Szkło ogniochronne w przegrodach o określonej klasie odporności ogniowej

W nowoczesnej architekturze coraz częściej mamy do czynienia z powierzchniami przeszklonymi. Zapewniają one odpowiednie doświetlenie pomieszczeń, w których przebywamy, oraz znakomity efekt wizualny. Elementy, w których dominującym materiałem jest szkło, stanowią zarówno wewnętrzne przegrody budynków, jak i ich zewnętrzne poszycie. Mocowane są one w pionie (ściany działowe, osłonowe, drzwi i okna), ukośnie lub poziomo (świetliki dachowe, szklane stropy, podłogi podniesione, kładki i balkony). Przegrody tego typu w wielu przypadkach, oprócz wszystkich normalnych funkcji związanych ze statyką czy też sposobem użytkowania danego obiektu, muszą również pełnić te związane z bezpieczeństwem pożarowym. Dlatego też w takich konstrukcjach stosowane są często specjalne rozwiązania umożliwiające powstrzymanie rozprzestrzeniania się pożaru, wśród których na szczególną uwagę zasługują specjalne przeszklenia ogniochronne.

Stosując odpowiednie szkło ogniochronne, można uzyskać obiekty dobrze doświetlone, ale także o należytym poziomie bezpieczeństwa pożarowego. Fot. @ arteffect.pl – stock.adobe.com

Rodzaje przeszkleń ogniochronnych

Jako przeszklenia w przegrodach o określonej klasie odporności ogniowej stosowane są specjalne szyby ogniochronne. W zależności od oczekiwanej klasy odporności ogniowej mogą być one wykonane jako warstwowe lub monolityczne. Przeszklenia monolityczne stosowane są zazwyczaj w elementach niemających klasy izolacyjności ogniowej. Wykonane są z jednej tafli szkła hartowanego, która może być dodatkowo zbrojona stalową siatką. Zamontowane w odpowiedni sposób, umożliwiają zachowanie wymaganej klasy szczelności ogniowej danej przegrody.

Przeszklenia warstwowe wykonane są z dwóch lub kilku szklanych tafli przedzielonych specjalnym żelem lub folią, zwiększającymi swoją objętość pod wpływem wysokiej temperatury. Dzięki właściwościom warstwy aktywnej umieszczonej pomiędzy taflami przeszklenia tego typu mogą być stosowane w przegrodach, którym stawiane są wymagania dotyczące szczelności i izolacyjności ogniowej. Spośród nich wyróżnić można przeszklenia z pojedynczą, grubą warstwą żelu oraz przeszklenia wielowarstwowe. Pierwsze z wymienionych zbudowane są z dwóch, najczęściej hartowanych szyb oraz umieszczonej pomiędzy nimi warstwy żelu, której grubość zależna jest od oczekiwanej klasy odporności ogniowej. W drugim przypadku przeszklenie składa się z kilku cienkich warstw żelu lub folii umieszczonych pomiędzy szklanymi taflami. Zasada działania w obu rozwiązaniach jest zbliżona. Pod wpływem działania pożaru szyba znajdująca się po stronie ognia pęka i spada, a znajdujący się za nią żel (lub folia) pęcznieje, tworząc warstwę izolacyjną. W przypadku gdy po stronie niepoddanej oddziaływaniu ognia znajduje się jeszcze tylko jedna szklana tafla, grubość żelu powinna być dobrana w taki sposób, aby zapewnić powstrzymanie ognia przez określony czas klasyfikacyjny. W wypadku szyb wielowarstwowych cienkie warstwy żelu lub folii po pewnym czasie odpadają, wypchnięte przez kolejną warstwę materiału aktywnego. Opisanym zjawiskom towarzyszy zmiana kolorów przeszklenia. Element, który na początku jest przezroczysty, po kilkudziesięciu sekundach mętnieje, a następnie w zależności od rodzaju zastosowanego żelu przybiera kolor pomiędzy białym a żółtym. Następnie na szybie pojawiać się mogą żółte lub brązowe plamy, a jej powierzchnia staje się coraz bardziej ciemna. Na rys. 1 przedstawiono fotografie z badania nieotwieralnego okna, na których widać zachowanie szyby EI 30 poddanej oddziaływaniu standardowego pożaru przez ponad 180 min. Na rys. 2 zaprezentowano ilustrację zachowania szyby z jedną warstwą żelu oraz szyby monolitycznej.

Rys. 1. Widok nienagrzewanej powierzchni przeszklonego okna nieotwieralnego w trakcie badania w zakresie odporności ogniowej. Rys. archiwum Zakładu Badań Ogniowych ITB

Omówione przeszklenia znajdują zastosowanie w przegrodach wewnętrznych. W przypadku konstrukcji stanowiących zewnętrzne poszycie budynku powszechnie stosowanym rozwiązaniem są szyby zespolone. Stanowią one pakiet składający się z szyby ogniochronnej (jednego z opisanych wcześniej rodzajów) zespolonej poprzez stalową, aluminiową lub tworzywową ramkę z dodatkową szybą zewnętrzną (najczęściej hartowaną lub laminowaną).

Rys. 2. Zachowanie w warunkach pożaru szyby: a) monolitycznej, b) warstwowej – I) przed pożarem, II) po 10 min nagrzewania, III) po 30 min nagrzewania [1]

Zestawy tego typu mogą być wykonywane jako jednokomorowe (z jedną ramką) lub wielokomorowe (z większą liczbą ramek, przy czym w praktyce rzadko spotykane są zestawy mające więcej niż dwie komory). Podczas pożaru sposób, w jaki zachowa się dana szyba zespolona, zależy od kierunku oddziaływania ognia. W wypadku gdy element nagrzewany znajdzie się od strony szyby ogniowej, jej zachowanie będzie tożsame z zachowaniem opisanym wcześniej. Z uwagi na zastosowaną pustkę powietrzną oraz dodatkowe przeszklenie (lub pustki i przeszklenia) należy spodziewać się w takiej sytuacji lepszej izolacyjności ogniowej niż w przypadku szyby pojedynczej. Jeśli element nagrzewany będzie od strony szyby „nieogniowej”, wtedy proces związany z pęcznieniem żelu w szklanej tafli zostanie nieco opóźniony. Pożar dotrze do szyby ogniowej dopiero po uszkodzeniu szyby (lub szyb) „nieogniowej”. W omawianej sytuacji można spodziewać się wystąpienia wyższej niż w przypadku zastosowania szyby pojedynczej temperatury na profilach obramowania, ponieważ po wypadnięciu warstw zespolonych z szybą ogniową większa powierzchnia profilu narażona będzie na oddziaływanie ognia i wysokiej temperatury.

W dalszej części artykułu:

Klasyfikacja w zakresie odporności ogniowej

Badanie w zakresie odporności ogniowej

Cały artykuł dostępny jest w numerze 9/2024 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.

dr inż. Bartłomiej Sędłak
Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych

Literatura
1. Z. Laskowska, M. Kosiorek, Bezpieczeństwo pożarowe ścian działowych przeszklonych – badania i rozwiązania, „Świat Szkła”nr 1/2008, s. 16–21.