71

PRELEGEREA 4 CONTROLUL COMBUSTIBILILOR sau PERFORMANA PRODUSELOR PENTRU CONSTRUCII CU ROL N SECURITATEA LA INCENDIU

4.1 Noiuni despre performana de securitate la incendiu n construcii

4.1.1 Performana sistemelor tehnice

Analiza performanei unui sistem tehnic stabilete calitatea sau performana acestuia. Performana sistemului tehnic este rspunsul complex al acestuia, analizabil dup

criteriile de performan specifice scopului pentru care el a fost proiectat. Nivelul de performan al sistemului tehnic indic msura n care acesta atinge

obiectivele pentru care a fost proiectat, corespunztor fiecrui criteriu de performan specific i n condiiile de referin precizate, permind ncadrarea sistemului tehnic n una dintre clasele de performan.

De asemenea, performana sistemului tehnic este dat, pe de o parte, de performana componentelor sale (componente considerare independente) i, pe de alt parte, de performana ansamblului (componentele considerate n interaciune).

Performana construciei este dat de realizarea i meninerea nivelurilor de performan pe ntreaga durat a existenei acesteia, pentru fiecare dintre cerinele esenale (care pot fi tratate ca i criterii ale performanei), stipulate n legea 10/1995 actualizat, privind calitatea n construcii:

- rezisten mecanic i stabilitate; - securitate la incendiu; - igien, sntate i mediu; - siguran n exploatare; - protecie mpotriva zgomotului; - economie a energiei i izolare termic. Performana construciei poate fi tratat i pentru fiecare cerin esenial n parte; astfel,

putem discuta despre performana de securitate la incendiu a construciei, care este dat de: - performana produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu; - performana ntregului ansamblu construit. Performana produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu poate fi

analizat pentru categorii ale performanei. Pentru fiecare categorie a performanei i grup al produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu se definesc clasele de performan, ncadrarea n una dintre clase fcndu-se dup nivelul de performan, msurat prin ncercri la foc standardizate, pentru fiecare criteriu al performanei specificat.

4.1.2 Modelele incendiului i condiiile de referin sau scenariile de referin

Pentru evaluarea performanei la foc a materialelor i/sau elementelor pentru construcii sau, dup noile norme europene, a produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu, condiiile de referin sau, dup noile norme europene, scenariul de referin este

72

definit de o curb temperatur-timp ce descrie evoluia temperaturii gazelor la suprafaa produsului i care este reprezentarea grafic a diferitelor niveluri ale aciunii termice; curba este un model al incendiului, numit convenional sau nominal, i poate fi:

- curba temperatur-timp ISO 834; - curba incendiului exterior; - curba armonizat a hidrocarburilor; - curba incendiului mocnit etc.. Curba temperatur-timp ISO 834, relaia 4.1 i figura 4.1: modelul aciunii termice care

corespunde fazei incendiului generalizat (post-flashover),

T = 345 log10(8t + 1) + 20 (4.1)

unde: T este temperatura gazelor, n 0C; t - durata expunerii termice, n minute. Curba incendiului exterior, relaia 4.2 i figura 4.1: modelul aciunii termice n cazul

unui incendiu provenind, de exemplu, de la o fereastr sau de la un incendiu exterior dezvoltat liber i care acioneaz asupra feei exterioare a peretelui unei construcii,

T = 660 (1 - 0,687-0,32t - 0,313-3,8t ) + 20 (4.2)

unde: T este temperatura gazelor, n 0C; t - durata expunerii termice, n minute. Curba armonizat a hidrocarburilor, relaia 4.3 i figura 4.1: modelul aciunii termice n

cazul unui incendiu mai sever (cu o vitez mai mare de cretere a temperaturii dect cea dat de curba standardizat ISO 834),

T = 1080 (1 - 0,325-0,167t - 0,675-2,5t ) + 20 (4.3)

unde: T este temperatura gazelor, n 0C; t - durata expunerii termice, n minute. Curba incendiului mocnit, relaia 4.4: modelul aciunii termice care corespunde fazei

incendiului dezvoltat (pre-flashover):

T = 154 t0,25 + 20, pentru 0 < t 21 (4.4)

T = 660 (1 0,687-0.32t - 0,313-3.8t ) + 20, pentru t > 21

unde: T este temperatura gazelor, n 0C; t - durata expunerii termice, n minute.

Incendiul semi-natural: modelul aciunii termice corespunztor contactului direct cu flacra, cu transferul cldurii prin convecie; corespunde expunerii n ncercarea SBI (cu un singur obiect arznd) i se utilizeaz n cazul sistemelor uoare pentru plafoane suspendate, cu o inerie termic mic.

Nivelul constant al temperaturii: modelul aciunii termice (utilizat suplimentar) n cazul unor elemente pentru construcii, la evaluarea:

- nivelului etaneitii la fum a uilor, 2000C; - performanei la incendiu a planeelor supranclzite, 5000C; - rezistenei la funingine a courilor pentru fum, 10000C. Scenarii pentru incendii extreme. n cazul unor obiective speciale (tuneluri pentru trafic,

centrale nucleare etc.), specificaiile tehnice pot impune scenarii pentru incendiu extreme i modelul convenional al aciunii termice s fie dat de curbe nominale caracteristice acestor situaii.

73

Figura 4.1 Modele pentru incendiu convenionale/nominale

4.2 Clasificarea romneasc (tradiional) a materialelor i/sau elementelor pentru construcii din persectiva securitii la incendiu

4.2.1 Combustibilitatea materialelor i/sau elementelor pentru construcii

Generaliti

Comportarea la foc a unui material i/sau element pentru construcii, n Romnia, se putea defini ca totalitatea transformrilor fizice i chimice suferite de acesta pe parcursul arderii.

Clasele de combustibilitate a materialelor i elementelor pentru construcii

Combustibilitatea unui material i/sau element pentru construcii se definea ca fiind capacitatea acestuia de a se aprinde i arde n continuare, contribuind la creterea cantitii cldurii dezvoltate de incendiu; aceast capacitate se stabilea pe baza unor ncercri experimentale standardizate i asigura ncadrarea ntr-o clas de combustibilitate (definit ca i caracteristica unui material sau element pentru construcii, exprimat prin nivelul parametrilor specifici determinai n urma unor ncercri la foc standardizate).

n diferite ri au fost (i poate mai sunt nc) diferite metode pentru ncercrile la foc standardizate privind combustibilitatea materialelor sau elementelor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu i, corespunztor, clasificri i ncadrri diferite ale acestor produse; astfel, puteau fi identificate diferene pn i la nivelul modului notrii claselor de combustibilitate: M0 ... M4 (Frana), A1, A2, B1 ... B3 (Germania), 0 ... 4 (Anglia); ncadrarea materialelor sau elementelor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu ntr-o clas de combustibilitate putea diferi de la o ar la alta, att sub aspectul formei, ct i al coninutului; ca urmare, libera circulaie i evaluarea unitar a performanelor la foc a produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu putea fi afectat.

Din punctul de vedere al combustibilitii, n Romnia, materialele i elementele pentru construcii (STAS 11357) puteau fi:

- incombustibile, ncadrabile, tradiional n Romnia, n clasa de combustibilitate C0 (cele care sub aciunea focului sau a temperaturilor nalte nu se aprind, nu ard mocnit i nu se carbonizeaz);

74

- combustibile, ncadrabile, tradiional n Romnia, n una din clasele de combustibilitate C1 ... C4 (cele care, sub aciunea focului sau temperaturilor nalte, se aprind, ard mocnit sau se carbonizeaz).

n Romnia (tradiional), materialele i elementele combustibile pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu se ncadrau, dup capacitatea inflamrii lor (uurinei aprinderii i a contribuiei la dezvoltarea incendiului), n una dintre clasele de combustibilitate:

- C1, practic neinflamabile; - C2, dificil inflamabile; - C3, mediu inflamabile; - C4, uor inflamabile. Clasificarea (avnd caracter empiric) se baza pe metode aplicate unei epruvete prelevate

din produsul respectiv i indiferent de posibila utilizare final. Materialele i elementele combustibile pentru construcii din clasele C1 i C2 constituiau

(tradiional) grupa materialelor denumite greu combustibile, caracterizate prin aceea c arderea, mocnirea sau carbonizarea are loc numai n cazul existenei unei surse exterioare cu foc sau temperatur mare, ncetnd dup ndeprtarea acesteia.

Elementele pentru construcii se considerau incombustibile sau combustibile dup caracteristicile materialelor implicate, dar i dup modul nserrii lor n structura elementului.

n Romnia (tradiional), pentru materialele i elementele combustibile pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu se utilizau i clase de combustibilitate echivalente (SR CEI 364-3+A1), astfel:

- CA1 pentru C0; - CA2a pentru C1; - CA2b pentru C2; - CA2c pentru C3; - CA2d pentru C4.

