Вогнестійка плита, яку іноді називають вогнетривкою плитою, є спеціальним видом будівельного матеріалу, призначеного переважно для уповільнення поширення полум'я, зменшення передачі тепла крізь конструкції та забезпечення довшої стійкості будівель під час пожеж. Ці плити виготовляються з матеріалів, які не схильні легко займатися, зокрема гіпсу, оксиду магнію (MgO) або навіть звичайного цементу. Їх монтують у різних частинах будівель як захисний шар всередині стін, на стелях і під підлогою. Коли виникає реальна пожежа, хімічний склад цих плит починає протидіяти полум'ю. Матеріали виділяють водяну пару та утворюють захисний вуглецевий шар, що може стримувати поширення вогню від однієї до двох годин, хоча це значно залежить від товщини та щільності самої плити. Цей додатковий час має вирішальне значення для безпечного евакуювання людей і запобігання руйнуванню важливих елементів будівель під дією інтенсивного нагрівання.
Сучасні будівлі потребують матеріалів, здатних стримувати пожежі, перш ніж вони поширяться на всі конструкції. Вогнетривкі плити утворюють критично важливі бар'єри між приміщеннями, ефективно перекриваючи доступ кисню та запобігаючи вільному поширенню тепла. Уявіть собі щільно забудовані міські райони, де полум'я може за лічені хвилини перекинутися з однієї будівлі на іншу, якщо його не зупинити. Дослідження показують, що ці спеціальні плити скорочують імовірність поширення пожежі на різні частини споруди приблизно на дві третини порівняно зі звичайними гіпсокартонними панелями. І є ще одна перевага — коли пожежа все ж виникає, ці матеріали допомагають довше зберігати цілісність будівлі. Це означає менші витрати на ремонт та швидке відновлення роботи порівняно з тим, що було б інакше.
Шляхом використання вогнетривких матеріалів архітектори виконують вимоги щодо безпеки та одночасно задовольняють практичні потреби будівництва, відповідаючи змінним соціальним і нормативним очікуванням.
Вогнестійкі плити працюють проти пожеж завдяки трьом речам, які відбуваються одночасно: виділяється вода, утворюється захисний шар вуглецю та певні добавки розширюються. Коли температура піднімається вище приблизно 300 градусів Цельсія, мінерали, що містять воду, наявні в матеріалах, таких як гіпс, починають виділяти пар. Цей процес поглинає теплову енергію та сповільнює зростання температури. Одночасно спеціальні мінерали перетворюються на те, що називають вуглецевим шаром («char»), який діє як ізоляція. Цей шар вуглецю перешкоджає проникненню кисню та також допомагає відбивати частину тепла. Існують також продукти, до яких додані так звані вспучувані речовини, що можуть збільшуватися до тридцяти разів порівняно з початковим розміром, створюючи товсту перегородку між вогнем та тим, що захищається. Усі ці ефекти разом зменшують передачу тепла крізь матеріал на сорок–шістдесят відсотків порівняно зі звичайними будівельними матеріалами, які зазвичай використовуються сьогодні.
Ефективність вогнетривких плит полягає в узгодженій дії ендотермічних реакцій і фізичного ізоляційного шару. Гідратовані сполуки поглинають тепло шляхом дегідратації, тоді як інтумесцентні добавки утворюють захисну піну або шари, подібні до керамічних, при певних температурах активації, що підвищує вогнестійкість.
Плити, виготовлені з негорючих зв'язувальних матеріалів і спеціальних армувальних волокон, можуть зберігати структурну міцність навіть за тривалого впливу високих температур. Використаний силікат кальцію є досить чистою речовиною, яка мало змінює форму через особливості перебудови своїх кристалів. Тим часом, плити на цементній основі краще зберігають цілісність під час пожежі завдяки щільній мінеральній структурі, що запобігає відколюванню окремих частин. Ці матеріали мають коефіцієнт теплопровідності менше 0,5 ват на метр-кельвін, що забезпечує достатньо низьку температуру на зворотному боці поверхні, щоб уникнути займання. Це є вирішальним фактором у застосуванні матеріалів для протипожежного захисту, де найважливішим є збереження структурної цілісності.
| Матеріал | Ключовий механізм вогнестійкості | Максимальний опір температурі | Збереження структури при 900°C |
|---|---|---|---|
| Оксид магнію (MgO) | Утворення щільної керамічної структури під дією тепла | 1200 °C | 85% |
| Гіпс | Ендотермічна реакція дегідратації | 300°C | 40% |
| Цементна дошка | Висока тепломісткість і низька пористість | 1000°C | 75% |
| Силікат кальцію | Фазовий перехід кристалів | 1100°C | 90% |
Цементні плити добре працюють у вологих середовищах завдяки мінералогічній стабільності, тоді як MGO має вищу стійкість до термічного удару. Гіпс залишається економічно вигідним рішенням для досягнення вогнетривкості 30–90 хвилин у внутрішніх сухих застосуваннях.
