ANALIZA WYBRANYCH PARAMETRÓW ...ANALIZA WYBRANYCH PARAMETRÓW POŻAROWYCH WEŁNY MINERALNEJ I UKŁADÓW WEŁNA MINERALNA-TYNKI ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
mł. bryg. dr Marzena PÓŁKA dr inż. Paweł SULIK Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego SGSP ANALIZA WYBRANYCH PARAMETRÓW POŻAROWYCH WEŁNY MINERALNEJ I UKŁADÓW WEŁNA MINERALNA-TYNKI CIENKOWARSTWOWE W artykule omówiono wpływ zastosowanego rozwiązania ocie- pleniowego wykończonego tynkami mineralnymi, silikatowymi oraz silikatowo-silikonowymi, z warstwą ociepleniową wykonaną z wełny mineralnej na wybrane parametry pożarowe układu. The study deals with the influence of external insulation composite systems with rendering (mineral, silicate, silicate-silicone) based on mineral wool on selected fire parameters. W Polsce co roku ginie około 500 osób w pożarach budynków, z czego więk- szość to ofiary inhalacji dymem i toksycznymi produktami spalania [1]. W przy- padku pożarów w budynkach głównymi czynnikami, które ograniczają zdolność do ewakuacji ludzi, są: produkty spalania drażniące wzrok i górne drogi oddechowe, ograniczony zasięg widzialności oraz intensywność wydzielania ciepła przez materiały, ilość ciepła wypromieniowanego przez warstwę gorącego dymu itp. [2−6]. Jednym z parametrów pożarowych określającym dynamikę wzrostu pożaru z materiałów jest szybkość wydzielania ciepła (HRR – z ang. Heat Release Rate). HRR określa moc pożaru i decyduje o temperaturze górnej warstwy oraz o stru- mieniu masy gazów wpływających i wypływających [7−9]. Stąd też celem autorów niniejszego artykułu było badanie szybkości wydzielania ciepła przez wybrane materiały izolacyjne w funkcji gęstości zewnętrznego strumienia cieplnego. W wielu obiektach budowlanych do wykonywania izolacji termicznej ścian wykorzystuje się wełnę mineralną. Stosuje się ją w izolacjach wentylowanych (np. w przypadku okładzin kamiennych, stalowych itp.), jak i w technologii bez- spoinowych systemów ociepleniowych (ETICS – z ang. External Thermal Insula- tion Composite Systems). Rys. 1 . Widok odkrywki ocieplenia typu ETICS wykonanego na ścianie wielokondygnacyjnego budynku mieszkalnego. Materiał termoizolacyjny – wełna mineralna Źródło: oprac. własne. W bezspoinowych systemach ociepleń izolację pokrywa się warstwą kleju z zatopionym zbrojeniem wykonanym z siatki z włókna szklanego stanowiącego podłoże pod tynk, najczęściej fakturowy (rys. 1). Warstwy te wpływają na parame- try pożarowe określonego układu użytkowego w różnych ekspozycjach cieplnych. Cienka i lekka warstwa tynku zabezpiecza wełnę mineralną przed wpływami at- mosferycznymi, a jednocześnie nadaje budynkowi estetyczny wygląd. Wyroby na bazie wełny mineralnej wbudowane w elementy budowlane przyczyniają się w znaczny sposób do oszczędności energii, wzrostu komfortu cieplnego i aku- stycznego oraz bezpieczeństwa pożarowego budynku [10, 11]. Jest to, wziąwszy pod uwagę wymagania [15], warunek niezbędny przy realizacji współczesnych budynków. 1. Opis materiału badawczego Do badań parametrów pożarowych wykorzystano jeden typ wełny mineral- nej typu lamela wykończonej następującymi tynkami: tynkiem silikatowo-silikonowym (2 rodzaje), tynkiem silikatowym oraz tynkiem mineralnym. Wymienione tynki, z uwagi na swoje cechy (dobra dyfuzja pary wodnej oraz korzystne właściwości z zakresu reakcji na ogień) należą do najczęściej stosowanych w układzie z wełną mineralną w systemach ETICS. Wełna mineralna użyta do badań wyprodukowana została ze skał bazaltowych i z produktu ubocznego metalurgii − żużla wielkopiecowego [10]. Podstawowe parametry fizykochemiczne użytej do badań wełny mineralnej przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Charakterystyka