Clasele de combustibilitate a lichidelor combustibile

Lichidele combustibile, dup temperatura inflamabilitii vaporilor, se ncadreaz n una dintre clase de combustibilitate, P 118-99:

- LI, pentru lichide cu temperatura de inflamabilitate mai mic sau egal cu 280C; - LII, pentru lichide cu temperatura de inflamabilitate cuprins ntre 280C i 550C; - LIII, pentru lichide cu temperatura de inflamabilitate cuprins ntre 550C i 1000C; - LIV, pentru lichide cu temperatura de inflamabilitate mai mare de 1000C.

Clasele de periculozitate a materialelor i substanelor depozitate

Materialele i substanele depozitate se ncadreaz n una dintre clasele de periculozitate, P 118-99:

- P1, fr periculozitate: - materiale incombustibile care nu pot da natere la reacii periculoase, fr

ambalaje (n vrac) sau n ambalaje incombustibile; exemple: minereuri, produse i piese metalice (inerte), ciment, nisip, beton, materiale pentru construcii refractare, azbest, legume, fructe, carne, conserve n cutii metalice sau borcane, lichide incombustibile (inerte) mbuteliate etc.; - P2, cu periculozitate redus (A ... C):

- A, materiale din clasa P1 n ambalaje cu combustibilitate redus; exemple: minereuri i alte materiale inerte n saci sau butoaie combustibile, piese metalice n folii sau prelate greu combustibile, piese metalice, elemente din beton, azbociment pe palete din lemn, lichide incombustibile sau conserve n ambalaje incombustibile n navete sau ldie combustibile ori pe palete din lemn etc.;

75

- B, materiale care se aprind greu, cu o vitez redus de ardere i care nu au o putere calorific mare; exemple: aparate electrice, obiecte executate din bachelit i rini fenolice, melamin, piei brute, baloturi de ln (splat i uscat), zahr brut i cereale n vrac sau n saci, produse de panificaie, tutun n butoaie;

- C, lichide incombustibile inerte, n ambalaje combustibile; exemple: lapte, ap mineral n butelii din plastic, cutii din carton etc.; - P3, cu periculozitate medie (A ... C):

- A, materiale din clasele P1 i P2 ambalate n cutii din carton; - B, materiale cu combustibilitate medie (care se ncadreaz n clasele P4 i P5) i

cu putere calorific de cel mult 27,3 J/kg, n orice fel de ambalaje, cu excepia celor din materiale plastice spongioase; exemple: mobil (fr garnituri din burete din cauciuc sau plastic) i obiecte masive din lemn, butoaie din lemn goale (fr reziduuri periculoase), bambus, produse din ebonit, fibre animale (ln, mtase natural, pr etc.) i fibre artificiale cu combustibilitate redus (poliamidice, poliesterice, poliacrilice i polivinilice), esturi i confecii executate din asemenea fibre, fibre vegetale toarse gros, saltele i perne (fr burete din cauciuc sau materiale plastice), articole din piele, cri, papetrie, negru de fum (ambalat n saci sau granulat), amidon, fin din cereale, zahr cristalizat, paste finoase i alte articole de bcnie (ambalate n pungi), tutun, ceai, legume uscate, grsimi etc.;

- C, lichide combustibile cu temperatura de inflamabilitate mai mare de 1000C, n ambalaje incombustibile care pot fi introduse n cutii din carton; exemple: vopsele pe baz ulei n cutii, borcane, butoaie i similare; produse farmaceutice combustibile n cutii, bidoane, sticle, damigene etc., lubrifiani i glicoli n butoaie sau bidoane, uleiuri vegetale n butoaie sau sticle etc.; - P4, cu periculozitate mare (A ... F):

- A, materiale i produse din clasele P1 ... P3, n ambalaje din materiale plastice spongioase;

- B, materiale combustibile cu vitez mare de ardere sau cu o putere calorific mai mare de 23,7 J/kg, indiferent de forma de ambalare; exemple: lemn n form de toctur i tala, fibre vegetale (in, cnep, bumbac), fibre artificiale cu o putere calorific mai mare de 27,3 J/kg, confecii executate din asemenea fibre, saltele sau plpumi cu umpluturi din burete, cauciuc sau materiale plastice spongioase, fibre textile, vat, paie, zegras, mpletituri din nuiele; celuloz; carton; hrtie, cauciuc brut sau prelucrat; materiale plastice sau obiecte confecionate din acestea (altfel dect sub form de fibre) care nu sunt menionate n clasa P3;

- C, materiale i produse incombustibile care pot suferi deteriorri importante n urma aciunii temperaturilor nalte, a apei sau gazelor corosive, indiferent de natura ambalajelor; exemple: aparatur electric i electronic avnd relee i contacte sensibile necapsulate, tuburi electronice, utilaje i aparate de nalt precizie, bijuterii, medicamente i produse cosmetice etc.;

- D, materiale i produse care, sub efectul temperaturii, degaj cantiti importante de gaze corosive, indiferent de natura ambalajelor; exemple: policlorur de vinil, teflon i rini epoxidice, acid clorhidric, clorur de var etc.;

- E, lichide combustibile din clasa P3 n ambalaje combustibile; exemple: lichide ambalate n butoaie din carton, bidoane sau canistre din materiale plastice;

- F, lichide inflamabile cu temperaturi de inflamabilitate cuprinse ntre 500C i 1000C, n ambalaje incombustibile ce pot fi introduse n cutii din carton; exemple: carburani Diesel, motorin, pcur, smoal, uleiuri pentru acionri hidraulice i de ungere, uleiuri minerale, cerneal tipografic etc.; - P5, cu periculozitate deosebit de mare (A ... H):

- A, materiale instabile care se pot descompune exploziv la temperatura normal, materiale care pot exploda sub efectul nclzirii, frecrii, lovirii sau ocurilor de

76

detonaie, obiecte pirotehnice indiferent de modul de ambalare; exemple: acid acrilic, acid cianhidric nestabilizat, acid percloric anhidru, ap oxigenat concentrat, clorat de amoniu, hidrazin anhidr, acetilen, acetiluri (de argint, cupru etc.) anhidr cromic, azotat de amoniu sau potasiu, bioxid de clor, hidroxilamin, nitroetan, nitroceluloz uscat, peroxizi (de acetil, benzoil, zinc), chibrituri cu fosfor alb, muniie exploziv sau incendiar, explozivi, corpuri pentru artificii, rachete etc.;

- B, materiale care, la contactul cu alte materiale, pot da natere la reacii explozive sau se pot aprinde indiferent de modul de ambalare; exemple: aceton, acid acetic, acid fluorhidric anhidru, amoniac, etilendiamin, peroxizi de potasiu sau sodiu etc.;

- C, materiale susceptibile s se autoaprind, indiferent de modul de ambalare; exemple: carton asfaltat n roluri, crbune bituminos, deeuri din cauciuc sau ln, fin din lucern i/sau din pete, fosfor alb, ngrminte organice umede, mangal, semine de in etc.;

- D, substane oxidante capabile s iniieze aprinderea materialelor combustibile la contactul cu acestea, indiferent de modul de ambalare; exemple: acid azotic, clorhidric, sulfuric, brom, clor, erbicide, iod, salpetru (azotat de potasiu) etc.;

- E, materiale care, sub efectul cldurii, degaj cantiti mari de gaze combustibile sau toxice, indiferent de modul de ambalare; exemple: acrilonitril, alcaloizi, amine, aceton, anilin, cloroform, clorur de metil, esteri, iod, iodai, piridin, tetrabrommetan, acetat de plumb, butadien, fosfor, sulfat de metil etc.;

- F, materiale care, n contact cu apa, se aprind i degaj temperaturi capabile s aprind materialele combustibile din imediata vecintate sau degaj gaze combustibile, indiferent de modul de ambalare; exemple: amid alcalin, amestecuri aluminotronice, bariu, calciu, carbur de calciu (carbid), hidroxid de calciu (var nestins), hidrur de aluminiu, calciu etc.; magneziu metalic sau aliaje cu coninut mai mare de 30% (masa de magneziu), potasiu metalic, sodiu metalic, plutoniu, titan, uraniu, zinc pulverulent;

- G, recipiente cu gaze comprimate, indiferent de modul de ambalare; exemple: recipiente fixe sau transportabile cu gaze sub presiune, recipiente de tip Spray etc.;

- H, substane sau materiale solide care au o putere calorific mai mare de 33,6 MJ/kg sau sunt caracterizate de o ardere deosebit de intens; exemple: lichide combustibile cu temperatura de inflamabilitate mai mic de 550C, gaze combustibile indiferent de modul de ambalare, celuloid i obiecte din celuloid, pelicul pe baz de nitroceluloz, peroxilin, bicromat de sodiu, clorai (de calciu, potasiu, bariu etc.), permanganat de sodiu, calciu sau zinc, peroxizi de potasiu, sodiu, plumb, petrol lampant, benzin, sulfur de carbon, toluen, iei, aceton, gazolin, alcool etilic etc.; propan, butan, propilen, hidrogen, butadien, gaz de furnal, metan etc..

