vuna),
• malter (nanošenje na površinu),
• premaz za zaštitu od požara (premaz sa termičkom barijerom i/ili ekspandirajući premaz).

Ova zaštitna rešenja ne menjaju hemijska svojstva nosećeg drvenog elementa, već predstavljaju samo neku vrstu zaštitne obloge, koja može da smanji prenos toplote u štićeni element, usporavajući tako njegovu toplotnu degradaciju, dok u isto vreme odlaže paljenje i usporava proces sagorevanja.

Različiti mehanizmi otpornosti na požar i njihov uticaj na drvo

Mehanizmi doprinosa otpornosti na požar mogu se klasifikovati prema njihovom uticaju na drvo, kao na primer u nastavku:

• usporavanje porasta temperature drveta,
• formiranje poroznog zaštitnog sloja,
• stvaranje negorive ugljenične obloge ili sloja silikata,
• reflektovanje toplotnog zračenja (skrining),
• uspostavljanje fizičke barijere između kiseonika i sloja drveta.

Oblaganje drvene konstrukcije pločama za zaštitu od požara

Veoma popularan i efikasan metod zaštite od požara koji pruža prihvatljive estetske karakteristike jeste korišćenje obloga koje se izrađuju od specijalnih ploča za zaštitu od požara. Tu spadaju ploče od kalcijum silikata, gipsane ploče, krečno-cementne ploče ili cementne ploče ojačane staklenim vlaknima i raznim ispunama. Takve obloge mogu da se izrađuju i od ploča od mineralne vune. Međutim, vreme potrebno za montažu ovakvih konstrukcija relativno je dugo. Obloge obično zahtevaju posebnu noseću konstrukciju, mehanička sredstva za pričvršćivanje (klinove, vijke ili stege) i posebne maltere ili mase za ispunu (za obradu spojeva između ploče) koje su otporne na visoke temperature.

Mašinsko nanošenje maltera ili klasično malterisanje

Mašinsko ili ručno malterisanje se primenjuje kod konstrukcija kod kojih estetski aspekti završne obrade nisu od suštinskog značaja. Malteri se mogu nanositi na dva načina. Prvi, takozvani „suvi metod“, sastoji se od kombinovanja i mešanja gotove suve mase sa vodom ili tečnim vezivnim aditivom u mlaznici pištolja za prskanje. Ovaj metod sprečava gubitak raspršenog materijala. Drugi, takozvani „vlažni metod“, sastoji se od mešanja suve materije sa vodom, a nanošenje se izvodi pomoću pumpe i raspršivača. Debljina obloge može da se kreće u opsegu od 10 do 100 mm, a nanosi se u nekoliko slojeva. U glavne nedostatke takve tehnologije spadaju:

• gruba tekstura površine,
• moguće prljanje okolnih elemenata tokom nanošenja,
• nedovoljna otpornost na vremenske uslove.

Ekspandirajući (reaktivni) premazi

Usporivači požara ili premazi za zaštitu od požara su boje, lakovi ili impregnacije koje mogu da poboljšaju klasu reakciju na požar i doprinesu otpornosti na požar, a smatraju se veoma efikasnom metodom zaštite drvenih konstrukcija od požara. U prošlosti je zapaljivost drveta smanjivana potapanjem drvenih elemenata u morsku vodu (impregnacija natrijum hloridom), nakon čega bi usledilo farbanje specijalnim bojama koje sadrže dodatke kreča ili krede, a imaju svojstvo da uspore paljenje. Danas se za izolaciju premazima najčešće koriste savremeniji sistemi, kao što su premazi koji deluju kao toplotna barijera.

Konkretno, ekspandirajući (intumescentni) premazi (poznati i pod nazivom‚ „reaktivni premazi“) su specijalne boje koje uvećavaju zapreminu na temperaturama oko 200°C, formirajući višećelijski izolacioni sloj koji može da zaštiti drvo ispod njih. Kada se izlože vatri, ekspandirajući premazi se postepeno ugljenišu, počev od spoljašnjih slojeva. Savremena tehnologija omogućava ekspandirajućem sloju da poveća svoju prvobitnu debljinu do 50 puta, čime se efikasnost ovog rešenja znatno poboljšava. Glavne prednosti ove vrste izolacije su jednostavnost nanošenja, minimalna debljina zaštite i završni izgled konstrukcije.

   

Etex Building Performance d.o.o.
Vojvode Putnika 79,
21208 Sremska Kamenica
T. +381 21 210 10 90
siniat.rs@etexgroup.com
www.siniat.rs