PROTIVPOŽARNE RAZDELNICE kao protivpožarna zaštita fasadnih sistema sa polimernim utopljivačem

Autor Simprolit^® sistema,PhD (DTech) Milan Dević, DCivEng
Akademik Međunarodne Akademije; tehnoloških nauka Inostrani član Ruske Akademije tehnoloških nauka
Doktor tehnologije građenja i inženjeringa u građevinarstvu; Diplomirani građevinski inženjer

Sve veća cena energenata na svetskom tržištu i obaveza države da cenu energije za grejanje domaćinstava održi u realno prihvatljivim granicama platežne sposobnosti socijalnih slojeva stanovništva, podigli su pitanje utopljavanja fasada na nivo od državnog značaja. Sa druge strane, sistemi i materijali za utopljavanje fasada, pored svoje osnovne funkcije termičkog izolatora, moraju da zadovolje i niz drugih, ne manje važnih zahteva, od kojih su najvažniji dugovečnost primenjenih materijala i sistema i njihova otpornost na dejstvo požara.
Nažalost, dugovečnost primenjenih materijala i sistema za utopljavanje fasada (kao njihovog svojstva da tokom vremena zadrže svoje mehaničke i termofizičke karakteristike), ispitivanja za konkretne klimatske uslove i normativi koji bi iz toga proistekli u većini zemalja još uvek nisu propisani. Iako neizostavno predstavlja tempirani problem sa odloženim dejstvom (ispitivanja u Ruskoj Federaciji su pokazala da je dugovečnost stiropora 5-10 godina, mineralne vune 14-20 godina, blokova i ploča od gasbetona tipa siporex 17-20 godina, šuplje opeke 30-40 godina a, Simprolita^®, kao ubedljivo najdugovečnijeg termoizolacionog materijala, ne manje od 50 godina), kod nas dugovečnost primenjenih materijala nije uslov za gradnju i tehnički prijem objekata. I dok se problemi dugovečnosti najčešće zanemaruju i njihovo rešenje prepušta informisanosti projektanata ili savesti investitora objekata za tržište, daleko ozbiljniji i odgovorniji je pristup otpornosti na požar primenjenih materijala i sistema za utopljavanje fasada.

Faktori od uticaja na požarnu opasnost

Pri projektovanju sistema za utopljavanje fasada, korisno je znati sledeće:

• pri požaru temperatura na fasadi dostiže preko 900° C
• nisu svi tipovi mineralne vune otporni na temperaturu požara koji se rasprostire preko fasade (ni u kom slučaju se ne smeju koristiti tipovi mineralne vune čija je temperatura topljenja manja od 500° C)
• primena mineralne vune u ventilisanim fasadama ne rešava problem njihove vatro-otpornosti
• posle nekoliko krupnih požara gde je plamen prenošen gorenjem vetrozaštitnog i vodoodbojnog materijala kojim se mineralna vuna štiti od razrušenja usled protoka vazduha u ventilisanom sloju, ovom problemu se pridaje poseban značaj, a poznati proizvođač mineralne vune Rockwool pustio je na tržište i dvoslojnu ploču za utopljavanje fasada, pri čemu je gornji sloj izrađen od izuzetno tvrde mineralne vune zapreminske težine 90 kg/m³
• i goriv i samogasiv stiropor gore u prisustvu plamena, s tom razlikom što se samogasiv stiropor sam gasi po nestanku izvora plamena, a goriv nastavlja da gori i posle uklanjanja izvora plamena
• horizontalna brzina gorenja kod nas najčešće upotrebljavanog stiropora za utopljavanje fasada, po rezultatima ispitivanja IMS Beograd, iznosi 6,4mm/sekundi, odnosno 25m/h
• brzina gorenja čistog stiropora montiranog po vertikali je eksponencijalna funkcija koja zavisi od vrste (goriv ili samogasiv) stiropora, dimenzija objekta, klimatskih faktora (vetar, visoka temperatura, vlažnost) i najmanje je 4-10 puta veća od horizontalne brzine gorenja, pre svega iz razloga što zapaljen stiropor pada u žižu plamene buktinje, povećavajući pri tom dejstvo i brzinu gorenja i dodatnom temperaturom sopstvenog izgaranja
• primera radi, od gorenja čistog stiropora (bez zaštitno-dekorativnog sloja) na prvom, do njegovog izgaranja na 10-tom spratu, ne prođe više od 20-25 minuta
• otpornost na požar utopljenih fasada zavisi i od karakteristika elemenata njihovog pričvršćivanja za objekat, kao što su građevinski lepkovi, tiplovi, ankeri, konzolni elementi za držanje ventilisanih i staklenih fasada i sl. (na primer, konzolni elemenat od aluminijuma za ventilisane i staklene fasade topi se već na 650° C)
• otpornost na požar fasada zavisi i od čvrstoće i nosivosti osnovnog materijala od kojeg je sazidan objekat i u koji se ankeruje sloj za utopljavanje fasada – što se posebno odnosi na gasbeton (siporeks), šuplju opeku i sl.
• uslov za otpornost na požar zidova između stanova gubi smisao ako se požar iz stana u stan na istom spratu može preneti preko fasade
• brzina destrukcije materijala za utopljavanje direktno je zavisna i od materijala za unutrašnje vezivanje komponenti (lepak), kao i od materijala primenjenog za demineralizaciju komponenti (fenoli, polimeri) slojeva za utopljavanje
• obezbeđivanje otpora prolasku dima unutar sistema za utopljavanje fasada, a u zonama međuspratnih ploča je, takođe, izuzetno važan faktor kod razmatranja otpornosti na požar fasadnih sistema za utopljavanje objekata
• gorive su, po pravilu, boje, plastične mrežice, plastični tiplovi i drugi elementi koji se primenjuju za izradu zaštitno-dekorativnog sloja
• atika, ornamenti, karnizi, ramovi oko fasadnih otvora i drugi ukrasi na fasadi izrađeni od negorivih materijala, a koji istupaju ne manje od 35-40mm od ravni fasade, u određenoj meri usporavaju brzinu širenja požara
• fizička svojstva armiranog betona (pre svega armature u betonu) drastično se menjaju sa povećavanjem temperature – pri temperaturi 150° C pojavljuju se unutrašnje pukotine, u intervalu od 200-250° C nastaje eksplozivno raslojavanje betona, a gubitak nosivosti napregnutih armirano-betonskih konstrukcija kreće već pri temperaturi od 380°C
• otpornost na požar utopljene fasade ne zavisi samo od stepena gorivosti primenjenog materijala za utopljavanje, već pre svega i u najvećoj meri od ukupnog konstruktivnog rešenja primenjenog sistema za utopljavanje fasada
• ne postoji univerzalno rešenje – oblast primene izabranog sistema za utopljavanje fasada i uslovi pod kojim se on primenjuje određuju, pored požarnih, i drugi zahtevi, kao što su: termotehničke karakteristike, paropropusnost, čvrstoća, ponašanje u uslovima povećane spoljne (atmosferske) i unutrašnje (zavisno od namene objekta i prostorija) vlažnosti, oblika, strukture, konstruktivnog i likovnog rešenja fasade itd.

Najčešće, kao materijali za utopljavanje fasada primenjuju se ekspandirani (tipa: stiropor) i ekstrudirani (tipa: stirodur) polistiroli – ploče od ovog materijala se lepe i tipluju za fasadu, a zatim se, preko plastične mrežice, nanosi dekorativno-zaštitni sloj. Sa aspekta požarne opasnosti, osnovni nedostatak takvih sistema je njihova potencijalna sposobnost da doprinose rasprostiranju ili i sami rasprostiru požar po fasadi objekta – u slučaju da plamen požara izađe na fasadu, što je i najčešći slučaj.

Pri termičkom dejstvu plamena na ovakve fasadne sisteme dolazi do termodestrukcije polistirola, uz izdvajanje zapaljivih gasova. Deo tako izdvojenih gasova, prodirući kroz sloj dekorativno-zaštitnog maltera, popada u žižu plamena i sagoreva, što opet u velikoj meri uvećava silinu plamenog toka i njegovu visinu, ujedno doprinoseći i skraćenju vremena do razrušenja zastakljenih površina sprata iznad i širenju požara na taj i spratove iznad. Paralelno sa tim, dolazi do razrušenja dekorativno-zaštitnog maltera koji otpada sa srazmerno velikih površina tako utopljenih fasada, što opet, u uslovima time nastalog slobodnog dostupa kiseonika iz vazduha, dovodi da naglog izgaranja ploča polistirola uz veliko oslobađanje temperature – sa svim daljim pratećim posledicama.