4.2.2 Rezistena la foc a elementelor pentru construcii

Generaliti

Rezistena la foc a elementului pentru construcii, n Romnia, se putea defini ca i capacitatea acestuia de a-i pstra, pe o durat determinat, stabilitatea/capacitatea portant i/sau izolarea termic i/sau etaneitatea la foc i/sau, eventual, orice alt funcie specializat specificat pentru o ncercare la foc standardizat.

Rezistena la foc a elementelor pentru construcii, pentru fiecare criteriu de performan (capacitate portant, izolare termic, etaneitate la foc), se cuantifica n ore i minute:

- rezistena la foc dup criteriul capacitii portante fiind durata de la nceputul ncercrii pn n momentul n care elementul capt deformaii maxime admise, se prbuete sau, n cazul elementelelor metalice, se atinge temperatura critic (specificat n prescripiile tehnice sau n tema experimentului), nemaiputnd ndeplini rolul care i era destinat n cadrul construciei;

77

- rezistena la foc dup criteriul etaneitii fiind durata pn la care, n elementul ncercat se formeaz fisuri, crpturi sau deschideri prin care trec flcrile sau gazele fierbini ce aprind vata din bumbac sau apar flcri susinute pe partea neexpus minimum 10 s;

- rezistena la foc dup criteriul izolrii termice fiind durata pn la care se atinge una din urmtoarele situaii limit:

- temperatura medie a feei neexpuse depete temperatura iniial cu peste 1400C; - temperatura maxim atins n oricare dintre punctele feei neexpuse depete cu

peste 1800C temperatura iniial sau, indiferent de mrimea temperaturii iniiale, temperatura maxim ajunge la 2200C. Condiiile de referin n cazul determinrii rezistenei la foc n cuptorul pentru ncercri

sunt realizate de meninerea unui program termic care se desfoar dup curba temperatur-timp ISO 834, relaia 4.1.

Metoda pentru determinarea rezistenei la foc (STAS 7771 -1/1981 i -2/1982) consta, n principiu, n determinarea timpului (numit limita rezistenei la foc, LRF), n care elementul pentru construcii expus aciunii focului, dup un program termic standardizat (vezi condiiile de referin), ndeplinea unul sau mai multe dintre criteriile specificate; acestea nu se raportau la valori standardizate.

Clasele de rezisten la foc a elementelor pentru construcii

Clasele de rezisten la foc a elementelor pentru construcii sunt expresia nivelului acoperitor al rezistenei la foc a produsului pentru un grup al criteriilor performanei i pot fi:

- clasele pentru ncadrarea elementelor pentru construcii a cror limit a rezistenei la foc se determin dup toate trei criteriile, lundu-se n considerare, acoperitor, valoarea cea mai mic, se noteaz cu REI-ore i minute (rezistent la foc);

- clasele pentru ncadrarea elementelor pentru construcii a cror limit a rezistenei la foc se determin dup criteriul capacitii portante, se noteaz cu R-ore i minute (rezistent la foc);

- clasele pentru ncadrarea elementelor pentru construcii a cror limit a rezistenei la foc se determin dup criteriul etaneitii, se noteaz cu E-ore i minute (etan la foc).

Liste cu elemente pentru construcii care au fost ncercate la foc (i pentru care au fost stabilite limite ale rezistenei la foc) au fost puse la dispoziie de INCERC Bucureti; exemple sunt prezentate n tabelele 4.1a ... 4.1c.

Tabelul 4.1a Limita rezistenei la foc pentru perei din crmid plin Grosime nominal

(cm) LRF

(h i min.) Netencuit Tencuit

6,3 1 h 30 2 h 40 11,5 2 h 40 4 h 24,0 7 h 7 h

Tabelul 4.1b Limita rezistenei la foc pentru perei din crmid cu goluri verticale Grosime nominal

(cm) LRF

(h i min.) Netencuit Tencuit

8,8 2 h 30 4 h 11,5 3 h 30 5 h 14,0 4 h 30 6 h 24,0 7 h 7 h 29,0 7 h 7 h

78

Tabelul 4.1c Limita rezistenei la foc pentru perei din B.C.A. Grosime

(cm) LRF

(h i min.) 6,0 1 h 7,5 1 h 45

10,0 2 h 45 12,0 4 h 15,0 7 h 20,0 7 h 24,0 7 h

4.3 Clasificarea european a produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu

Generaliti

Directiva 89/106/CEE, referitoare la produsele pentru construcii (DPC), stabilete reguli cu valabilitate general pe teritoriul Pieei interne a Comunitii Europene privind libera circulaie a produselor pentru construcii: cerinele eseniale, specificaiile tehnice de referin, sistemele pentru evaluarea conformitii, organizarea instituional necesar. Hotrrea Guvernului Romniei nr. 622/2004 privind stabilirea condiiilor pentru introducerea pe pia a produselor pentru construcii preia prevederile DPC.

Modaliti pentru aplicarea DPC au fost ulterior stabilite prin decizii ale Comisiei Europene (n numr de 55). Directiva Consiliului European i deciziile Comisiei Europene fac parte din categoria actelor comunitare a cror transpunere n legislaia naional a Statelor Membre i a rilor candidate (din perspectiva integrrii) este obligatorie. Dintre decizii, apte se refer la sistemul euroclaselor privind cerina securitii la incendiu i condiiile clasificrii produselor pentru construcii din punctul de vedere al acestei cerine. Dintre acestea, enumerm ca fiind de interes n cadrul prelegerii:

- Decizia Comisiei nr. 00/147/CE, 2000, referitoare la clasificarea performanelor privind reacia la foc a produselor pentru construcii;

- Decizia Comisiei nr. 00/367/CE, 2000, referitoare la clasificarea performanelor privind rezistena la foc a produselor pentru construcii;

- Decizia Comisiei nr. 00/553/CE, 2000, privind performanele la incendiu din exterior a nvelitorilor pentru acoperi.

Cerinele eseniale sunt explicitate n Documentele Interpretative (DI). n aceste documente este abordat i noua concepie european privind testarea i

clasificarea produselor pentru construcii din punctul de vedere al comportrii la foc; astfel, DI 2 la DPC indic, drept msuri principale aplicate n Statele Membre, pentru respectarea cerinei securitatea la incendiu:

- limitarea iniierii i propagrii focului i fumului n camera focarului prin limitarea contribuiei la foc a produselor pentru construcii i

- asigurarea stabilitii la foc a construciei pentru o durat de timp (normat). Aceste dou aspecte implic analiza produselor pentru construcii cu rol n securitatea la

incendiu din punctul de vedere al: - performanei de reacie la foc; - performanei de rezisten la foc. Procedurile de ncercare a produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu

(standardizate) demareaz cu precizarea scenariilor de referin i condiiilor utilizrii finale pentru produsul analizat, continu cu stabilirea nivelului de performan pentru fiecare criteriu

79

de performan (prin ncercri la foc standardizat) i se finalizeaz cu ncadrarea n clasa sau clasele de performan a produsului.

4.3.1 Performana de reacie la foc a produselor pentru construcii

Generaliti

Contribuia la foc (concept nou propus de Comunitatea European n vederea caracterizrii produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu) vine s lrgeasc coninutul conceptului comportare la foc, prin adugarea fluxului cldurii degajate, fumului i gazelor arderii emise, radiaiei cldurii, propagrii flcrii etc..

Scenariile de referin reproduc situaii ale unor incendii reale (elaborate pe baza cercetrilor n domeniul termodinamicii incendiului). Acestea caracterizeaz situaia riscului la incendiu utilizat pentru o metod a ncercrii sau un sistem al clasificrii dat.

Condiiile utilizrii finale sunt, n mod convenional, date de ansamblul condiiilor specifice n care produsul urmeaz a fi ncorporat ntr-o construcie; astfel, termenul se refer la o utilizare concret a unui produs, n legtur cu toate aspectele care influeneaz contribuia la foc a lui n diferite situaii ale incendiului (cantitatea, orientarea, metoda punerii n oper a produsului, poziia acestuia n raport cu alte produse adiacente etc.).

Nivelul de performan la foc al unui produs pentru construcii este msura n care, n condiiile unui anumit scenariu de referin, acel produs pentru construcii satisface unele criterii ale performanei privind securitatea la incendiu (impuse prin specificaii tehnice).

