Противопожарные двери

5. ПОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ДВЕРЕЙ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

Необходимость изучения особенностей поведения конструкций противопожарных дверей и материалов, из которых они изготовлены, при воздействия высоких температур пожара обусловлена требованиями, предъявляемыми в СНиП 21-01-97 отношении их возгораемости и огнестойкости.

Процесс горения, его характер и распространение зависят от многих факторов. Все их учесть практически невозможно. Для сгораемых материалов обычно рассматривают способность к воспламенению и распространению пламени, количество выделившегося тепла, продолжительность и скорость горения. Каждая из этих характеристик зависит от ряда физико-химических и теплофизических свойств, структуры, состава материала, конструктивного исполнения и т.д.

Древесина - сгораемый материал, и поэтому можно ожидать, что она характеризуется невысокой огнезащитной способностью, однако это не так. При пожарах древесина обугливается сравнительно медленно (0,6-1,0 мм×мин-1), и образовавшийся слой угля, имеющий более низкую теплопроводность, чем древесина, в некоторой степени предохраняет от возгорания слои за фронтом обугливания.

Древесина более твердая и плотная горит хуже, чем более мягкая и легкая, а ее горючесть снижается с ростом относительной влажности.

Начиная с температур порядка 270-280 °С, разложение древесины становится особенно быстрым экзотермическим процессом, при этом выделяется значительное количество газов, в основном сгораемых. При горении этих газов пламя нагревает новые объемы древесины и способствует дальнейшему расширению процесса горения. После выделения газов остается древесный уголь: при горении древесины его образование происходит с поверхности внутрь материала, пока температура его превышает 275 °С. Древесный уголь, образующийся при 275-350 °С, загорается на воздухе при 340-370 °С. Если температура достаточна для его возгорания, то он дает при этом часть тепла, необходимого для дальнейшего горения.

Все способы огнезащиты древесины улучшают лишь ее сопротивление воздействию огня (ограничивают опасность возгорания), но не замедляют начавшийся процесс горения.

Считается, что деревянные двери могут успешно сопротивляться огню. Для проверки этого положения исследована огнестойкость дверей различных конструктивных решений их поведение в процессе испытаний было практически одинаково.

Под действием огня обшивка дверей из фанера, твердой ДВП, шпона возгорается через 3 мин, а через 6 мин она полностью сгорает и начинается горение брусков, деформируется полотно (особенно его углы). Увеличивающиеся зазоры между коробкой и полотном двери создают благоприятные условия для проникновения на необогреваемую поверхность дыма и пламени. Любое увеличение зазора в результате коробления или оседания полотна из-за ослабления петель приводит к росту потока горячих газов, способствующих возгоранию торцевых поверхностей дверного полотна и коробки и проникновению пламени на "холодную" сторону. Выявлено, что в первую очередь разрушается верхняя часть двери (по верхнему или вертикальным торцам).

За рубежом для предупреждения проникновения пламени широко используются вспенивающиеся уплотнения, в частности пластины "Палузол". Они устанавливаются в специальную выемку в торце дверного полотна или коробки. При 60-100 °С оно подвергается пластической деформации, при 100-150 °С во внутреннем слое пластины с одновременным увеличением ее толщины появляются пузырьки пара. При более высоких температурах образуется несгораемый мелкопористый прочный изоляционный слой. Процесс вспенивания заканчивается при 250 °С. Вспененный слой закрывает зазор между полотном и коробкой двери, препятствуя проникновению тепла и дыма.

К преимуществам деревянных дверей без металлической обшивки относятся: сравнительно небольшая масса; возможность использования в помещениях, к которым предъявляются эстетические требования; применение любой отделки. Главный недостаток этих дверей заключается в том, что они являются сгораемыми. Поэтому рекомендуется изготавливать их us огнезащищенной (подвергнутой глубокой пропитке антипиренами) древесины.

Самое широкое использование получили противопожарные деревянные двери с металлической обшивкой. Их полотна изготовляют из одного или нескольких слоев просушенных досок и обшивают по слою теплоизоляционного материала (в основном асбестового картона толщиной не менее 4 мм) листовой сталью толщиной 0,5-0,8 мм в замок - в двойной шов (фальц) по вертикали и одинарный - по горизонтали (рис. 1) /16/.

Считается, что двери подобной конструкции могут успешно противостоять огню, глухая металлическая обшивка защищает древесину от воздуха и тем самым препятствует ее горению в условиях пожара. Учитывая, что средняя скорость переугливания древесины под обшивкой равна 0,5 мм×мин-1, дверь толщиной 60 мм может прогореть не менее чем через 2 ч. Однако, в действительности двери оказываются не такими огнестойкими, а их состояние в результате действия огня определяется факторами, которые обычно не учитываются. Характерно поведение дверей при пожаре. В опытах с обогреваемой поверхности полотна обшивка вспучивалась на 200 мм. Через 10-15 мин от начала испытаний на необогреваемой стороне полотна с глухой обшивкой появлялся густой дым, а на 20-й мин - смола. По истечении 40-60 мин дым исчезал, и в местах его выделения появлялись языки пламени. Горение в дальнейшем не прекращалось, т.е. наступал предел огнестойкости двери по признаку нарушения целостности. К моменту наступления предела огнестойкости дверное полотно не прогорело, глубина обугливания древесины составила не более 50% ее толщины, а температура необогреваемой поверхности не превысила 90 °С.

Недостаточная огнестойкость таких дверей объясняется следующим. При действии огня тонкая обшивка и расположенный под нею слой теплоизоляционного материала не обеспечивают длительной защиты, т.е. быстро прогреваются. Глухая металлическая обшивка двери изолирует древесину от воздуха и исключает возможность горения внутри полотна. Повышение температуры под обшивкой вызывает сухую перегонку древесины; нагреваясь в закрытом объеме без доступа воздуха, она разлагается, выделяя значительное количество паро- и газообразных продуктов. Деформация обшивки под действием огня приводит к тому, что через какое-то время нарушается плотность прилегания полотна к коробке двери. Через зазоры, образующиеся по периметру, начинают выбиваться раскаленные газы, которые вызывают возгорание смеси на необогреваемой стороне полотна. Иногда парогазовая смесь самовозгоралась. Именно эта особенность, обычно не учитываемая, оказывает решающее влияние на огнестойкость дверей. Для его устранения в обшивке с обеих сторон или только с той, которая может подвергнуться действию огня при пожаре, прорезаются предохранительные отверстия для выпуска парогазовой смеси (рис. 2, 3). В дверях с такими отверстиями продукты разложения беспрепятственно выходят на обогреваемую поверхность и целиком сгорают. В результате резко уменьшается интенсивность выделения парогазовой смеси и исключается возможность преждевременного появления пламени на необогреваемой стороне.