Обеспечение огнестойкости проемов для прокладки кабельных изделий

Гордеев Н. А., инженер по сертификации, АО «Хилти Дистрибьюшн ЛТД»
Годунова Г. Н., старший преподаватель кафедры комплексной безопасности в строительстве, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Исследована возможность обеспечения огнестойкости проемов для прокладки кабельных изделий в противопожарных преградах при использовании терморасширяющейся противопожарной пены. Осуществлено сравнение эффективности применения терморасширяющейся противопожарной пены c огнестойкой монтажной пеной. Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие преимущества заполнения проемов в противопожарных преградах терморасширяющейся противопожарной пеной при прокладке через них кабельных изделий. Показано, что кабельная проходка, выполненная из терморасширяющейся противопожарной пены, имеет неоспоримое преимущество по признакам потери теплоизолирующей способности (I) и потери целостности (E) перед кабельными проходками, выполненными из огнестойкой монтажной «розовой» пены. Сделан вывод, что, по-видимому, огнезащитная эффективность огнестойкой монтажной «розовой» пены в наибольшей степени проявляется только для герметизации щелевых отверстий, в которых поперечные размеры щелевого отверстия много меньше толщины ограждающей конструкции.

Проблема обеспечения огнестойкости заполнения проемов в противопожарных преградах при прокладке через них кабельных изделий, заделка которых осуществляется не с использованием стандартных кабельных проходок, а путем заполнения пустот герметиками и в особенности огнестойкими монтажными пенами, была рассмотрена в работах [1-5].
В настоящей работе отражены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие необходимость заполнения проемов в противопожарных преградах терморасширяющейся противопожарной пеной при прокладке через них кабельных изделий.
Целью исследования являлся сравнительный анализ преимуществ и недостатков кабельных проходок, выполненных из огнестойкой «розовой» монтажной пены различных производителей, по сравнению с кабельной проходкой, выполненной с применением терморасширяющейся противопожарной пены.
Испытания проводились по методике ГОСТ Р 53310-2009 [6], предусматривающей прокладку силовых и телевизионных кабелей внутри огнестойких заполнений проемов, в том числе в поливинилхлоридных гофрированных трубах (гофрах) диаметром 16 мм и 20 мм (рис. 1).
Использование при проведении испытаний вышеуказанных кабельных изделий было связано с необходимостью проверки возможности герметизации (закупорки) пустот в кабельных проходках, неизбежно образующихся при выбранном способе кабельной прокладки (в гофрах), за счет вспучивания материалов кабельных проходок при огневом воздействии [7-9].
Кабельные проходки всех типов выполнялись в проемах размером 300х300 мм, сделанных в жестком фрагменте ограждающей конструкции – перегородке, сложенной из пенобетонных блоков толщиной 150 мм с использованием цементно-песчаного раствора. Предел огнестойкости ограждающей конструкции, в которой устанавливались кабельные проходки, составлял не менее EI 150.


Рис. 1. Схема расположения силового кабеля ШВВП 2х0,5 и ТВ-кабеля R G-64 в проходках: 1 – в гофре 1 ТВ-кабель и 1 силовой; 2 – в гофре 1 ТВ-кабель и 2 силовых; 3 – пучок из 13 силовых и 6 ТВ-кабелей; 4 – в гофре 1 силовой и 1 ТВ-кабель; 5 – в гофре 2 силовых и 1 ТВ-кабель

Схема расположения термоэлектрических преобразователей (ТЭП) на каждом из образцов кабельных проходок с необогреваемой стороны представлена на рис. 2, общий вид образцов кабельных проходок с необогреваемой стороны перед проведением испытаний - на рис. 3.


Рис. 2. Схема расположения ТЭП на необогреваемой поверхности образцов кабельных проходок, выполненных из огнестойкой монтажной «розовой» пены (а-в) (производители соответственно А, В, С) и терморасширяющейся противопожарной пены (производитель D) (г): 1-6, 8-13, 15-20, 22-27 – в гофрах на расстоянии 50 мм от необогреваемой поверхности проходки; 7, 14, 21, 28 – внутри пучка кабелей на расстоянии 50 мм от необогреваемой поверхности проходки; 29–40 – на необогреваемой поверхности материала проходки 


Рис.3. Общий вид образцов кабельных проходок с необогреваемой стороны перед проведением испытаний

Температурный режим и избыточное давление в огневой камере при проведении испытаний соответствовали требованиям [10, 11], приведенным в таблице.
В ходе испытания в соответствии с требованиями [6] контролировались следующие предельные состояния:

• потеря целостности материала кабельной проходки (Е) в результате образования в конструкции заделочного материала сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения и пламя;
• потеря теплоизолирующей способности кабельной проходки (I) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности заделочного материала более чем на 140°С:

 
Температурный режим в печи и избыточное давление по ГОСТ 30247.0-94 [10] и ГОСТ 30247.1-94 [11]


Результаты проведенных испытаний

При испытании на огнестойкость по признаку потери целостности материала кабельной проходки (Е) в результате образования в конструкции заделочного материала сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения и пламя, наблюдался прорыв пламени с необогреваемой стороны:

• на 5-й минуте проведения испытаний - у образца № 1;
• на 6-й минуте - у образца № 3;
• на 14-й минуте - у образца № 2;
• на 142-й минуте - у образца № 4 (рис. 4).

 

Рис. 4. Прорыв пламени на необогреваемой поверхности заделочного материала образца № 4.
 

