Огнестойкость строительных материалов из ПВХ: что на самом деле означают классы A, B и C для вашего проекта — и тест, который никто не проводит, пока не станет слишком поздно

I. Инспектор по строительству в Дубае, который держит в кармане зажигалку

Тест на зажигалку дубайского инспектора не капризен. Это практический ответ на проблему, с которой сталкивается каждый чиновник, ответственный за строительные нормы и правила в условиях-городской юрисдикции с высокой плотностью населения: объем новых материалов, поступающих на строительный рынок, намного превышает возможности испытательных лабораторий по их оценке до того, как они появятся в спецификациях. Производитель может разрабатывать, экструдировать, продавать и отправлять стеновые панели или потолочные панели на основе ПВХ- быстрее, чем сертифицированная лаборатория может запланировать, провести и составить отчет о полном туннельном испытании ASTM E84. Более легкое испытание — это способ, с помощью которого инспектор отделяет материалы, у которых есть шанс пройти формальное испытание на огнестойкость, от материалов, у которых вообще нет шансов.

Проблема, которую решает его более легкий тест, не является гипотетической. В высотном-здании материалы внутренней отделки - потолочные панели, настенные покрытия, полы, отделка и молдинги - определяют, насколько быстро пожар, начавшийся в одном помещении, распространяется на коридор, этаж выше и лестничную клетку, которая является единственным путем выхода для жильцов верхних этажей. Конструкционная сталь и бетонная огнезащита защищают здание от обрушения. Материалы внутренней отделки защищают пассажиров от дыма и пламени в самые важные для эвакуации минуты. Материал, который легко горит и выделяет густой дым, может превратить устойчивый пожар в невыносимый не потому, что здание рушится, а потому, что путь к выходу заполняется дымом до того, как жильцы доберутся до него. Пожаробезопасность материала для внутренней отделки на основе ПВХ-не является маркетинговой особенностью. Это параметр безопасности-жизни, который строительные нормы и правила рассматривают как требование, а не как вариант.

В этой статье классы огнестойкости строительных материалов из ПВХ рассматриваются с точки зрения человека, которому необходимо получить одобрение проекта, - архитектора, отправляющего материал на проверку норм, подрядчика, чья заявка была отклонена из-за недостаточной документации по испытаниям на огне-, владельца здания, чей страховой агент задал вопрос о классификации внутренней отделки по распространению огня-. В нем объясняется, что означают рейтинги, какие методы испытаний применяются к каким продуктам, как ПВХ сравнивается с материалами, которые он заменяет, и что должен содержать законный отчет об испытаниях на огнестойкость-.

II. Что происходит, когда ПВХ сталкивается с огнем - Химия, которую никто не объясняет в брошюре

Пожароопасность ПВХ – это не однозначная цифра. Это последовательность событий, которая начинается, когда температура поверхности материала достигает примерно двухсот пятидесяти-трехсот градусов Цельсия, и заканчивается, если материал составлен правильно, самозатуханием огня-и устойчивым слоем угля, защищающим то, что осталось от материала под ним. Понимание этой последовательности является необходимым условием для понимания того, что измеряет рейтинг пожарной безопасности, а что нет.

Последовательная деградация полимерной цепи ПВХ под воздействием пламени. Первая стадия высвобождает HCl и образует структуру сопряженного полиена. На втором этапе - полиен превращается в углеродистый полукокс. Третья стадия - устойчивого горения - — это то, для предотвращения чего используется химия хлора.

Первое, что происходит, когда тепло достигает поверхности ПВХ, — это дегидрохлорирование. Атомы хлора, связанные с основной цепью полимера, высвобождаются в виде газообразного хлористого водорода. Этот процесс поглощает энергию -, он охлаждает поверхность материала -, а газ HCl, выбрасываемый в зону пламени, разбавляет кислород и горючие летучие вещества, необходимые пламени для поддержания себя. Молекула HCl действует как поглотитель радикалов, захватывая высокореактивные свободные радикалы водорода и гидроксила, которые способствуют распространению цепной реакции горения. Это тот же механизм, по которому работают галоновые огнетушители, встроенный в сам материал.