Clasa de performan la foc a produsului este expresia cantitativ formulat n termenii performanei pentru contribuia la foc a produsului, n condiiile utilizrii finale, i sunt consecina existenei nivelurilor diferite privind performana produselor.

Raportul clasificrii trebuie s detalieze fundamentarea i rezultatele procedurii clasificrii, avnd coninutul i formatul din standardele specifice. El este ntocmit de un organism recunoscut/desemnat/notificat sau de productor, responsabil pentru efectuarea ncercrilor, potrivit sistemului atestrii conformitii i aplicabil produsului respectiv (SR EN 13501/1). Datele fundamentrii i domeniul aplicrii unei clasificri acordate trebuie s fie nscrise n informaiile marcajului CE (succint i complet).

Performana de reacie la foc a unui produs pentru construcii vizeaz iniierea i propagarea incendiului n camera focarului sau ntr-o camer dat i reducerea contribuiei produselor pentru construcii la dezvoltarea incendiului.

Clasificarea privind performana de reacie la foc aprecieaz contribuia produsului la alimentarea unui foc la care este expus, n condiii specificate.

Clasele de reacie la foc a produselor pentru construcii

Scenariul de referin reproduce situaia unui incendiu iniiat ntr-o camer, care se poate dezvolta i, eventual, poate atinge flashover; astfel, se pot identifica urmtoarele teste pentru:

- iniierea incendiului: prin aprinderea unui produs pe o suprafa limitat, cu o flacr mic;

- dezvoltarea incendiului ce poate atinge flashover: prin aprinderea unui singur produs n colul camerei, genernd fluxul cldurii pe suprafeele adiacente (metoda SBI);

- incendiul generalizat: prin contribuia la incendiu a tuturor produselor combustibile. Metodele ncercrii, stabilite ca standarde de referin aplicabile suprafaei produselor i

acoperirii pardoselilor, sunt urmtoarele: - ncercarea privind incombustibilitatea: SR EN ISO 1182; - ncercarea privind determinarea puterii calorifice superioare: SR EN ISO 1716; - ncercarea cu un singur produs arznd - SBI: SR EN ISO 13823, figura 4.2a;

80

- aprinzibilitatea la contactul direct cu flacra mic: SR EN ISO 11925-2, figura 4.2b; - reacia la foc n prezena unei surse cu cldur radiant: SR EN ISO 9239-1, figura 4.2c.

a. (MPA Otto-Graff-Institute fire department test laboratory)

b. c. (www.sandwichbau.com)

Figura 4.2 Instalaii pentru testarea reaciei la foc a produselor pentru construcii

Criteriile principale ale performanei reaciei la foc sunt: - creterea temperaturii (T); - pierderea masei (m); - durata persistenei flcrii (Tf); - puterea calorific superioar (PCS); - viteza dezvoltrii incendiului (FIGRA); - cantitatea total a cldurii degajate (THR600s); - propagarea lateral a flcrii (LFS); - viteza emisiei fumului (SMOGRA); - cantitatea total a fumului emis (TSP600s); - propagarea flcrii (FS). Niveluri diferite ale performanei privind reacia la foc a produselor permit ncadrarea

acestora n clase de performan privind reacia la foc. Clasele de reacie la foc, pe grupe de produse, sunt prezentate n continuare (EN 13501). Produse pentru construcii (cu excepia pardoselilor): - principale:

81

A1, produse care nu contribuie la foc n nici o faz a incendiului, care satisfac automat toate cerinele celorlalte clase (nu are loc flashover), cu eliberare nesemnificativ a fumului i fr producerea picturilor sau particulelor arznde;

A2, produse care, n cazul unui incendiu n faza dezvoltat, nu contribuie semnificativ la sarcina termic i dezvoltarea acestuia (nu are loc flashover), cu eliberarea fumului i producerea picturilor sau particulelor arznde;

B, condiii mai severe dect la clasa C (nu are loc flashover), cu eliberarea fumului i producerea picturilor sau particulelor arznde;

C, produse care, la aciunea unui singur produs arznd, prezint o propagare limitat a flcrii lateral (are loc flashover n mai puin de 20 minute la HRR=700kW), cu eliberarea fumului i producerea picturilor sau particulelor arznde;

D, produse capabile s reziste o perioad lung la aciunea unei flcri mici i s suporte aciunea termic a unui singur produs arznd, cu o degajare limitat a cldurii (are loc flashover n mai puin de 5 minute la HRR=900kW), cu eliberarea fumului i producerea picturilor sau particulelor arznde;

E, produse capabile s reziste pentru scurt timp la aciunea unei flcri mici fr propagarea semnificativ a flcrii (are loc flashover n mai puin de 2 minute la HRR=900kW), cu eliberare semnificativ a fumului i producerea picturilor sau particulelor arznde;

F, produse pentru care nu se determin performane i care nu pot fi clasificate A1, A2, B, C, D, E; - suplimentare (cazul produselor ncadrabile n clasele A2, B, C, D):

s1, emisie mic a fumului; s2, emisie limitat a fumului; s3, nu se cer limitri pentru emisia fumului; d1, nu se cer limitri din punctul de vedere al picturilor/particulelor arznde; d2, picturi/particule care nu persist peste o durat dat; d3, nu sunt picturi/particule arznde.

Produse pentru pardoseli: - principale:

A1FL, A2FL, BFL, CFL, DFL, EFL, FFL; - suplimentare (cazul produselor ncadrabile A2FL, BFL, CFL, DFL):

s1, emisie mic a fumului; s2, emisie limitat a fumului.

Produse termoizolante pentru tubulatur liniar: - principale:

A1L, A2L, BL, CL, DL, EL, FL.

Echivalena claselor de combustibilitate i de performan privind reacia la foc a produselor pentru construcii cu rol n securitatea la incendiu

Pentru a soluiona diferendele cu privire la utilizarea claselor de combustibilitate (tradiionale n Romnia) i claselor reaciei la foc (impuse prin aderarea la Comunitatea Eropean), s-a emis un act normativ care completeaz actul normativ 1822/394/2004 i care stipuleaz:

- clasele de combustibilitate definite n Normativul de siguran la foc a construciilor P118-99, se nlocuiesc cu clasele de reacie la foc, dup modul utilizrii finale a produsului pentru construcii;

- clasele de combustibilitate prevzute n alte reglementri specifice au caracter informativ i se nlocuiesc, obligatoriu, cu clasele de reacie la foc, cum se prezint n tabelul 4.2.

82

Tabelul 4.2 Echivalena claselor de combustibilitate i de performan privind reacia la foc Clasa combustibilitii Clasa performanei reaciei la foc

C0 (CA1 ) A1 - A2 S1, d0

C1 (CA2a)

A2

S1, d1 S2, d0 S2, d1 S3, d0 S3, d1

B

S1, d0 S1, d1 S2, d0 S2, d1 S3, d0 S3, d1

C2 (CA2b)

C

S1, d0 S1, d1 S2, d0 S2, d1 S3, d0 S3, d1

C3 (CA2c)

D

S1, d0 S1, d1 S2, d0 S2, d1 S3, d0 S3, d1

C4 (CA2d)

A2 S1, d2 S2, d2 S3, d2

B S1, d2 S2, d2 S3, d2

C S1, d2 S2, d2 S3, d2

D S1, d2 S2, d2 S3, d2

E d2 F -

4.3.2 Performana de rezisten la foc a unor produse pentru construcii

Performana de rezisten la foc a unui produs pentru construcii (SR EN 13501/2) vizeaz aptitudinea acestuia de a-i pstra, pe o perioad de timp determinat, stabilitatea la foc/capacitatea portant i/sau izolarea termic i/sau etaneitatea la foc i, eventual, orice alt funcie impus specificat la o ncercare la foc standardizat.

Clasificarea privind performana de rezisten la foc apreciaz meninerea stabilitii elementelor portante ale unei construcii, precum i a altor funcii n situaia incendiului, pe o durat determinat.

83

Clasele de performan privind rezistena la foc a produselor pentru construcii

Scenariile de referin reproduc situaiile unor incendii reale, definite prin curbe temperatur-timp, precum:

- curba temperatur-timp ISO 834; - curba incendiului mocnit; - nivelul constant al temperaturii. Metodele ncercrii, stabilite ca standarde de referin, au la baz determinarea timpului

n care produsul pentru construcii expus aciunii focului, dup un program termic standardizat, ndeplinete unul sau mai multe dintre criteriile performanei specificat i sunt (parte dintre ele):

- ncercarea rezistenei la foc: SR EN ISO 1363/1/2/3; - ncercarea rezistenei la foc a elementelor pentru construcii neportante: SR EN ISO

1364/1/2; - ncercarea rezistenei la foc a elementelor pentru construcii portante: SR EN ISO

1365/1/2/3/4; - ncercarea rezistenei la foc pentru instalaii tehnice: SR EN ISO 1366/1/2/5; - ncercarea rezistenei la foc pentru ui i sisteme pentru nchidere: SR EN ISO 1634/1/3; - metode pentru determinarea contribuiei la rezistena elementelor structurale la foc: SR

EN ISO 13381/4/5/6/7. Criteriile performanei rezistenei la foc (SR EN 13501/2 i SR EN ISO 13943) sunt: - principale:

- capacitatea portant la foc (R), figura 4.3a,b; - izolarea termic la foc (I); - etaneitatea la foc (E), figura 4.4; - radiaia termic (W), opional.

