Płyty warstwowe to uznane na całym świecie wyroby budowlane zaliczane do grupy lekkich obudów. Cenione są przez architektów i inwestorów. Jednakże, aby mogły być wprowa-dzone do obrotu i stosowania powinny przejść serię Wstępnych Badań Typu na zgodność z dokumentem odniesienia. Jednym z szeregu testów są badania ogniowe. Dotyczą one kwestii stopnia rozprzestrzeniania ognia, palności oraz odporności ogniowej. We współcze-snym świecie olbrzymie środki finansowe są łożone na rozwój metodyki badań i doskonalenie technologii produkcji płyt warstwowych zwłaszcza w aspekcie bezpieczeństwa pożarowego.
Wielki Wybuch, który wydarzył się kilkanaście miliardów lat temu i z którego gęstej i gorącej osobliwości początkowej wyłonił się Wszechświat, był początkiem wszystkiego. Wówczas powstały: przestrzeń, czas, materia, energia oraz m. in. ogień.
Czym jest ogień i jak go zdefiniować?
Równolegle z postępem nauki, techniki oraz przemysłu nie tylko powstają nowoczesne wynalazki ułatwiające życie i pracę, ale także chroniące nas przed wszelkim złem czyhającym na naszą nieuwagę, zapomnienie czy lekkomyślność. Jednym z takich zagrożeń jest ogień, który od początku istnienia świata towarzyszy człowiekowi. Zawsze wzbudzał strach, szacunek jak i pożądanie. Dawał życie jak i je odbierał. Czym właściwie jest ogień.
Ogień – suma obserwowalnych zjawisk towarzyszących na ogół fizykochemicznemu procesowi spalania, a przede wszystkim:
- emisja promieniowania widzialnego – światła w postaci charakterystycznych rozbłysków dynamicznie przemieszczających się pod wpływem ruchów rozgrzanego powietrza, zwanych płomieniami;
- emisja promieniowania elektromagnetycznego dowolnej częstotliwości – ciepła;
- emisja akustyczna – dżwięki towarzyszące spalaniu: trzaski, syk itp.
Jednym ze sposobów ochrony przed zagrożeniem w postaci ognia jest stosowanie w obiektach budowlanych przekryć dachowych i ścian osłonowych wykonanych z lekkiej obudowy.
Czym są płyty warstwowe?
Obecnie trudno sobie wyobrazić budownictwo, szczególnie halowe użyteczności publicznej, przemysłowe i rolnicze (przechowalnie, chłodnie, mroźnie, pomieszczenia dla zwierząt hodowlanych) bez obudowy (ściany osłonowe, dachy) w postaci płyt warstwowych, zwłaszcza z płyt w okładzinach metalowych.
Lekkie płyty warstwowe są konstrukcjami złożonymi z dobranych w sposób racjonalny i odpowiednio połączonych ze sobą materiałów konstrukcyjnych i izolacyjno – konstrukcyjnych. Składają się z warstw zewnętrznych (okładzin) o wysokich właściwościach mechanicznych w sposób ciągły połączonych z warstwą środkową (rdzeniem) o pomijalnej sztywności giętej, lecz o korzystnej izolacyjności termicznej.
Poza ścianami osłonowymi i przekryciami płyty warstwowe stosowane są jako:
– ściany działowe – w obiektach przemysłowych i chłodniach składowych
– sufity podwieszane – w obiektach j.w.
– ściany nośne – w małych przewoźnych chłodniach, budynkach zapleczy budów.
Tak szeroki zakres stosowania wynika z ich zalet, do których należy zaliczyć m.in.:
– małą masę jednostkową (zmniejszona transportochłonność),
– możliwość montażu niezależnie od warunków atmosferycznych,
– montaż bez ciężkiego sprzętu (dźwigi o niewielkiej nośności),
– łatwość demontażu i ponownego montażu, np. w przypadku zmiany technologii produkcji
czy przeznaczenia hal,
– wysoki poziom izolacyjności akustycznej (płyty z rdzeniem z wełny mineralnej),
– wysoka odporność ogniowa (zwłaszcza płyty z rdzeniem z wełny mineralnej oraz z pianki
poliuretanowej typu PIR).
Bezpieczeństwo pożarowe
Płyty warstwowe w zależności od klasy odporności pożarowej obiektu w jakim są zastosowane, powinny spełniać wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12. 04. 2002 w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75 poz. 690 z 2002 roku) oraz z dnia 12.03.2009r. w zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia, reakcji na ogień, odporności dachu na działanie ognia zewnętrznego oraz odporności ogniowej.