Будівельна галузь сьогодні в основному спирається на п'ять ключових матеріалів: плити з оксиду магнію (MGO), гіпсові вироби, традиційний цемент, панелі з силікату кальцію та композити з волокнистого цементу. Плити з оксиду магнію поєднують оксид магнію з різними армувальними волокнами. Вони дуже добре протистоять вологі та плісняві, що робить їх чудовим вибором для місць із підвищеною вологістю. Гіпсові плити працюють інакше, оскільки містять молекули води, які при нагріванні перетворюються на пару. Ця властивість допомагає захищати будинки під час пожеж, хоча їх найчастіше використовують у звичайних житлових будівлях. Цементні плити краще витримують удари, ніж більшість інших альтернатив, тому їх часто використовують у місцях, де високий ризик пошкодження від ударів. Силікат кальцію може витримувати температури понад 1000 градусів Цельсія, що відповідає останнім стандартам NFPA 2023, необхідним для багатьох промислових застосувань. Волокнистий цемент поєднує деревоподібні волокна з портландцементом, утворюючи плити, які одночасно протистоять полум’ю та атмосферним впливам. Будівельники особливо цінять це в регіонах, де поширені лісові пожежі.
Плити з оксиду магнію (MGO) використовуються скрізь — у шахтах ліфтів та ванних кімнатах, оскільки вони цілком стійкі до пошкоджень від води та цвілі. Для внутрішніх стін у квартирах та офісних приміщеннях гіпсові плити залишаються популярним варіантом, адже забезпечують гарний баланс між обмеженим бюджетом і вимогами пожежної безпеки, зазвичай пропонуючи клас пожежної стійкості від 1 до 2 годин. У разі паркінгів та зовнішніх стін будівель цементні плити є основою багатьох систем з пожежною рейтинговою оцінкою, добре протистоячи як полум'ю, так і фізичним ударам. У механічних кімнатах та зонах печей найчастіше використовують продукти на основі силікату кальцію, які зберігають свою цілісність навіть за надзвичайно високих температур. І ось ще про матеріали з фіброцементу в районах, схильних до лісових пожеж. Ці матеріали показали справжній потенціал, скоротивши ризик запалювання приблизно на 72 відсотки порівняно зі звичайними видами облицювання, згідно з нещодавніми тестами UL 2023 року.
При виборі будівельних матеріалів має значення, як вони поводяться в різних умовах та які навантаження можуть витримати. Для прибережних районів або місць із високою вологістю підходять МГО або цементно-волокнисті плити, оскільки звичайні матеріали з часом руйнуються. У важких умовах експлуатації, де важлива вага, цементні плити або плити з силікату кальцію витримують тиск близько 3000 PSI, не деформуючись. Гіпсові плити добре підходять тоді, коли важливий зовнішній вигляд, адже вони добре фарбуються та тримають покриття, до того ж відповідають стандартам пожежної безпеки на 1 годину, які більшість місцевостей вимагають. Вимоги кодексів відрізняються в залежності від регіону, тому слід перевіряти місцеві норми. Як правило, для комерційних будівель потрібні панелі ASTM E84 класу А для таких елементів, як повітроводи всередині стін, тоді як для житлових горищ може бути достатньо матеріалів класу С — залежно від рішення інспектора. Такі сертифікації, як UL 723, — це не просто документи. Вони підтверджують, що матеріали, які пройшли випробування в лабораторії, також витримують звичайне зношування в реальних будівельних проектах.
Показники вогнестійкості в основному показують, як довго певні матеріали, наприклад, вогнетривкі плити, зможуть протистояти полум'ю, не втрачаючи свою структурну цілісність. Ці показники зазвичай вказуються у часових інтервалах, наприклад 90 хвилин для класу F90. Ці цифри отримані на підставі лабораторних випробувань за такими стандартами, як ASTM E119 та UL 263. Під час цих випробувань дослідники аналізують, чи здатні стіни продовжувати витримувати навантаження після впливу вогню, наскільки сильно тепло проникає крізь них і чи виникає неприпустиме проникнення полум'я. Коли будівлі використовують матеріали з правильними показниками вогнестійкості, це справді значно впливає на ситуацію під час пожежі. Це допомагає уповільнити поширення вогню, зменшити передачу тепла через конструкції та, що найважливіше, дає людям більше часу, щоб безпечно евакуюватися. Саме тому будівельні норми вимагають певних показників вогнестійкості для різних частин споруд у різних галузях.