Второе, что происходит, — это образование угля. После того как атомы хлора покидают основную цепь полимера, оставшиеся атомы углерода и водорода перестраиваются в сопряженную полиеновую структуру - последовательность чередующихся одиночных и двойных углеродных-углеродных связей, которая поглощает видимый свет и придает полукоксу характерный темный цвет. Эта полиеновая структура затем -сшивается в трехмерную-углеродную сетку, которая располагается на поверхности материала, изолируя нижележащий ПВХ от тепла и замедляя выделение дополнительных горючих газов. Уголь является не только химическим, но и физическим барьером.

Третья вещь -, которой не происходит в правильно изготовленном жестком ПВХ -, — это устойчивое горение после устранения внешнего пламени. Комбинация поглощения радикалов HCl и изоляции слоя угля- делает материал само-затухающим. Уберите пламя, и горение прекратится. Другие распространенные пластмассы этого не делают. Полиэтилен, наиболее широко производимый пластик в мире, не содержит в своей структуре хлора и не имеет встроенной-огнестойкости. Он горит горячим, чистым пламенем и при горении капает горящий расплавленный полимер, распространяя огонь на поверхности внизу. Полипропилен ведет себя аналогично. Полистирол горит густым черным дымом и капает. Содержание хлора в ПВХ — недостаток, на который ссылаются критики материала при обсуждении сжигания и утилизации, — это именно то, что делает его подходящим для внутренних помещений зданий, где пожарная безопасность определяет выбор материала.

Это не означает, что жесткий ПВХ пожаробезопасен. Это не. При достаточно высоких температурах и при наличии устойчивого внешнего источника пламени ПВХ горит, а продукты сгорания включают окись углерода, хлористый водород и ряд органических соединений. Ни один органический полимер не застрахован от огня. Вопрос, на который отвечают классы огнестойкости, заключается не в том, «будет ли этот материал гореть», а в том, «как этот материал ведет себя при пожаре по сравнению с альтернативами, и соответствует ли это поведение требованиям строительных норм для применения». Ответом ПВХ на этот вопрос для правильно разработанного продукта с действительным отчетом об испытаниях обычно является класс A или B1 - высшая или вторая-высшая классификация огнестойкости, доступная для материалов внутренней отделки.

Огнестойкость виниловых стеновых панелей для внутренних работ — одно из нескольких свойств материала, рассмотренных в нашем обзоре того, что представляют собой виниловые стеновые панели и почему они заменяют традиционную отделку в жилых и коммерческих проектах, где соответствие строительным нормам по распространению пламени и образованию дыма является не-необсуждаемым требованием спецификации.

III. Три рейтинговые системы, три разных ответа на один и тот же вопрос

Огнестойкость строительного материала измеряется по-разному в зависимости от того, в какой части мира находится здание, какая редакция кодекса принята в юрисдикции, а также от того, оценивается ли материал как внутренняя отделка, компонент внешней облицовки или элемент конструкции. На мировом строительном рынке доминируют три рейтинговые системы, и понимание различий между ними является первым шагом в интерпретации отчета об испытаниях, который попадает на стол архитектора.

1. ASTM E84 - Североамериканский стандарт.Туннельное испытание Штайнера легло в основу классификации пожарной безопасности внутренней отделки в США и Канаде с середины двадцатого века. Образец длиной двадцать-футов и шириной двадцать дюймов монтируется на потолке испытательной камеры, к одному концу прикладывается газовое пламя, и движение фронта пламени вниз по образцу измеряется во времени. В результате теста выдаются два показателя: индекс распространения пламени, откалиброванный так, чтобы пол из красного дуба получил сто баллов, а асбестоцементная-цементная плита - ноль, и индекс образования дыма, откалиброванный по той же шкале. Материалу с индексом FSI двадцать-пять или меньше и индексом SDI четыреста пятьдесят или меньше присваивается рейтинг класса А, самый высокий из доступных. FSI от двадцати-шести до семидесяти-пяти соответствует классу B. FSI от семидесяти-шести до двухсот соответствует классу C. Все, что выше двухсот, не имеет рейтинга для внутренней отделки в большинстве юрисдикций.