– kryteria w zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia – dotyczą ścian zewnętrznych od strony zewnętrznej;
– kryteria w zakresie reakcji na ogień – dotyczą ścian zewnętrznych od strony wewnętrznej, ścian wewnętrznych, przekryć dachowych od strony wewnętrznej oraz sufitów podwieszanych;
– kryteria w zakresie odporności dachu na działanie ognia zewnętrznego – dotyczą przekryć dachowych od strony zewnętrznej;
– kryteria w zakresie odporności ogniowej – ściany zewnętrzne i wewnętrzne powinny spełniać wymagania izolacyjności ogniowej I oraz szczelności ogniowej E przy oddziaływaniu ognia od strony zewnętrznej obiektu jak i wewnętrznej; w przypadku przekryć dachowych wymagania nośności ogniowej R i szczelności ogniowej E przy oddziaływaniu ognia od strony wewnętrznej;
R – nośność ogniowa – zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia przy określonych oddziaływaniach mechanicznych na jedną lub więcej powierzchni, przez określony czas, bez utraty stabilności konstrukcji, wyrażana w minutach.
Kryteria:
– w przypadku elementów zginanych (np. strop, dach) – prędkość ugięcia i rzeczywiste ugięcie,
– w przypadku osiowo obciążanych elementów (np. słupy, ściany) – prędkość deformacji, (prędkość skrócenia);
E – szczelność ogniowa – zdolność elementu konstrukcji, który pełni funkcję oddzielającą, do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia na stronę nie nagrzewaną w wyniku przejścia płomieni lub gorących gazów, wyrażana w minutach.
Kryteria:
– pęknięcie lub rozwarcie,
– utrzymanie się płomienia na stronie nienagrzewanej,
– zapalenie tamponu z waty bawełnianej;
I – izolacyjność ogniowa – zdolność elementu konstrukcji do wytrzymania oddziaływania ognia tylko z jednej strony, bez przeniesienia ognia w wyniku znaczącego przepływu ciepła ze strony nagrzewanej na stronę nienagrzewaną, wyrażana w minutach.
Kryteria:
– ΔTśrednia: 140ºC – ΔTmax: 180ºC
Metodyka prowadzenia badań ogniowych i klasyfikacja
– rozprzestrzenianie ognia – badania oraz klasyfikacja wykonywane są na podstawie PN – B – 02867 [1]
– reakcja na ogień – badania prowadzone są zgodnie z PN – EN 14509:2013 [2]; klasyfikacje zgodnie z PN – EN 13501-1:A1:2010 [3]
– odporność dachu na działanie ognia zewnętrznego – badania prowadzone są zgodnie PN – ENV 1187:2004/A1:2007 [4], natomiast klasyfikacja wg PN – EN 13501-5 [5]
– odporność ogniowa – badania ścian zewnętrznych jak i wewnętrznych prowadzone są zgodnie z PN – EN 1364-1:2012 [6] oraz PN – EN 1363-1:2012 [7]; w przypadku przekryć dachowych zgodnie z PN – EN 1365-2:2002 [8] oraz PN – EN 1363-1:2012 [7]; klasyfikacje zgodnie z PN – EN 13501-2+A1:2010 [9] i PN – EN 15254-5:2010 [10]
Właściwości ogniowe
Płyty warstwowe w różnoraki sposób są dzielone, jednakże najpopularniejszym kryterium jest podział ze względu na materiał z jakiego wykonany jest rdzeń. W związku z tym wyróżnia się 3 odmiany:
– płyty z rdzeniem ze skalnej wełny mineralnej,
– płyty z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PUR/PIR,
– płyty z rdzeniem styropianowym.
Niezależnie od zastosowanego rdzenia w zakresie stopnia rozprzestrzeniania ognia płyty warstwowe ścienne i dachowe spełniają wymagania §216 [11], tzn. są wyrobami nierozprzestrzeniającymi ogień.
Najwięcej emocji wywołuje kwestia odporności ogniowej. Jest to bardzo ważna właściwość bez której płyty warstwowe miałyby mocno ograniczone zastosowanie.