Protivpožarne razdelnice

Ponašanje polistirola u sistemu sa dekorativno-zaštitnim malterom u uslovima termičkog dejstva požara određeno je pre svega njegovim požarno-tehničkim svojstvima:

• pri temperaturi 85-90° C počinje proces skupljanja polistirola
• pri temperaturi 240-250° C polistirol počinje da se topi
• pri temperaturi 280-290° C počinje proces termodestrukcije polistirola sa izdvajanjem gasnih isparenja
• pri temperaturi u dijapazonu od 360-380° C dolazi do paljenja polistirola
• pri temperaturi od 460-480° C polistirol se sam pali, i bez prisustva drugog otvorenog plamena

Uloga protivpožarnih razdelnica u nivou među-spratnih ploča i oko fasadnih otvora sastoji se u sledećem:

• protivpožarne razdelnice u nivou međuspratnih ploča i oko fasadnih otvora obezbe-đuju stabilnost dekorativno-zaštitnog maltera u svojoj ravni i njegovu stabilnost u odnosu na fasadu objekta u uslovima drastičnog povećanja temperature u ravni fasade usled požara, čime se rešavaju negativni uticaji niske temperaturne tačke početka skupljanja (85° C) i topljenja (240° C) ploča od polistirola, kojim je ista fasada utopljena
• postojanje horizontalnih protivpožarnih razdelnica u nivou svake međuspratne ploče sprečava rasprostiranje po spratovima vrućih i gorivih gasova unutar sistema za utopljavanje fasada
• gornja protivpožarna razdelnica fasadnog otvora iz kojeg izlazi plamen (PP razdelnica iznad fasadnog otvora prostorije koja gori) sprečava padanje rastopljenog polistirola (sa zida iznad fasadnog otvora prostorije koja gori i kroz koji izlazi plamen) u žižu plamena
• donja protivpožarna razdelnica fasadnog otvora iz kojeg izlazi plamen (PP razdelnica ispod fasadnog otvora prostorije koja gori) sprečava pregrevanje ploča od polistirola montiranih na zidu ispod (ispod prozorskog otvora prostorije koja gori) do temperaturne tačke njihove destrukcije i na taj način isključuje mogući dotok gorućih gasova (odozdo) u žižu plamena koji se širi iz prozorskog otvora prostorije u kojoj je požar
• donja protivpožarna razdelnica fasadnog otvora iznad onog iz kojeg izlazi plamen (iznad sprata gde je izbio požar) sprečava pronicanje gorivih gasova ka prozorskom otvoru iznad), što bi dovelo do pucanja prozorskih stakala i prenošenja požara na spratove iznad
• bočne protivpožarne razdelnice oko fasadnih otvora sprečavaju pregrevanje ploča od polistirola montiranih na fasadni zid istog sprata i prenošenje požara na susedne stanove istog sprata na kojem je i prostorija u kojoj je izbio požar.

Prednost SIMPROLIT^® protivpožarnih razdelnica

Materijal za izradu protivpožarnih razdelnica kod sistema za utopljavanje fasada primenom ploča od polistirola (stiropora) mora da po definiciji ispuni više zahteva:

• da je otporan na dejstvo požara, minimalno 120 minuta (EI120)
• da je dobar termički izolator
• da ima relativno dobru mehaničku čvrstoću
• da je dugovečan i otporan na mraz
• da je hidrofoban (ne upija vlagu)
• da predstavlja barijeru naglom širenju zapaljenih gasova
• da je relativno lak za obradu, ukrajanje i montažu na fasadi