- complementare: - aciunea mecanic (M); - nchiderea automat (C); - etaneitatea la fum (S); - continuitatea n alimentarea cu curent electric i/sau transmisia semnalului pe

durata incendiului (P sau PH); - rezistena la arderea funinginii (G); - capacitatea proteciei la foc a acoperirilor (K); - durata stabilitii la temperatur constant (D); - durata stabilitii la curba standard temperatur-timp (DH); - funcionalitatea ventilatoarelor electrice pentru fum i gaze fierbini (F); - funcionalitatea mijloacelor pentru evacuare natural a fumului i gazelor fierbini

(B). Niveluri diferite ale performanei rezistenei la foc a produselor permit ncadrarea

acestora n clasele de performan privind rezistena la foc. Clase clasele de performan privind rezistena la foc (i forma raportului clasificrii

sunt detaliate n SR EN 13501/2) a produselor pentru construcii sunt expresia nivelului acoperitor al performanei de rezisten la foc a produsului referitor la un grup al criterilor performanei. Clasele sunt exprimate prin simbolurile care indic criteriile avute n vedere (litere), timpul asigurrii performanei (numere) i criteriile complementare avute n vedere (litere).

Perioada n care se asigur performana reprezint durata pentru care este ndeplinit criteriul respectiv, exprimat n minute, ncadrabil n urmtoarele module standardizate: 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 360; rezultatele ncercrilor se rotunjesc la valoarea inferioar cea mai apropiat inclus n modulele standardizate.

84

a. elemente structurale orizontale (grinzi, planee)

b. elemente structurale verticale (stlpi)

Figura 4.3b Testarea rezistenei la foc a elementelor structurale (dup Fire resistance and fire testing, Sheffield University, 2002)

Clasele de performan privind rezistena la foc pot fi pentru ncadrarea: - elementelor portante:

- REI-ttt, cu ndeplinirea simultan a criteriilor capacitii portante, etaneitii i izolrii termice la foc;

- RE-ttt, cu ndeplinirea simultan a criteriilor capacitii portante i etaneitii la foc;

- R-ttt, cu ndeplinirea criteriului capacitii portante la foc; - elementelor neportante:

- EI-ttt, cu ndeplinirea simultan a criteriilor etaneitii i izolrii termice la foc; - E-ttt, cu ndeplinirea criteriului etaneitii la foc.

85

Figura 4.4 Testarea etaneitii la foc a elementelor pentru construcii (www.egolf.org.uk/,2013)

Clasificrile se aplic produselor pentru construcii (materiale, elemente), fiecare avnd standardele metodei pentru ncercare a rezistenei la foc specifice, grupabile n:

- elemente portante fr rol n separarea la incendiu: perei, planee, acoperiuri, grinzi, stlpi, balcoane, scri, pasarele;

- elemente portante cu rol n separarea la incendiu, cu sau fr vitraje, accesorii, furnituri: perei, planee, plafoane;

- produse i sisteme utilizate la protejarea elementelor portante sau a unor pri ale construciei: plafoane fr rezisten la foc proprie, acoperiri, tencuieli pentru protecie, ecrane;

- elemente neportante, cu sau fr vitraje, accesorii, furnituri: perei despritori, plafoane rezistente la foc, faade, perei cortin, perei exteriori, pardoseli supranlate, elemente pentru etanarea trecerilor i rosturilor, ui rezistente la foc, ui antifum, obloane, protecia golurilor pentru trecerea benzilor rulante i a sistemelor pentru transport pe in, conducte i canale tehnice, etanri liniare, etanri pentru strpungeri, couri;

- acoperiri cu rol n protecia la foc (la perei i plafoane); - ui la ascensoare; - sisteme pentru controlul fumului i cldurii etc..

4.3.3 Performana la foc exterior a acoperiurilor sau nvelitorilor pentru acoperi

Generaliti

Performana la foc a acoperiurilor/nvelitorilor pentru acoperi vizeaz limitarea extinderii incendiilor la vecinti prin acoperiuri/nvelitori pentru acoperi.

Clasificarea performanei la foc exterior a acoperiurilor sau nvelitorilor pentru acoperi apreciaz comportarea unui acoperi sau a unei nvelitori pentru acoperi pentru situaia n care, n condiiile utilizrii finale, este expus() la un incendiu din afara construciei.

Clasele de performan la foc exterior a acoperiurilor sau nvelitorilor pentru acoperi

Scenariile de referin reproduc situaiile unor incendii reale la nivelul acoperiurilor sau nvelitorilor pentru acoperi; astfel, au n vedere c incendiile la acoperi difer fundamental comparativ cu incendiile din interior, prin sursele iniierii, modul dezvoltrii i propagarii etc..

86

Iniierea incendiului se poate face de la interior sau exterior. Iniierea din interior are loc n cazul propagrii la acoperi a incendiilor de la etajele

superioare sau poduri, propagarea avnd loc n toate direciile, cu o mare rapiditate din cauza materialelor combustibile i a unor factori favorizani precum: existena curenilor ascendeni ai aerului (cazul luminatoarelor), acumularea gazelor arse fierbini sub plafon (care conin nc produse combustibile), absena unor ecrane rezistente la foc etc.; de regul, se degaj fum, gaze toxice i cldur n cantiti mari, fumul inundnd rapid etajele superioare, casa scrii etc..

n propagarea incendiului prin acoperi, n lungul coamei i corniei acestuia intervin doi factori eseniali:

- combustibilitatea nveliului exterior; - existena vntului (care activeaz arderea, exceptnd cazul cnd vntul este violent).

n cazul acoperiurilor cu nvelitori combustibile, incendiul cuprinde cu rapiditate ntreaga suprafa a acestora. n momentul ieirii flcrilor la suprafaa acoperiului are loc o dezvoltare brusc a arderii, cauzat de afluxul aerului proaspt n cantitate mare care ntreine i intensific arderea, manifestnd-se cu violen (flcri nalte, fum intens).

Curenii de aer formai ridic la nlime buci aprinse din material sau scntei care sunt transportate la distane mari de gazele calde sau vnt, putnd iniia noi incendii (ca rezultat al apariei unor surse externe pentru iniierea incendiilor).

Radiaia flcrilor care ies prin acoperi faciliteaz aprinderea acoperiurilor nc intacte din vecinti, apoi accelereaz propagarea flcrii.

Cnd hidroizolaia arde, incendiul se propag n timp scurt pe ntreaga suprafa a acoperiului, ulterior ptrunde n masa combustibil i distruge elementele portante, crend posibilitatea prbuirii lor. Picturile topiturii pot genera noi focare pentru incendiu, prin cderea pe materialele combustibile.

Curenii conveciei ce se deplaseaz de la cldirea incendiat spre cldirile vecine favorizeaz propagarea incendiului i furnizeaz un aport termic suplimentar din care rezult o scdere a timpului expunerii necesar pentru inflamarea interioarelor ncperilor sau nvelitorilor combustibile.

Propagarea scnteilor i materialelor aprinse furnizeaz un aport termic suplimentar unor materiale inflamabile aduse deja la o temperatur apropiat de cea a autoaprinderii i poate iniia noi focare. Distana la care incendiul poate fi transmis, prin diverse corpuri aprinse, variaz funcie de direcia vntului i natura acoperiurilor.

Specificitatea incendiului n cazul acoperiurilor i nvelitorilor pentru acoperi a impus selectarea a trei situaii caracteristice pentru incendiu:

- iniierea incendiului de la corpuri arznde; - iniierea incendiului de la corpuri arznde i vnt; - iniierea incendiului de la corpuri arznde, vnt i cldur radiant. Metoda ncercrii, stabilit ca standard de referin, este:

- ncercarea rezistenei la foc: SR EN ISO 1187. Criteriile privind performana la foc exterior a acoperiurilor pot fi grupate

corespunztor metodelor standardizate ale ncercrii: Metoda 1 (B): evalueaz performana acoperiului afectat de corpuri arznde (se aplic

unui acoperi construit): - propagarea ascendent a focului la interior i exterior; - propagarea descendent a focului la exterior i interior; - propagarea lateral a focului la exterior i interior; - lungimea maxim ars la interior i exterior;

- apariia fragmentelor sau picturilor arznde; - de la faa expus; - penetrnd acoperiul;

- penetrarea acoperiului: - suprafaa unei singure strpungeri complete;

87

- suma total a tuturor strpungerilor complete. Metoda 2 (BW): evalueaz performana acoperiului (nedenivelat) afectat de corpuri

arznde, n condiiile pentru vnt (se aplic unei nvelitori pentru acoperi cu suport): -dup lungimea termodegradabil a nvelitorii pentru acoperi i substrat:

- considernd valoarea medie pentru viteza vntului 2 m/s; - considernd valoarea medie pentru viteza vntului 4 m/s; - considernd valoarea maxim pentru ambele viteze ale vntului.