- Ścienne płyty warstwowe z rdzeniem z wełny mineralnej:
– w zależności od grubości rdzenia ich odporność ogniowa sięga nawet do EI240;
- Dachowe płyty warstwowe z rdzeniem z wełny mineralnej:
– w zależności od grubości rdzenia i zastosowanego obciążenia ich odporność ogniowa sięga nawet REI180;
- Ścienne płyty warstwowe z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PUR/PIR:
– w zależności od grubości rdzenia ich odporność ogniowa sięga nawet do E60/EI60;
- Dachowe płyty warstwowe z rdzeniem ze sztywnej pianki poliuretanowej typu PUR/PIR:
– w zależności od grubości rdzenia i zastosowanego obciążenia ich odporność ogniowa sięga nawet RE60/REI30;
- Ścienne płyty warstwowe z rdzeniem styropianowym:
– w zależności od grubości rdzenia ich odporność ogniowa sięga nawet do E60;
- Dachowe płyty warstwowe z rdzeniem styropianowym:
– w zależności od grubości rdzenia i zastosowanego obciążenia ich odporność ogniowa sięga nawet RE30;
Klasa odporności pożarowej budynku | Ściana zewnętrzna | Ściana wewnętrzna | Przekrycia dachowe |
A | EI(o↔i)120 | EI60 | RE30 |
B | EI(o↔i)60 | EI30 | RE30 |
C | EI(o↔i)30 | EI15 | RE15 |
D | EI(o↔i)30 | – | – |
E | – | – | – |
Jak widać z powyższego zestawienia i tabeli (wyciąg z [11]) niezależnie od materiału zastosowanego na rdzeń uzyskiwane właściwości odporności ogniowej umożliwiają stosowanie płyt warstwowych w bardzo szerokim zakresie. Oczywiście liderem patrząc przez pryzmat wartości bezwzględnych są płyty z rdzeniem z wełny mineralnej a panele z rdzeniem styropianowym zwłaszcza ścienne zamykają tabelę. Trudno jednoznacznie stwierdzić, że dany typ płyty jest najlepszy a inny gorszy. Wiele zależy od klasy odporności pożarowej obiektu, oczekiwań inwestora i od przeznaczenia obiektu. Na przykład w obiektach, gdzie priorytetem jest wysoki poziom odporności ogniowej i izolacyjności akustycznej – najlepszym rozwiązaniem będą płyty z rdzeniem z wełny mineralnej. Natomiast w przypadku budynków wymagających wysokich parametrów pod względem izolacyjności termicznej i ogniowej z pewnością optymalnym rozwiązaniem będą panele z pianką poliuretanową zwłaszcza typu PIR. W przypadku obiektów o klasie odporności pożarowej E (ściany zew.), czy D i E (ściany wew.) oraz przekrycia dachowe mogą być stosowane rozwiązania z rdzeniem styropianowym. Jednakże z innych powodów niż zagadnienia bezpieczeństwa pożarowego tego typu płyty są systematycznie wypierane panelami z rdzeniem z wełny mineralnej i sztywnej pianki poliuretanowej typu PUR/PIR.
Podsumowanie
Przedstawione informacje świadczą o tym, że płyty warstwowe w okładzinach metalowych są generalnie wyrobami wysokiej jakości, spełniającymi wyszukane wymagania inwestorów, architektów oraz wykonawców szczególnie w obiektach gdzie jest postawiona wysoka poprzeczka w zakresie wymagań bezpieczeństwa pożarowego. Ich właściwości, bogata paleta kolorystyczna, różnorodna gama profilowań blach okładzinowych umożliwia stosowanie płyt w budownictwie halowym, przemysłowym i użyteczności publicznej. Poprzez ciągły rozwój należy uważać, że płyty warstwowe jako system lekkiej obudowy w sposób trwały zadomowił się i systematycznie umacnia swoją obecność w branży budowlanej, dając poczucie bezpieczeństwa i komfortu montażu.
mgr inż. Piotr O. Korycki
Bibliografia:
[1] – PN – B – 02867 Ochrona przeciwpożarowa budynków. Metoda badania stopnia rozprzestrzeniania ognia przez ściany.
[2] – PN – EN 14509:2013-12E Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową — Wyroby fabryczne — Specyfikacje
[3] – PN – EN 13501-1:A1:2010 – Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień.
[4] – PN – ENV 1187/A1:2007 Metody badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy.
[5] – PN – EN 13501-5-A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 5: Klasyfikacja na podstawie wyników badań oddziaływania ognia zewnętrznego na dachy.
[6] – PN – EN 1364-1:2012 Badania odporności ogniowej elementów nienośnych – Część 1L Ściany.
[7] – PN – EN 1363-1:2012 Badania odporności ogniowej – Część 1: Wymagania ogólne.
[8] – PN – EN 1365-2:2002 Badania odporności ogniowej elementów nośnych – Część 2: Stropy i dachy.
[9] – PN – EN 13501-2+A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 2: Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej z wyłączeniem instalacji wentylacyjnych.
[10] – PN – EN 15254-5:2010 – Rozszerzone zastosowanie wyników badań odporności ogniowej. Ściany nienośne. Część 5: Konstrukcje z płyt warstwowych w okładzinach metalowych.
[11] – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 15 czerwca 2002r., nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami).