Институт легких материалов и технологий (ИЛМиТ) завершил первое в России масштабное исследование огнестойкости алюминиевых конструкций
Научная работа станет первым шагом к разработке нового национального стандарта по использованию этого металла в несущих конструкциях. Это позволит более качественно и с меньшими затратами строить социальные и коммерческие объекты.
Легкий шаг к экономии
Несущие или строительные конструкции из алюминиевых сплавов имеют особенно прекрасные перспективы для строительства сразу нескольких категорий объектов, рассказала директор направления Алюминиевой ассоциации Ольга Огородникова. Это, к примеру, социальные объекты – бассейны, ледовые дворцы, спортивные комплексы, а также коммерческие и промышленные здания с постоянным присутствием влажной среды – аквапарки, логистические парки, центры хранения и переработки продуктов и овощей, зерно- и лесосушилки и т.д., перечислила эксперт. Все это – объекты, где коррозионная стойкость и долговечность строительных конструкций является самым важным фактором безопасной эксплуатации на всем жизненном цикле объекта, обратила внимание Ольга Огородникова.
«При этом несущие конструкции на основе алюминиевых сплавов благодаря высокой прочности и низкому удельному весу алюминия позволяют перекрывать пространства без опор от 40 до 100 м, а это важно, например, в объектах выставочно-концертной деятельности, – отметила Ольга Огородникова. – Строительные алюминиевые конструкции позволяют значительно снизить нагрузку на колонны и увеличить безопорные интервалы, что обеспечивает серьезную экономию не только на этапе эксплуатации, но и на этапах проектирования и строительства объекта. Применение алюминиевых конструкций в таких проектах на десятки процентов или сотни миллионов рублей снижает затраты инвестора».
Алюминий благодаря легкости, высокой коррозионной стойкости и технологичности является очень популярным строительным материалом. Он обладает малой плотностью при высокой прочности и естественной антикоррозионной защитой благодаря оксидной пленке, не требующей дополнительной обработки. Алюминий также крайне прост в обработке, легко поддается формовке, резке, сварке, штамповке.
Кроме того, к его плюсам относят экологичность – полную перерабатываемость без потери свойств и эстетические качества – современный внешний вид и архитектурную выразительность. Дополнительными преимуществами алюминия в строительстве являются работоспособность при низких температурах, критичная для северных регионов России, и высокая теплопроводность, эффективная для терморегуляции зданий.
Общие требования к строительным материалам, включая их пожарно-технические характеристики, методы огнезащиты, пределы огнестойкости, установлены в федеральном законе «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Для алюминиевых решений систематических исследований по стойкости конструкций с различными типами огнезащиты не проводили. И это как раз осложняет применение алюминиевых сплавов в несущих конструкциях зданий.
Предел огнестойкости – один из ключевых параметров безопасности материалов. Этот показатель означает, как долго материал может подвергаться воздействию высоких температур, не теряя несущей способности. В случае здания – сколько времени с момента начала пожара имеется на эвакуацию людей до того, как конструкции обрушатся.
«Нехватка исследований в России и тот факт, что у алюминия относительно низкая температура плавления (600-660 градусов Цельсия), порождает мифы о якобы небезопасности алюминиевых конструкций в случае пожара. Эти мифы легко развеиваются актуальными научными данными о свойствах крылатого металла и результатами исследований огнестойкости и огнезащиты. Научно-исследовательская работа ИЛМиТа станет основой для создания российской нормативной базы об огнестойкости алюминия», – отметил директор по развитию рынков компании РУСАЛ Евгений Васильев.
В нормальных условиях алюминий и его сплавы не горят, не способствуют распространению пламени и не являются катализаторами горения. Это выгодно отличает крылатый металл от многих материалов, например, дерева. Специальные исследования показали, что температура вспышки алюминия в кислороде при давлении 1000 атмосфер превышает 1000 градусов Цельсия, что выше, чем у стали (930 градусов) или цинка (900 градусов).
Удельная теплоемкость алюминия в два раза выше, чем стали, то есть для его нагревания требуется вдвое больше тепла. Теплопроводность крылатого металла в зависимости от сплава в 2,7-6 раз выше, чем у стали. Высокая теплопроводность способствует равномерному распределению тепла и его рассеиванию при нагреве, а, значит, и более длительной сохранности конструкции в случае пожара.
Большинство пожаров в зданиях относится к так называемым целлюлозным пожарам, когда температура постепенно в течение часа повышается до 900 градусов Цельсия. Исходя из таких условий рассчитывается огнестойкость алюминия и методы огнезащиты. Но многие страны разрабатывали огнезащиту алюминиевых конструкций и для более опасных возгораний. Например, для применения в нефтяных платформах или в угольных шахтах: в пожарах на таких объектах температура очень быстро достигает и превышает 1100 градусов.
Гарантии безопасности
ИЛМиТ в исследовании также обобщил данные об основных методах конструктивной огнезащиты стальных и алюминиевых конструкций (с помощью бетонных оболочек, минеральной ваты, волокнистых матов, красок, покрытий и др.) и российском производстве огнезащитных материалов.
«Преимущества алюминиевых конструкций в строительстве очевидны с точки зрения простоты монтажа и эстетики, однако их применение пока ограничено из-за отсутствия достоверной и подтвержденной информации о комплексном поведении конструкций со специальными решениями по огнезащите в условиях воздействия пламени. Мы специально привлекли ведущие аккредитованные лаборатории для испытаний как алюминиевых полуфабрикатов, так и реальных конструкций, чтоб подтвердить работоспособность алюминия в экстремальных условиях. Выполненное исследование однозначно свидетельствует о том, что алюминий обеспечивает все требуемые показатели по обеспечению безопасности», – рассказал директор по науке ИЛМиТа Дмитрий Рябов.
В рамках научно-исследовательской работы ИЛМиТ провел испытания алюминиевых сетчатых светопрозрачных, шаростержневых конструкций и конструкций блочно-модульных зданий с различными системами огнезащиты. Для каждого типа конструкции разработан стандарт организации (СТО), предваряющий разработку национального стандарта ГОСТ Р.