Твердый ПВХ, при правильном изготовлении, обычно имеет однозначные или несколько десятков баллов по индексу FSI, а индекс SDI значительно ниже четырехсот пятидесяти - — твердый класс А. Более легкий тест, проведенный инспектором Дубая, не позволяет предсказать точную оценку ASTM E84, но позволяет с достаточной точностью предсказать, имеет ли материал огнезащитный состав-или нет. Материал, который самозатухает-под действием более легкого пламени, почти наверняка даст результат класса A или класса B при туннельном испытании. Материал, который продолжает гореть, не горит.

2. EN 13501-1 - Европейская классификация.Европейская система более детальна, чем североамериканская. Он классифицирует материалы по семи евроклассам: A1, A2, B, C, D, E и F, при этом A1 является полностью негорючим-, а F не прошел испытания или не соответствует минимальному порогу эффективности. Классификация основана на комбинации испытаний: испытание одного горящего предмета на реакцию на огонь, испытание печи на негорючесть для высших классов и испытание на небольшое-воспламенение для низших классов. Система также сообщает о двух дополнительных параметрах: производстве дыма с рейтингом от s1 до s3 и образовании пылающих капель с рейтингом от d0 до d2. Стеновая панель из ПВХ, имеющая класс B-s1,d0, имеет высокие эксплуатационные характеристики для органического материала - с ограниченной горючестью, минимальным дымообразованием и отсутствием горящих капель. Рейтинг d0 особенно важен при вертикальном применении, где горящий полимер, капающий на поверхности внизу, может распространить огонь вниз по зданию быстрее, чем пламя само по себе.

3. GB 8624 - китайский стандарт.Китайская система классификации пожарных материалов строительных материалов, значительно обновленная в редакции 2012 года, использует структуру, аналогичную европейской системе: A1, A2, B1, B2 и B3, причем B1 примерно соответствует европейскому классу B и североамериканскому классу A. Методы испытаний основаны как на стандартах ISO, так и на китайских национальных стандартах, и система включает дополнительные требования по токсичности дыма, характерные для китайской нормативной среды. Для производителя, экспортирующего строительные материалы из ПВХ на несколько рынков, демонстрация соответствия всем трем системам - ASTM E84, EN 13501-1 и GB 8624 - требует ведения матрицы отчетов об испытаниях, в производство которых вложили средства лишь немногие производители за пределами высшего уровня отрасли.

Одним из практических последствий этих трех параллельных систем является то, что класс огнестойкости без сопутствующего стандарта испытаний не имеет смысла. «Класс А» означает что-то конкретное в соответствии с ASTM E84. В стандарте EN 13501-1 это означает нечто иное, где такой классификации вообще не существует. Поставщик, который заявляет о «классе огнестойкости А», не уточняя, к какому стандарту относится этот рейтинг, либо не информирован, либо надеется, что покупатель не спросит. Правильный ответ на неуказанный класс огнестойкости — запросить полный отчет об испытаниях, подтвердить стандарт испытаний и убедиться, что этот стандарт признан строительными нормами в юрисдикции проекта. Подход инспектора Дубая -, заключающийся в более легком тесте в качестве фильтра с последующим требованием официального отчета -, является правильным в любом масштабе, от частного-дома на одну семью до шестидесятиэтажной башни.