Рис. 5. График изменения температуры на необогреваемой поверхности кабельной проходки с применением терморасширяющейся противопожарной пены (Образец №4.) (время начала испытания – 10:45:59, окончания – 13:05:00)

 

Рис. 6. График изменения температуры на образцах кабельных изделий, проложенных в кабельной проходке с применением терморасширяющейся противопожарной пены (Образец №4.) (время начала испытания – 10:45:59, окончания – 13:05:00)

При испытании на огнестойкость по признаку потери теплоизолирующей способности кабельной проходки (I) вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности заделочного материала более чем на 140°С наблюдалось превышение критического значения температуры на необогреваемой поверхности:

• на 5-й минуте - у образца № 1;
• на 6-й минуте – у образца № 3;
• на 12-й минуте – у образца № 2;
• на 108-й минуте - у образца № 4 (см. рис. 5).

  
Резкое снижение теплоизолирующих свойств заделочного материала образца № 4 наблюдалось в районе 99-101 мин от начала огневого воздействия.
Результаты проведенных исследований показали, что кабельная проходка, выполненная из терморасширяющейся противопожарной пены (образец №4), имеет высокие пределы огнестойкости по признакам Е и I (E 142/I 108, EI 108) и, следовательно, может использоваться в качестве материала проходок при прокладке кабельных изделий. Это подтверждается также стандартом организации [12], в котором рассмотрены основные правила проектирования и производства работ с применением противопожарных материалов и изделий, используемых в системах противопожарной защиты.
В то же время было выявлено, что противопожарная пена не в полной мере обеспечивает герметизацию (закупорку) пустот в гофрах с проложенными внутри них кабельными изделиями от проникновения продуктов горения из огневой камеры на необогреваемую поверхность заделки, особенно при прокладке кабелей, расположенных в пучке (рис. 6, график для ТЭП 28), что требует дальнейших исследований данного типа проходок.
Как следует из рис. 6, эффект закупорки пустот в полимерной гофрированной трубе (гофре) с проложенными внутри нее кабельными изделиями за счет вспучивания при нагреве терморасширяющейся противопожарной пены проявляется достаточно неоднородно. Наибольшая эффективность работы материала заделки по закупориванию имеющихся внутри гофры пустот в результате вспучивания наблюдается в диапазоне времени от 46 до 92 мин от начала огневого воздействия на кабельную проходку.

Выводы

Результаты проведенных исследований показали, что кабельная проходка, выполненная из терморасширяющейся противопожарной пены, имеет неоспоримое преимущество по признакам потери теплоизолирующей способности (I) и целостности (E) перед кабельными проходками, выполненными из огнестойкой монтажной «розовой» пены. При этом очень низкие пределы огнестойкости по E и I, полученные для кабельных проходок, выполненных из огнестойкой «розовой» монтажной пены, позволяют сделать вывод, что данный способ заделки кабельных изделий в проемах противопожарных преград размером 300х300 мм и более нельзя признать удовлетворительным. По-видимому, огнезащитная эффективность огнестойкой «розовой» монтажной пены в наибольшей степени проявляется только для герметизации щелевых отверстий, в которых поперечные размеры щелевого отверстия намного меньше, чем толщина ограждающей конструкции.
Выбор правильного решения для обеспечения огнестойкости противопожарных преград с нормируемым пределом огнестойкости при прокладке инженерных коммуникаций является важной задачей, требующей наличия у проектировщиков и исполнителей работ определенных знаний и опыта. Подобрать правильное решение помогает нормативная документация, разрабатываемая в том числе производителями противопожарных материалов и изделий, например, стандарт организации [12].
Данный документ устанавливает, во-первых, требования к материалам и изделиям, выпускаемым промышленным способом АО «Хилти Дистрибьюшн ЛТД» и применяемым в конструкциях кабельных проходок, проходок трубопроводов, воздуховодов, герметичных кабельных вводов, а также отдельно при выполнении работ по герметизации швов, стыков, уплотнений и отверстий в строительных конструкциях, а во-вторых, методы контроля качества, правила проектирования и производства работ с применением данных материалов и изделий в системах противопожарной защиты Hilti.
Стандарт организации [12] помогает подобрать сертифицированные противопожарные решения при выполнении работ по противопожарной защите на любом этапе жизненного цикла объекта (проектирование, строительство, эксплуатация).
 
Смотреть видео испытаний

Список литературы:

1. Трушкин Д.В., Кандрашкин Е.С. Проблемы обеспечения огнестойкости противопожарных преград при прокладке инженерных коммуникаций. Пожаровзрывобезопасность, - 2015. – Т. 24, № 12.
2. Дегаев Е.Н.., Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф. Огнетушащая эффективность пен из водных растворов алкилсульфатов натрия. Юность и знания – гарантия успеха : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Курск : Университетская книга, 2014.
3. Sharovarnikov A. F., Korolchenko D. A. Fighting fires of carbon dioxide in the closed buildings. Applied Mechanics and Materials – 2014.
4. Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф., Дегаев Е.Н. Огнетушащая эффективность пены низкой кратности. Научное обозрение – 2015. - №8
5.  Korolchenko D. A., Sharovarnikov A. F. heat balance of extinguishing process of flammable liquid by sprayed water. Advanced Materials Research – 2014.
6. ГОСТ Р 53310-2009. Проходки кабельные, вводы герметичные и проходы шинопроводов. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний на огнестойкость.
7. ГОСТ Р 53307-2009. Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота. Метод испытаний на огнестойкость.
8. ГОСТ Р 53299-2013. Воздуховоды. Метод испытаний на огнестойкость.
9. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ.
10. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.
11. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. несущие и ограждающие конструкции.
12. СТО 17523759-0001-2017. Системы противопожарной защиты HILTI для применения в строительстве. Общие технические условия.