Випробування ASTM E84 оцінює розповсюдження полум'я по поверхні й класифікує матеріали на три категорії:
UL 723 використовує ту саму систему класифікації. Хоча в зонах підвищеного ризику потрібні матеріали класу А, поєднання показників поширення полум'я з вогнетривкістю у годинах забезпечує комплексну безпеку.
Незалежні лабораторії, такі як Intertek та Underwriters Laboratories (UL), перевіряють відповідність за допомогою суворих випробувань. Сертифіковані продукти мають відповідати жорстким критеріям щодо поширення полум'я, утворення диму та структурної міцності. Постійні перевірки на фабриках та тестування партій забезпечують стале дотримання вимог, таких як Міжнародний будівельний кодекс (IBC) та NFPA 80.
Просто відповідати мінімальним вимогам норм недостатньо, коли йдеться про пожежну безпеку, адже реальні пожежі зазвичай набагато гірші, ніж ті, що відбуваються в лабораторних умовах. Згідно з дослідженням, опублікованим UL у 2023 році, гіпсокартонна плита, яка має рейтинг один годину, фактично руйнувалася майже на 18 відсотків швидше під час пожеж, що поширювалися кількома кімнатами, порівняно з тими самими тестами, проведеними в контрольованих умовах. Саме тому багато фахівців у сфері будівництва сьогодні вирішують використовувати матеріали з вогнестійкістю приблизно на 20–30 відсотків вищою, ніж вимагають норми. Вони знають, що існує безліч непередбачуваних чинників, таких як циркуляція повітря в приміщенні або наявність горючих матеріалів.
Вогнестійкі плити діють як спеціальні бар'єри, які уповільнюють поширення полум'я та зменшують передачу тепла крізь матеріали під час пожежі. Ці плити працюють цікавими способами, утворюючи захисні шари завдяки таким процесам, як створення пінного вуглецевого щита або розширення мінералів всередині них. Ця ізоляція може знизити температуру на поверхні приблизно на 300 градусів Фаренгейта порівняно з незахищеними ділянками. При правильному монтажі ці плити утримують вогонь у певних секціях будівлі. Таке обмеження зменшує кількість кисню, доступного для пожежі, і запобігає виникненню флешоверів. Флешовер — це раптове одночасне займання всіх горючих матеріалів, і, згідно з останніми даними NFPA, саме це небезпечне явище спричиняє близько трьох чвертей смертей під час пожеж у будівлях.
Кожна додаткова хвилина стримування вогню збільшує шанси на безпечну евакуацію приблизно на 40%. Вогнетривкі плити сприяють цьому, зберігаючи цілісність шляхів евакуації та обмежуючи утворення диму. У 2023 році під час модернізації лікарні використання гіпсових вогнетривких плит дозволило завершити евакуацію на 11 хвилин швидше, ніж у будівлях із нерейтингованими гіпсокартонними панелями під час симульованих учень з пожежної безпеки.
Пожежа на складі в Техасі у 2022 році продемонструвала життєво важливий вплив оксиду магнію (MGO), встановленого в несучих стінах:
| Метричні | Ефективність MGO | Звичайний гіпсокартон |
|---|---|---|
| Проникнення полум'я | 82 хвилини | 23 хвилини |
| Руйнування конструкції | Запобігла | Сталося на 34-й хвилині |
| Завершення евакуації | 100% до виникнення перекриття | 62% до виникнення перекриття |
У 94% випадків пожежу вдалося локалізувати в місці її виникнення, що дозволило всім 157 мешканцям евакуюватися безпечно та зменшило збитки майну на 2,3 мільйона доларів порівняно з середніми показниками галузі для подібних об'єктів.
Вогнестійка плита, відома також як вогнетривка плита, — це будівельний матеріал, призначений для уповільнення поширення полум'я та зменшення передачі тепла під час пожеж.
Вогнестійкі плити виготовляються з таких матеріалів, як гіпс, оксид магнію (MgO), цемент і силікат кальцію.
Вогнестійкі плити запобігають пожежам шляхом виділення водяної пари, утворення захисного вуглецевого шару та розширення мінералів для створення термостійкого екрану.
Так, вогнестійкі плити використовуються як в житлових, так і в комерційних будівлях для підвищення безпеки шляхом захисту життєво важливих систем та шляхів евакуації.
Вогнестійкі плити забезпечують критично важливий час для евакуації, зменшують пошкодження та гарантують відповідність стандартам безпеки, таким як ASTM E84.
EN