IV. Против дерева, гипса и металла - Как ПВХ держит линию

Рейтинг огнестойкости полезен только в сравнении. Индекс распространения пламени-материала сам по себе ничего не говорит разработчику о том, лучше он или хуже альтернативы. Ниже приводится сравнение материалов внутренней отделки на основе ПВХ-с материалами, которые они чаще всего заменяют, по параметрам огнестойкости-, которые регулируются строительными нормами.

В таблице показано место, которое занимает жесткий ПВХ в сфере пожаробезопасности. Он не так пожаро-инертен, как минеральная вата или гипсокартон, которые не содержат вообще никаких органических материалов и не способствуют разжиганию огня. Это значительно лучше, чем необработанная древесина, которая поддерживает горение и не может достичь класса А без химической обработки, которая со временем разлагается. Это совершенно другая категория, чем алюминиевые композитные панели с полиэтиленовым-сердечником, которые ведут себя в пожаре так же, как ведет себя свеча - при устойчивом пламени, капании расплава и полном сжигании горючего ядра. Разрыв между PVC и PE-сердечником ACP не является вопросом степени. Это категорическая разница между материалом, который противостоит огню, и материалом, который его разжигает.

Практическое значение такого позиционирования заключается в том, что продукты для внутренней отделки на основе ПВХ-можно использовать практически в любом типе зданий, где нормы допускают использование горючих материалов для внутренней отделки. В строительных нормах Северной Америки материалы внутренней отделки выходных коридоров, лестничных клеток и вестибюлей большинства типов зданий выше трех этажей должны соответствовать классу А. Жесткий ПВХ соответствует этому требованию. Деревянные панели, если они не подвергнуты химической обработке и не прошли повторные-испытания, не подлежат. Алюминиевые композитные панели с полиэтиленовым сердечником этого не делают. Класс пожарной опасности не является абстрактной сертификацией. Это ворота, которые открывают или закрывают доступ к целым категориям строительных проектов.

V. Пять мест, где класс пожарной безопасности меняет все в спецификации

Огнестойкость строительного материала из ПВХ не одинакова для всех продуктов этой категории. Результат испытания определяется составом -, в частности типом и содержанием огнезащитных-добавок, плотностью пены, если изделие вспенено, и толщиной профиля -. Ниже приведены пять приложений, в которых класс огнестойкости является контролирующей переменной при выборе материала, и то, что спецификатор должен проверить перед утверждением заявки.

1. Потолочные панели в коммерческих и многоквартирных-зданиях.Потолок — наиболее-огнеопасная поверхность в любом помещении, где находятся люди, поскольку огонь поднимается вверх. Пожар, который начинается на уровне пола, нагревает воздух, горячий воздух поднимается вверх, а потолок является первой поверхностью, которая достигает температуры, при которой материалы воспламеняются или разлагаются. Потолочная панель, которая легко воспламеняется, за считанные секунды превращает небольшой пожар в вспышку в помещении. Потолочная панель, устойчивая к возгоранию, дает жильцам минуты, необходимые для выхода. Потолочные панели из ПВХ, предназначенные для коммерческих или многоквартирных-проектов, должны иметь рейтинг класса A или B1 и иметь подтверждающую документацию об испытаниях из аккредитованной лаборатории. Тест на зажигалку, проведенный инспектором Дубая, применённый к углу образца потолочной панели, за три секунды определит, является ли класс огнестойкости продукта реальным или желаемым.Огнестойкость потолочных систем из ПВХ в коммерческих целях рассматривается наряду с влагостойкостью, методами монтажа и данными о стоимости в полном руководстве по потолочным плитам из ПВХ.