Tvrdo presovana mineralna vuna je materijal poznat na našem tržištu i ne treba ga posebno predstavljati. Simprolit^® je specijalna vrsta EPS betona – mešavine polistirolnih kuglica, cementa i specijalnih aditiva - patentiranog od strane firmi Simpro i Simprolit iz Srbije, a Simprolit^® sistem je sve-obuhvatan sistem za ekološko, energetski efektivno i izuzetno ekonomično građenje koji, pored protivpožarnih razdelnica, sadrži i: blokove za zidanje fasadnih, nosivih i pregradnih zidova i međuspratnih ploča, troslojne i jednoslojne ploče za utopljavanje fasada, patentirani sistem ploča kao trajno ugrađene oplate za izvođenje utopljenih betonskih fasadnih zidova, protivpožarnih zidova i međuspratnih ploča nad garažama u objektu, patentirani sistem za izvođenje utopljenih ventilisanih ravnih krovova, sistem za izvođenje izravnavajućih slojeva (cementnih košuljica) i slojeva za pad i dr.
Svakim danom proizvodnja Simprolit elemenata se širi po celom svetu – izgrađene su ili se grade fabrike u Ruskoj Federaciji (u osam gradova), Gruziji, Bugarskoj, BIH - Republici Srpskoj i Srbiji, a sledeće godine, po puštanju automatizovane linije ze proizvodnju, planiraju se i Australija, Meksiko, Engleska, Irska, Portugalija, Bahrein, Arapski Emirati, Koreja, Kipar...

I tvrdo presovana mineralna vuna i Simprolit^® predstavljaju dobra rešenja za izradu protivpožarnih razdelnica, kao rešenja za protivpožarnu sigurnost sistema za utopljavanje fasada primenom ploča od polistirola (stiropora). Ipak, po mišljenju autora, primena Simprolit^® protivpožarnih razdelnica ima određeni broj prednosti, kao što su:

• ima daleko veću mehaničku čvrstoću (pri opterećenju od preko 3.500kg/m² sleganja su mu manje od jednog milimetra, dok se čvrstoća tvrdo presovane mineralne vune definiše pri njenoj deformaciji od 10%)
• hidrofoban je (ne upija vlagu) u daleko većoj meri od mineralne vune, pliva po vodi (3-5 puta je lakši od vode, zavisno od marke), a čak i prisustvo vlage od 1-4% po masi ne menja bitno svoje termotehničke pokazatelje (kod mineralne vune 1% vlažnosti i do 20% umanjuje njene termoizolacione
  karakteristike)
• u suvom stanju, u laboratorijskim uslovima, u odnosu na tvrdo presovanu mineralnu vunu, Simprolit^® je nešto gori termoizolator (l=0,065 za razliku od l=0,04 mineralne vune) ali u uslovima prirodne, a posebno visoke atmosferske vlažnosti u konačnom zbiru razlika je znatno manja
  
• daleko je dugovečniji od mineralne vune
• po rezultatima ispitavanja otpornosti na požar sprovedenim u Srbiji i Ruskoj Federaciji, zid od Simprolit blokova otporan je na požar više od 3 časa (EI180), a pregrade od jednoslojnih Simprolit ploča debljina 8 i 10cm (na drvenoj i metalnoj potkonstrukciji) otporne su na požar preko 2 časa (EI120)
• predstavlja bolju barijeru naglom širenju zapaljenih gasova u odnosu na mineralnu vunu
• seče se običnom testerom za drvo, lako se obrađuje, teše, ukraja i montira
• ne zahteva ravnu površinu na koju se montira, za razliku od mineralne vune
• po sastavu i karakteristikama osnovnih sirovina (kuglice ekspandiranog polistirola, cement, aditivi i voda) identičan je sistemu za utopljavanje fasada pločama od polistirola (stiropora), tako da se njihovom kombinacijom dobija homogeni površinski sistem, bez opasnosti od pojave pukotona na mestima spojeva dva različita materijala (stiropor i mineralna vuna).

U svakom slučaju, izbor tipova protivpožarnih razdelnica je na projektantima, a njihova ugradnja se izričito preporučuje. Jer, odsustvo protivpožarnih razdelnica kod sistema za utopljavanje fasada pločama od polistirola drastično povećava požarnu opasnost kod takvih sistema, posebno ako tako utopljena fasada nije zaštićena malterom debljine 20-25mm preko armirane mreže (kao jednim od varijantnih rešenja). Naime, kod primene tankoslojnih polimernih maltera, koje sadrže polimere i preko 14% mase, takav sistem, pri zagrevanju na temperaturi višoj od 240-260° C, prelazi u svoje piroplastično stanje, praćeno smanjenjem mehaničkih karakteristika i razrušenjem sistema pod dejstvom sopstvene težine.

Legenda:

1 .zid od opeke, betona i sl.
2. ploče za utopljavanje od
3. penopolistirola (stiropora)
4. simprolit protivpožarne razdelnice (SPPR)
5. dekorativno-zaštitni sloj fasade