Испытания гипсовых плит «ГИПРОК-ИГНИС»: ключевая роль влаги в защите от пожара

Если вы проектируете огнезащиту стальных колонн, балок или перекрытий с использованием гипсовых плит типа «ГИПРОК-ИГНИС», у нас для вас есть ключевая информация. Новые исследования на стенде лучистого нагрева показывают: главный фактор их эффективности — не просто гипс, а вода в его составе. И этот фактор кардинально меняет подход к теплотехническим расчетам.

Что показали испытания?

Специалисты испытали образцы из двух и трех слоев плит «ГИПРОК-ИГНИС» толщиной 13 мм, воспроизводя на стенде как стандартный, так и жесткий углеводородный температурный режимы пожара. Замеры температуры делались на поверхности плит, между их слоями и на защищаемой стальной пластине.

Главное открытие — «температурное плато»

При нагреве влагосодержащих плит на графиках температуры четко видна «полка» или «плато» в районе 100°C. Это не случайность, а физический процесс.

Что происходит внутри плиты при пожаре:

1. Материал нагревается.
2. Содержащаяся в нем влага начинает испаряться.
3. Пар диффундирует вглубь, в более холодные зоны, и там конденсируется.
4. Этот конденсат снова нагревается и закипает.

На все эти процессы — испарение, диффузию, конденсацию и повторное кипение — тратится колоссальная энергия тепла от пожара. Пока вся влага не удалится из материала, температура защищаемой конструкции (например, стальной колонны) будет расти очень медленно. Фактически, плита работает как мощный теплоотвод.

А что будет, если влаги нет?

Чтобы это проверить, ученые провели повторные испытания тех же самых образцов после их полного охлаждения, то есть после удаления влаги в ходе первого эксперимента. Результат однозначен:

• «Температурное плато» на 100°C исчезло.
• Прогрев и огнезащиты, и стальной пластины происходил значительно быстрее.
• Максимальная температура на стали к концу воздействия была существенно выше.

Цифры в пользу влаги

Для наглядности: при испытаниях образца из двух плит в стандартном режиме:

• До удаления влаги: стальная пластина прогрелась до 423°C.
• После удаления влаги: температура пластины составила 498°C.

Разница в 75 градусов — это прямое следствие работы влаги. Для инженера-расчетчика эта разница может быть критической при определении фактического предела огнестойкости конструкции.

Почему это важно именно для проектировщиков?

1. Не занижайте реальную огнестойкость. Если вы в расчетах используете сухие теплофизические характеристики (ТФХ) материала, вы можете значительно занизить расчетный предел огнестойкости вашей конструкции. Ваша конструкция на самом деле может быть надежнее, чем по расчету.
2. Требуйте правильные данные. При запросе ТФХ у производителя или выборе их из справочников, уточняйте, для какого состояния материала они приведены — равновесного (сухого) или начального (с естественной влажностью). Использование не тех данных ведет к некорректному результату.
3. Учитывайте «эффект первого пожара». Обнаруженный эффект означает, что после реального пожара, даже недолгого, гипсовая огнезащита теряет часть своего ресурса из-за удаления влаги. Это важный фактор при оценке состояния конструкции после пожара и ее ремонте.

Вывод для практики:

Влажность в гипсовых плитах — не недостаток, а мощный рабочий ресурс, повышающий их огнезащитную эффективность. При проведении теплотехнических расчетов на огнестойкость конструкций, защищенных такими плитами, необходимо использовать эффективные теплофизические характеристики, которые учитывают сложные процессы тепломассопереноса, связанные с влагой.

Игнорирование этого фактора равносильно проектированию вслепую. Учитывайте скрытую силу воды в ваших расчетах — и ваши проекты будут не только соответствовать нормативам, но и реалистично учитывать поведение конструкции в условиях реального пожара.