Metoda 3 (BWR): evalueaz performana acoperiului (nedenivelat) afectat de corpuri arznde, n condiiile vntului i cldurii radiante suplimentare, metoda avnd i o variant n dou trepte (se aplic unui acoperi construit):

- timpul propagarii focului n exterior (TE); - timpul penetrrii focului (TP). Clasele de performan la foc exterior a acoperiurilor sunt acoperiurilor pot fi grupate

corespunztor metodelor standardizate ale ncercarii (SR EN 13501-5/2006): Metoda 1: BROOF (B), FROOF (B); Metoda 2: BROOF (BW), FROOF (BW); Metoda 3.1: BROOF (BWR), CROOF (BWR), DROOF (BWR), FROOF (BWR); Metoda 3.2: BROOF (BWR), CROOF (BWR), DROOF (BWR), FROOF (BWR), FROOF (BWR).

4.3.4 Performana la foc a sistemelor pentru controlul fumului

Generaliti

Concepia european privind securitatea la incendiu se refer i la diferitele tipuri ale instalaiilor, (utilitare i care asigur protecia activ la incendiu).

Abordarea performanei instalaiilor dintr-o construcie cu rol n securitatea la incendiu se face dup rolul lor funcional n cadrul cldirii, n situaia incendiului (instalaii electrice, pentru nclzire, pentru gaze, cabluri electrice etc.) i vizeaz:

- contribuia la propagarea incendiului i, n acest caz, intereseaz performana de reacie la foc;

- durata pentru care pot s asigure funcia la care au fost proiectate i executate i, n acest caz, intereseaz performana de rezisten la foc.

Nu au fost, nc, elaborate decizii ale Comisiei Europene privind instalaiile, din cauza efortului mare necesar pentru realizarea unui consens: diversitatea mare a tipurilor instalaiilor, numrul mare al productorilor, complexitatea mare a abordrilor fenomenologice pentru stabilirea criteriilor i parametrilor adecvai n vederea clasificrilor, progresul tehnic permanent etc.; cu toate acestea, standardele europene prevd un sistem pentru clasificare privind rezistena la foc a unor instalaii precum sistemele pentru controlul fumului (conducte pentru controlul fumului, clapete pentru fum, bariere pentru fum, ventilatoare mecanice pentru evacuarea fumului i cldurii, inclusiv conectorii, mijloace naturale pentru evacuarea fumului i cldurii).

Clasele de performan la foc a sistemelor pentru controlul fumului

Scenariile de referin reproduc situaiile unor incendii reale specifice sistemelor pentru controlul fumului, i pot fi date de:

- curba standardizat temperatur-timp (incendiu post-flashover); - curba incendiului mocnit; - nivelul constant al temperaturii. Metodele ncercrii, stabilite ca standarde de referin, sunt urmtoarele: - ncercarea rezistenei la foc: SR EN ISO 1363/1/2/3; - ncercarea rezistenei la foc pentru instalaii: SR EN ISO 1366/1/2.

88

Criteriile performanei la foc pentru componentele sistemelor pentru controlul fumului sunt prezentate n continuare:

- etaneitatea la foc (E); - izolarea termic (I); - etaneitatea la fum (S); - durata stabilitii la temperatur constant (D); - durata stabilitii la curba temperatur-timp (DH); - funcionalitatea ventilatoarelor electrice pentru fum i cldur (F); - funcionalitatea mijloacelor pentru evacuare natural a fumului i cldurii (B). Clasele de performan la foc pentru componentele sistemelor pentru controlul fumului

(SR EN 13501-4-2007) sunt aplicabile: - conductelor sistemelor pentru controlul fumului monocompartimentat: E300, E600; - conductelor sistemelor pentru controlul fumului multicompartimentat: EI(30, 60, ...); - clapetelor pentru fum rezistente la foc monocompartiment: E600, E600S; - clapetelor pentru fum rezistente la foc multicompartiment: E, EI; - barierelor pentru fum: D600, DH; - ventilatoarelor mecanice pentru evacuarea fumului i cldurii: F200 120, F300 60, F400 90

120, F600 60, F842 30; - mijloacelor pentru evacuarea natural a fumului i cdurii: B300 30, B600 30.

4.4 Particularitile principalelor materiale pentru construcii n situaia incendiului

Generaliti

Sunt cunoscute influenele i consecinele distructive pe care le are incendiul asupra construciilor i echipamentelor. Oricare ar fi materialele din care sunt executate, n situaia incendiului, ele sunt solicitate suplimentar, comparativ cu situaia normal a exploatrii, i aceste solicitri sunt avute n vedere la verificarea elementelor pentru construcii. Aproape toate construciile, prin materialele din care sunt executate, sunt afectate, mai mult sau mai putin, de incendiu.

Experiena demonstreaz c elementele pentru construcii i pierd capacitatea portant din cauza temperaturilor ridicate ce se produc pe perioada desfurrii incendiului (distrugeri locale, modificri ale parametrilor termo-mecanici, transformri structurale etc.).

Un efect negativ asupra materialelor i elementelor pentru construcii l are i folosirea neraional a apei la stingerea incendiilor care poate conduce, n final, i la prbuirea lor (prin scderea capacitii portante, mai ales n condiiile (unde este cazul) existenei procesului fizico-chimic de deshidratare-rehidratare, i prin ncrcarea suplimentar).

n timpul stingerii incendiilor nu este recomandabil s se stropeasc cu ap, pentru a fi rcite, elementele pentru construcii realizate cu materiale anorganice (piatra, betonul), pentru c la suprafaa acestora are loc o variie brusc a temperaturii care conduce la apariia fisurilor i, ulterior, la desprinderea straturilor superficiale (n grosime de 3 cm ... 4 cm i mai mult). Acesta poate fi i cazul planeelor din beton armat care, n unele situaii, pot prezenta fisuri pe toat grosimea lor.

Din acest motiv, la stingerea unui incendiu, rcirea elementelor pentru construcii trebuie s se fac uniform i treptat; spre exemplu, la nceput, cnd elementul structural este nclzit la temperatura provocat de incendiu, rcirea se va face ncet cu spum sau ap n cantiti mici i, ulterior, dup reducerea temperaturii la 3500C ... 5000C, se poate utiliza apa pentru rcire n cantiti mari, sub form de jet, ploaie sau pulverizat.

Un efect suplimentar al utilizrii neraionale a apei poate fi cel al suprancrcrii unor elemente structurale din construcie cu aceasta, cum ar fi planeele aflate ntr-o configuraie care s rein apa n cantiti mari (fr posibilitatea de scurgere a acesteia).

89

4.4.1 Zidria i materialele constituente

Zidria cu blocuri din piatr. Piatra natural, material tradiional pentru construcii (poate cel mai vechi, din perspectiva primelor adposturi umane, peterile), alturi de cea artificial (granitul, calcarul, betonul, azbestul, materialele ceramice etc.), considerate incombustibile, dei s-ar prea c nu sunt influenate de variaia temperaturii cnd aceasta are valori mari, n cazul incendiilor, la nivelul materialului au loc diverse procese care duc la scderea rezistenei i degradare. Astfel, dac dup aciunea temperaturilor ridicate se secioneaz un stlp din piatr, se poate constata c partea cea mai cald este spre exteriorul acestuia pe o adncime de ordinul centimetrilor (stratul superficial), temperatura scznd mult cu adncimea (msurat spre interiorul stlpului). Efectul este dilatarea prii nclzite n raport cu miezul, mai rece, care se opune; rezultatul este apariia forfecrii la limita interioar a stratului superficial i desprinderea acestuia de pe elementul pentru construcii; acest fapt depinde esenial de caracteristicile materialului constitutiv al elementului, spre exemplu viteza desprinderii stratului superficial este mai mare cu ct rezistenele mecanice ale materialului sunt mai sczute (comportare defavorabil n situaie de incendiu).

Zidria cu blocuri din ceramic. Acest proces apare i n cazul blocurilor ceramice (crmizilor), dar temperatura la care apare procesul desprinderii stratului superficial este mult mai mare (materialul constitutiv este argila vitrifiat). Datorit procesului tehnologic prin care se obine, crmida obinuit din argil, supus la temperaturi de pn la 7000C ... 9000C pe o singur fa, se comport bine n condiiile incendiului (degradarea acesteia se produce n jurul temperaturii de 10000C).