2. Стеновые панели в выходных коридорах и лестничных клетках.Стены коридора выхода — это последние поверхности между огнем и людьми, идущими по этому коридору, чтобы добраться до лестничной клетки или наружной двери. Строительные нормы и правила большинства развитых стран требуют внутренней отделки класса А на стенах выходных-коридоров в зданиях, высота которых превышает определенную высоту или нагрузку на жильцов. Система стеновых панелей из ПВХ, соответствующая классу А, позволяет проектировщику выбрать водостойкую, -стойкую- отделку стен, не требующую особого ухода, в местах, где использование необработанных деревянных панелей запрещено и где плитка, несмотря на -соответствие нормам, влечет за собой дополнительные затраты на вес и стоимость установки-. Рейтинг огнестойкости — это средство реализации спецификации, а не просто флажок соответствия.

3. Полы в высотных-жилых и гостиничных башнях.Требования к пожароопасности пола обычно менее строгие, чем требования к потолку и стенам, поскольку пламя распространяется вверх легче, чем горизонтально. Но степень задымления материала напольного покрытия-огромно важна в высотных зданиях,-где время эвакуации измеряется десятками минут, а не секундами. Пол SPC с низким показателем дымообразования-не способствует образованию слоя дыма, который заполняет лестничную клетку и дезориентирует жильцов во время эвакуации. Номер SDI в протоколе испытаний ASTM E84 -, второй номер после FSI -, имеет значение для полов в высотных зданиях. Рейтинг класса А с низким индексом SDI -, значительно ниже порогового значения в четыреста пятьдесят -, — это то, на что должен обратить внимание спецификатор.Напольные покрытия SPC в нашей жесткой-основной линейке соответствуют требованиям документации по испытаниям на огнестойкость-уровня партии-ASTM E84 и EN 13501-1 с данными о -распространении пламени и дыме-, применимых к требованиям к подаче документов для высотных жилых и гостиничных предприятий.

4. Материалы наружной облицовки и перекрытия.Пожар, который распространился по внешней стороне башни Гренфелл в Лондоне в 2017 году, был вызван полиэтиленовой сердцевиной алюминиевых композитных панелей - — материала, который горит, как твердая нефть. В результате нормативных последствий этого пожара юрисдикции по всему миру запретили использование горючих материалов во внешней облицовке зданий выше определенной высоты, при этом «горючие вещества» определяются испытаниями, которые ACP с полиэтиленовым-сердечником не выдерживают, а огнезащитные-изделия из ПВХ могут, в зависимости от конкретного состава, пройти. Наружная облицовка из ПВХ, потолочные панели и облицовочные панели, предназначенные для средне-высотных-зданий, должны иметь отчеты об испытаниях на огнестойкость, подтверждающие соответствие юрисдикционным правилам-Гренфелла об облицовке. Стандарт изменился. Бремя доказывания лежит на производителе.

5. Внутренняя отделка-медицинских и образовательных учреждений.В больницах и школах предъявляются требования пожарной-безопасности, выходящие за рамки минимальных требований строительных норм и правил, поскольку обитатели этих зданий не могут быстро эвакуировать - пациентов с больничных коек, детей из классов, пожилых людей из учреждений престарелых. Материалы внутренней отделки в этих помещениях должны сводить к минимуму распространение пламени и образование дыма, а характеристики дымовой-токсичности продуктов сгорания проверяются более тщательно, чем в других типах зданий. Стеновые, потолочные и напольные панели на основе ПВХ-, предназначенные для использования в сфере здравоохранения и образования, должны содержать отчеты об испытаниях на огнестойкость, в которых указаны не только FSI и SDI, но и данные о конкретных продуктах сгорания,-которые требуются институциональным клиентам в рамках внутренних процессов-оценки рисков.