fizykochemiczna włókien wełny mineralnej [10] Włókna wełny mineralnej Skład chemiczny (% wagowy) Krzemionka (wyrażona jako SiO 2 ) 34 do 45 Al 2 O 3 15 do 24 Fe 2 O 3 2 do 11 Mieszanina: CaO + MgO 20 do 35 Na 2 O + K 2 O 1 do 7 Średnica średnia włókna 3 do 6 µm Tynki użyte do badań to wyprawy zewnętrzne (elewacyjne), cienkowarstwo- we o grubości 2−4 mm, aplikowane na warstwę podkładową, zbrojoną siatką z włókna szklanego – bazujące na cemencie jako spoiwie, stosowane głównie jako warstwy wierzchnie w systemach ocieplania. Ich granulacja wynosiła od 1−5 mm. Nałożone były na wełnę w postaci dwóch warstw – warstwa bazowa + tynk wła- ściwy. Tynki zastosowane w badaniach można też stosować bezpośrednio na beto- nie lub tynkach cementowych i cementowo-wapiennych [11]. Do badań użyto tynki: mineralne − oparte na spoiwie wapiennym i cementowym. Są to suche mie- szanki składników mineralnych, tj. kruszyw naturalnych np. kwarcu, perlitu, wapienia lub mielonego marmuru, odpowiednio dobrane, aby udział poszcze- gólnych frakcji zapewnił zaprawie powierzchniową spoistość; silikatowe (krzemianowe) − produkowane na bazie szkła wodnego i kruszywa marmurowego. Mają bardzo niski opór dyfuzyjny, dzięki czemu ściana nie jest zagrożona kondensacją pary wodnej we wnętrzu materiału konstrukcyjnego lub też w warstwach termoizolacji; silikonowe − w tych tynkach spoiwem jest żywica krzemoorganiczna. Powło- ka wykonana z tynku silikonowego jest wyjątkowo trwała i odporna zarówno na czynniki chemiczne, jak i mechaniczne, charakteryzuje się ona dużą paro- przepuszczalnością. Do badań użyto dwa warianty tynku silikatowo-silikonowego, które mają po- średnie właściwości jednego i drugiego tynku. Różnica pomiędzy wariantami tyn- ków silikatowo-silikonowych wynika z zastosowania innej granulacji (uziarnienia), czyli średnicy użytego kruszywa: · tynk silikatowo-silikonowy I – 2,5 mm, tynk silikatowo-silikonowy II − 1,6 mm. 2. Metoda badawcza Badanie szybkości wydzielania ciepła i dymu z analizowanych materiałów, poddanych działaniu kontrolowanego, zewnętrznego strumienia promieniowania cieplnego, przeprowadzono metodą kalorymetru stożkowego, zgodnie z normą ISO 5660:2002 [12]. Wyznaczenie parametrów pożarowych za pomocą kalorymetru stożkowego (rys. 2) polega na pomiarze stężenia tlenu w gazach spalinowych i szybkości przepływu tych produktów w przewodzie kominowym. · Rys. 2. Kalorymetr stożkowy znajdujący się w Pracowni Zakładu Spalania i Teorii Pożarów w Szkole Głównej Służby Pożarniczej Ilość zużytego tlenu w połączeniu ze stałą 13,1 MJ pozwala na dokładne oszaco- wanie udziału produktów spalania w szybkości wydzielania ciepła w warunkach pożarowych [13, 14]. Badania cech pożarowych rożnych wariantów materiałów kompozytowych oraz wełny mineralnej przeprowadzano w kalorymetrze stożkowym produkcji fir- my FTT (Fire Testing Technology) z Wielkiej Brytanii, dostępnym w Zakładzie Spalania i Teorii Pożarów w Szkole Głównej Służby Pożarniczej. Próbki badanych materiałów poddano działaniu strumienia cieplnego kolejno 50 i 70 kW/m 2 . Przy wyborze mocy promieniowania cieplnego w celu wyznaczenia cech pożarowych badanych materiałów zastosowano ekspozycję cieplną symulującą II fazę pożaru wg standardowej krzywej „temperatura pożaru – czas spalania”. Inicjacja reakcji spalania odbywała się sposobem zapłonu pilotowego. Zapłonu lotnych produktów rozkładu termicznego dokonano za pomocą zapalnika iskrowego. W badaniach zastosowano poziome ustawienie próbek materiałów badanych w stosunku do ra- diatora (rys. 3). Rys. 3. Sposób umieszczenia próbki w komorze spalania kalorymetru [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|