Elementele ceramice din argila ars, destinate realizrii zidriilor, se ncadreaz n euroclasa de reacie la foc A1 i sunt practic incombustibile. S-a constatat c pereii avnd 38 cm din crmid pot rezista la foc aproximativ 180 de minute i cei avnd 30 cm grosime fac fa cu succes focului 120 de minute. Aadar, rezistena mecanic, capacitatea portant, etaneitatea i izolarea termic a elementelor pentru constructii sunt asigurate n cazul expunerii la incendiu, iar elementele ceramice, datorit componentelor naturale, nu eman gaze nocive sau fum.

Zidria cu blocuri din BCA. Blocurile din BCA (beton celular autoclavizat) sunt realizate din materii prime naturale, pur minerale, i se ncadreaz n clasa reaciei la foc A1. Aceasta nseamn c materialul este incombustibil i neinflamabil, constituind o barier mpotriva extinderii focului. Exist blocuri pentru zidrie a cror rezisten la foc ajunge la 120 minute pentru perei avnd 15 cm grosime. n consecin, nu apar fisuri n material, rosturile i mbinrile rmn intacte, iar dilatarea blocurilor este minim. Pe lng faptul c sunt materiale ecologice, blocurile din zidarie, avnd calitate superioar, nu eman fum i nu produc gaze nocive n timpul arderii.

4.4.2 Betonul

Betonul, piatr artificial (combinaie de ciment, agregat i ap) care ocup un loc aparte n ponderea materialelor pentru construcii, n condiiile incendiului se degradeaz prin exfoliere i despicare, precum i prin reducerea semnificativ a rezistenei materialului datorit temperaturii excesive. Prin exfolierea betonului cauzat de foc (la temperaturi de 4000C ... 5000C), armtura poate s fie descoperit i, din cauza supranclzirii, va pierde din rezisten i elasticitate. Despicarea poate s apar cnd vaporii din interiorul betonului (datorai umiditii) i mresc volumul, producndu-se, mai nti, fisurarea i, ulterior, dislocarea unor buci din material. De asemenea, despicarea poate s apar, din cauza dilatrii termice, la o suprafa exterioar a unui element comprimat (cazul stlpilor, pereilor structurali sau elementelor structurale precomprimate).

Efectul temperaturii ridicate asupra rezistenei betonului este mic i neglijabil sub 2500C, dar peste 3000C se pot pune n eviden pierderi apreciabile ale rezistenei. Betonul supranclzit,

90

n cazul unui incendiu, sufer o pierdere privind rezistena la compresiune, care continu s scad i n cursul rcirii. Dac temperatura nu depete 3000C, n mare msur rezistena se restabilete. Betonul nclzit la sub 5000C se rehidrateaz n timpul rcirii i, treptat, redobndete cea mai mare parte a rezistenei iniiale (aproximativ 90%); n cazul temperaturii de scurt durat, va avea loc o revenire lent la rezistena iniial.

Altfel spus, sub aciunea temperaturilor ridicate, betonul i pstreaz rezistena mecanic pn la aproximativ 6000C; peste 8000C, betonul pierde 70% ... 80% din rezistena mecanic iniial.

Umiditatea betonului este cel mai important factor care influeneaz comportarea la temperaturi ridicate. Astfel, pierderea rezistenei la temperatur ridicat este mai mare la betonul umed (saturat cu ap) dect la betonul uscat.

Betoanele mai slabe sufer o pierdere a rezistenei mai mic fa de betoanele mai rezistente; 4000C constituie o limit superioar pentru betoane, deoarece betonul supranclzit pe o durat semnificativ se va deteriora n timpul rcirii care urmeaz n aer liber.

Cu creterea temperaturii, betonul i schimb i culoarea; astfel, la aproximativ 3000C devine roz, la 5000C ... 6000C devine gri (i friabil) iar la 12000C devine galben (cu suprafa fisurat, adic sinterizeaz).

Armturile (din oel) din betonul precomprimat vor pierde aproximativ 20% din rezisten la 3000C i nu revin la rezistena iniial n timpul rcirii.

Sub aciunea focului, partea expus a elementului se dilat mai mult dect partea opus a acestuia, conducnd la o curbare a elementului. Rezistena la ntindere a betonului i a armturii situate pe partea seciunii expus la foc scade cu creterea temperaturii; cnd rezistena oelului, sub efectul temperaturii ridicate, scade pn la valoarea efortului/solicitrii din armtur (rezultat al ncrcrilor), se produce cedarea din ncovoiere.

4.4.3 Oelul

Construciile din metal, n situaia incendiului, se nclzesc foarte repede, ajungnd pn la temperaturi critice. Studiul proprietilor mecanice ale oelurilor (i n general, a metalelor cum este i aluminiul) constituie o problem important att din punctul de vedere al comportrii lor n condiiile incendiului ct i din cel al utilizrii la instalaiile care funcioneaz la temperaturi ridicate. Spre exemplu, n cazul oelurilor obinuite, utilizate la construcii, rezistena mecanic crete cu temperatura pn la aproximativ 2500C, dup care, dac aceasta crete n continuare, se reduce (la 5000C cu 50% i la 6000C cu 70% ... 80%); n consecin, oelul neprotejat poate fi utilizat n condiii sigure (fr pierderi semnificative privind modulul de elesticitate i rezistena materialului) pn la aproximativ 4000C, la temperaturi ajungnd la aproximativ 6000C devenind inutilizabil din cauza deformaiilor mari, chiar i sub greutatea proprie.

Rezistenele mecanice ale oelului sunt diminuate de creterea temperaturii i datorit transformrilor de la nivelul reelei cristaline: la aproximativ 7000C, oelul cu coninut redus n elementele alierii trece din ferit (cu sistemul cristalinizrii cubic centrat) n austenit (cu sistemul cristalinizrii cubic cu fee centrate) i la aproximativ 15000C oelul nu este dect o soluie lichid de carbon n fier (tabelul 4.3).

Transformrile structurale atrag modificri ale proprietilor mecanice. Astfel, creterea temperaturii are ca efect reducerea rezistenei la forfecare (care antreneaz o majorare a alungirii i striciunii la rupere), precum i reducerea rezistenei la ntindere i a limitei elasticitii (concomitent).

Temperatura critic (numit i temperatura cedarii) corespunde momentului n care capacitatea portant a elementului structural metalic (la acest temperatur) devine egal cu efortul/solicitarea (rezultat al ncrcrilor) de la nivelul acestuia. Temperatura critic la elementele pentru construcii metalice este, tradiional, aproximativ 5500C, dar poate atinge i

91

valori mai mari, 7000C ... 8000C, funcie de modul rezemrii i ncrcrii elementului structural (stlp, grind paneu etc.).

Tabelul 4.3 Temperatura de topire a unor metale i aliaje (S. Calot i colectivul, 2009) Nr crt.

Metalul Temperatur topire (0C)

Nr crt.

Metalul Temperatur topire (0C)

1 staniu (cositor) 232 7 bronz 1000 2 plumb 327 8 aur 1064 3 zinc 419 9 cupru 1083 4 aluminiu 659 10 font 1200 ... 1350 5 alam 900 11 nichel 1462 6 argint 961 12 fier 1530

4.4.4 Lemnul

Lemnul este unul din cele mai vechi i mai folosite materiale din lume, cu multe avantaje ca i material pentru construcii. Lemnul este un material natural (combinaie de polimeri naturali cu greutate molecular mare: 25% semiceluloz, 50% celuloz i 25% lignin), neomgen i anizotrop, curat, uor de folosit, rezistent i cu o greutate specific relativ mic. Majoritatea esenelor lemnului sunt uor la mbinat (prin cuie, adezivi sau alte tipuri de conectori), la vopsit sau tratat, fiind dintotdeauna unul dintre materialele principale pentru construcii.

Comparativ cu metalul, lemnul se comport mai bine n timpul unui incendiu. Cnd este expus la foc, un element structural din lemn i pstreaz capacitatea portant un timp mai ndelungat dect metalul. Un element din metal nepotejat i pierde repede capacitatea i cedeaz n urma ncrcrilor, n timp ce lemnul i pierde capacitatea portant treptat, odata cu micorarea seciunii ca urmare a carbonizrii.

Proprietile lemnului (mai ales cele termice) sunt influenate de temperatur, densitate (300 kg/m3 ... 800 kg/m3), coninutul umiditii (fiind un material higroscospic), orientarea fibrelor i compoziia chimic.

La aproximativ 1100C are loc deshidratarea, care influeneaz viteza carbonizrii (lemnul ud i dens conduce la reducerea vitezei carbonizrii, aproximativ 2,5 cm/or, iar cel uscat la mrirea vitezei carbonizrii, dublnd-o) i ncepe degajarea substanelor volatile; ctre 1500C, lemnul capt o culoare glbuie i degajarea volatilelor se intensific, pentru ca apoi, pn la aproximativ 2100C, s devin maroniu.

La aproximativ 2000C, lemnul ncepe s se termodegradeze, genernd substane volatile inflamabile (constituenii lemnului genereaz volatile dup cum urmeaz: la 2000C 2600C semiceluloza, la 2400C 3500C celuloza i la 2800C 5000C lignina) care se aprind n aer.

La peste 3000C, structura fizic este afectat mai nti la suprafa, unde apar fisuri n crbune, perpendicular pe fibr, favoriznd degajarea volatilelor i, apoi, lrgirea acestora; la aproximativ 3500C, lemnul este transformat n crbune, cu o densitate aproximaiv uniform.

La 4000C 4500C, parte din lemn se transform n crbune, proporia fiind 15% 20% (majoritatea provenind din coninutul ligninei).

Lemnul, n situaia incendiului, nu se va aprinde pna la temperatura de 2500C. Odat aprins, de obicei se carbonizeaz la exterior cu 0,64 mm/minut vitez medie, i asta n cazul unui incendiu sever. Crbunele rezultat reuete s izoleze n continuare elementul structural din lemn, fcnd ca limita expunerii s poat crete.

n cazul elementelor din lemn lamelar, dupa 30 de minute de foc doar 19 mm din seciune este carbonizat, lsnd cea mai mare parte din seciune intact.

92

n U.S.A., elementele din lemn lamelar sunt larg acceptate ca una dintre cele mai eficiente i puin costisitoare ci pentru ndeplinirea criteriilor rezistenei la foc, normate prin codurile de practic.

4.4.5 Sticla utilizat la ferestre

Mrimea incendiilor este limitat i de cantitatea oxigenului disponibil. n majoritatea cazurilor, cantitatea oxigenului dintr-o camer vine, n mare msur, prin uile i ferestrele deschise sau neetane i, ntr-o mic msur prin sistemul ventilrii (golurile construciei).

ntr-un incendiu se ntmpl ca ferestrele nchise anterior s fisureze i s crpe. Evoluia incendiului poate fi influenat de spargerea ferestrelor; astfel, devine de interes dac i cnd sticla se va sparge, n special la ferestrele tip termopan.

Exist cel puin dou situaii tipice de expunere la cldur a sticlei implicate n incendii: - fereastr expus la nclzire pe o singur fa, caz n care temperatura local a gazelor i

cea radiant sunt destul de apropiate, spargerea geamurilor prin oc termic avnd loc la o diferen de temperatur de aproximativ 700C ntre faa cald i cea rece;

- fereastr expus unui incendiu din exterior, caz n care diferena la expunere ntre partea de sus i partea de jos a ferestrei poate fi relativ mic; nclzirea este, de obicei, datorat radiaiei (temperatura local a gazelor poate fi apropiat de cea a mediului nconjurtor, din moment ce fereastra nu este splat de flcri n mod direct i exist un flux convectiv care rcete n lungul ferestrei).

La aproximativ 7000C, sticla prezint uoare deformri, la aproximativ 8000C deformrile se amplific i marginile vii se rotunjesc, pentru ca apoi, la aproximativ 8500C, s apar primele semne ale topirii sticlei, aceasta topindu-se efectiv la aproximativ 9000C, cnd se formeaz topituri ce se solidific n timp.

S-a identificat faptul c marginea protejat a sticlei joac rolul predominant n controlul fisurrii (Keski-Rahkonen).

Rezistena la foc a unei ferestre este influenat, n principal, de comportamentul geamurilor la temperaturi ridicate. Rezistena la foc a unei ferestre cu cadru din PVC este, n general, mai mare dect cea a ferestrelor cu cadre din lemn. Materialele din PVC au proprieti bune la foc i ramele din PVC ale ferestrelor ofer o performan satisfctoare la incendii, n comparaie cu alte materiale.

Exist o teorie pentru estimarea apariiei primei fisurri la geamuri, dar nu este relevant pentru ventilaia incendiului, fiind foarte dificil s se prevad cnd se va sparge sticla, ntr-o situaie a unui incendiu real. Exist factori, cum ar fi dimensiunile ferestrei, tipul cadrului, grosimea sticlei, defectele sticlei i gradientul vertical al temperaturii, care au un efect considerabil asupra momentului n care se va sparge sticla.

Geamurile fumurii sau cele cu panouri pentru insecte cresc cu aproximativ 21% fluxul de cldur necesar fisurrii. Aceste informaii pot fi utile n estimarea riscului aprinderii n interiorul unei cldiri de la radiaiile exterioare.

Ferestrele duble sau triple rezist mult mai mult ntr-un incendiu fr a se sparge. Astfel, la o fereastr dubl, radiaiile transmise prin primul ochi al sticlei sunt transmise numai n regiunile spectrale unde cel de-al doilea ochi al sticlei nu le absoarbe. Consecina este c cel de-al doilea ochi al sticlei nu este nclzit ca primul ochi al sticlei care este n continuare supus nclzirii. Acest aspect conduce la faptul c cel de-al doilea geam niciodat nu se va sparge ntr-un incendiu de scurt durat. Rezultate experimentale confirm acest raionament: au fost expuse dou tipuri de ferestre duble ntr-o camer incendiat (cu geam din sticla avnd 6 mm grosime), temperatura n camer ajungnd la aproximativ 7500C, i nici un geam nu s-a spart (Shields, Silcock i Hassani).

93

n general, cercetrile studiaz geamurile cu grosimi avnd 6 mm, demonstrnd c se pot sparge dup 7 minute, prin expunere la cldur radiant cu un flux de 23 kW/m2 (aproximativ 7700C).

Geamuri cu sticl foarte groas se folosesc n multe cldiri comerciale. Exist felurite ochiuri din sticl rezistente la foc. Cele tradiionale sunt cele armate cu

srm. n prezent, multe ochiuri din sticl rezistent la foc nu sunt cu fir din srm, acestea fiind, de obicei, structuri multistrat care includ straturi polimerice intermediare.

Ferestrele din material plastic (policarbonat) sunt, deseori, utilizate la vehicule pentru transport i la cldirile colilor.

Spargerea geamurilor este influenat i de materialul cadrului ferestrei; astfel s-a constatat (Mowrer) c, la ferestrele cu cadru din policlorur de vinil, rama are tendina s cedeze nainte de a se sparge geamurile. Cedrile cadrelor din policlorur de vinil au fost observate cnd fluxurile cldurii au crescut de la 8 kW/m2 la 16 kW/m2. De aemenea, s-a constatat c sticla nrmat n cadre din aluminiu a prezentat o fisurare mult mai trzie dect geamurile tradiionale cu cadru din lemn (McArthur).

Bibliografie

1. C. Zamfir, t. Vintil, S. Calot, I. Voiculescu, Securitatea la incendiu n reglementrile europene i romneti, Editura FAST-PRINT, Bucureti, 2004. 2. Elena Axinte, Elemente compuse oel-beton (suport de curs), Iai, 2010. 3. F. Vielaru, Contribuii privind evacuarea fumului i persoanelor din cldiri etajate pentru birouri (tez de doctorat), Universitatea Tehnic Gh. Asachi din Iai, 2011. 4. S. Calot, G. Temian, V. tiru, G. Duduc, I. P. Golgojan, Manualul, pompierului, Editura Imprimeriei de Vest, Oradea, 2009. 5. V. Moisuc, Comportarea la foc a principalelor elemente de construcii (lucrare master), Universitatea Tehnic Gh. Asachi din Iai, 2011. 6. Institutul Naional de Cercetare n Constructii i Economia Constructiilor, Bucureti-Filiala Cluj Napoca Durabilitatea elementelor i structurilor de beton precomprimat, (www.incerc-cluj.ro). 7. T. Pamfil, I. Popescu, V. Neagoe, t. Ciuc, Manualul pompierilor, Redacia publicaiilor pentru construcii, 1972. 8. ***, Hotrrea Guvernului nr. 622/2004 privind stabilirea condiiilor de introducere pe pia a produselor pentru construcii, Bucureti, 2004. 9. ***, Legea nr. 10/1995 privind calitatea n construcii (actualizat), Bucueti, 1995. 10. ***, Normativ de Siguran la foc a construciilor, indicativ P 118-99, ediia II-a, I.P.C.T. SA, Bucureti, 1999. 11. ***, Ordinul nr. 1822/394 din 7.10.2004 pentru aprobarea Regulamentului privind clasificarea i ncadrarea produselor pentru construcii pe baza performanelor de comportare la foc (actualizat), Bucureti, 2004.

94