Огнестойкость материала не является статичным свойством. Это результат испытаний, применимый к конкретному составу продукта, определенной толщине и конкретной монтажной конфигурации. Пенопластовая плита ПВХ, которая достигает класса А при толщине шесть миллиметров, может не соответствовать классу А при толщине три миллиметра, поскольку более тонкий образец имеет меньшую тепловую массу для поглощения тепла до достижения температуры воспламенения. Изделие, протестированное в конфигурации с потолочным-креплением, может вести себя по-другому при тестировании в конфигурации с настенным-креплением, поскольку динамика-распространения пламени различается, когда образец расположен горизонтально и вертикально. Ответственность спецификатора заключается в проверке того, что отчет об испытаниях соответствует указанному изделию, толщине и конфигурации установки. Более легкий тест, проведенный инспектором Дубая, несмотря на всю его неформальность, отражает важную истину: класс огнестойкости не имеет смысла, если он не применяется к конкретному продукту, находящемуся в руках специалиста по спецификации, а не к другому продукту от того же производителя, который случайно прошел тест десять лет назад.

Противопожарные характеристики — одна из семи причин, по которым строители переходят с керамической плитки на виниловые стеновые панели во влажных-помещениях, где сочетание водонепроницаемости панелей ПВХ и -соответствующей нормам-классификации по распространению пламени устраняет необходимость в уходе за раствором без ущерба-безопасности для жизни.

VI. Отчет, который остается в файле

Отчет о пожарных испытаниях подобен страховому полису. Его дорого получить, его утомительно читать, и человек, который платит за него, надеется, что он никогда не понадобится ему ни для чего, кроме как для получения одобренного разрешения на строительство. Ценность отчета проявляется не тогда, когда происходит пожар -, ни один отчет об испытаниях не предотвращает пожар -, а за недели и месяцы до начала строительства, когда архитектор собирает пакет документов, когда специалист по нормам проверяет график внутренней отделки, когда страховщик оценивает профиль риска здания. Отчет отвечает на вопрос «будет ли этот материал работать», прежде чем кому-либо придется выяснять это на собственном горьком опыте.

Зажигалка инспектора Дубая, несмотря на всю свою простоту, фиксирует то, что иногда скрывается формальными стандартами испытаний. Рейтинг огнестойкости не является маркетинговым свидетельством. Это не число в спецификации, которое можно округлить или перефразировать. Это измерение того, как ведет себя материал при наихудшем-сценарии, и это измерение настолько надежно, насколько надежен протокол испытаний, в котором он документирован. В отчете указано название аккредитованной лаборатории, проводившей испытание. Он определяет рецептуру продукта, толщину образца и конфигурацию крепления. Он устарел, поскольку срок действия сертификатов огневых-испытаний истекает по мере изменения рецептур и развития производственных процессов. Поставщик, который не может предоставить этот отчет или предлагает отчет для другого продукта, другой толщины или другого года, просит спецификатора принять риск, который может не покрыть страхование профессиональной ответственности спецификатора.

Более легкий тест занимает три секунды. Он отделяет материалы, которые были разработаны с учетом огнестойкости, от материалов, которые были разработаны по цене и продавались с добавлением слова «огнестойкий-рейтинг». Материал, который само-самогасится под действием более легкого пламени, имеет шанс пройти формальное испытание. У материала, который продолжает гореть, нет шансов. Огнестойкость заложена в химическом составе полимерной цепи ПВХ и уточняется при рецептуре готового продукта. Его нельзя добавить позже и нельзя утверждать без доказательств. Более легкое испытание – это самое дешевое испытание на огнестойкость в мире, и именно его должен мысленно провести каждый архитектор, подрядчик и владелец здания, прежде чем принимать заявление о пожаробезопасности-за чистую монету. Попросите отчет. Проверьте стандарт. Подтвердите толщину. Файл остается на столе до тех пор, пока проект не будет завершен, и он остается в архиве проекта до тех пор, пока здание стоит.

Изучите огнестойкие -строительные материалы из ПВХ -, запросите образцы продукции и соответствующие отчеты об испытаниях на огнестойкость согласно ASTM E84, EN 13501-1 и GB 8624 для пакета документов вашего проекта. | Обратитесь в группу по соблюдению требований к материалам, чтобы получить консультацию по пожаробезопасности-с учетом юрисдикции вашего проекта и типа здания.