Płyty gipsowo-kartonowe a odporność ogniowa. Zalecenia wykonawcze do ścian z płyt g-k

Obecnie płyty gipsowo-kartonowe najczęściej są wykorzystywane do wykonywania ścian działowych na lekkim szkielecie stalowym i sufitów podwieszanych. Klasę odporności ogniowej i stopień rozprzestrzeniania ognia ścian działowych należy dostosować do klasy odporności pożarowej budynku.

Jeszcze niedawno płyty gipsowo-kartonowe były substytutem tynku mokrego i głównie używane jako okładziny ścian wznoszonych metodami tradycyjnymi. Obecnie płyty gk najczęściej są wykorzystywane do wykonywania ścian działowych na lekkim szkielecie stalowym i sufitów podwieszanych. Nieco rzadziej niż kilka lat temu z płyt wykonuje się okładziny ścian murowanych. Jednak najrzadziej ten materiał jest używany do wykonywania ogniochronnych obudów elementów nośnych budynków (słupów i podciągów stalowych, żelbetowych i drewnianych).

Odporność ogniowa płyt gipsowo-kartonowych

Klasę odporności ogniowej i stopień rozprzestrzeniania ognia ścian działowych należy dostosować do klasy odporności pożarowej budynku. Klasy budynków są określone w Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, dział IV Bezpieczeństwo pożarowe. W budynkach klas D i E ściany działowe muszą być wykonane co najmniej jako słabo rozprzestrzeniające ogień (SRO). Nie określono jednak wymagań dotyczących odporności ogniowej tych ścian. Ściany działowe w budynkach kategorii zagrożenia ludzi ZL II (przeznaczone przede wszystkim do użytku ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się, takie jak szpitale, żłobki, przedszkola, domy dla osób starszych) powinny być wykonane jako nierozprzestrzeniające ognia (NRO).

W budynkach klas od A do C ściany działowe muszą być klasyfikowane jako nierozprzestrzeniające ognia; dodatkowo ich klasa odporności powinna wynosić:

• dla budynków klasy C - EI 15,
• dla budynków klasy B - EI 30,
• dla budynków klasy A - EI 60

Jak ustala się klasę odporności ogniowej?

Klasę odporności ogniowej elementów budynków ustala się na podstawie trzech podstawowych kryteriów: izolacyjności (I), szczelności (E) i nośności przegrody (R). Sufity podwieszane muszą spełniać wszystkie te kryteria, czyli muszą mieć klasę REI (określa ona, jak długo elementy nośne spełniające funkcje oddzielające zachowują nośność, szczelność i izolacyjność ogniową), natomiast ściany działowe muszą mieć klasę EI (określa ona, jak długo elementy nienośne zachowują szczelność i izolacyjność ogniową).

Odporność ogniowa - definicja

Odporność ogniowa (pożarowa) to zdolność elementu budynku do spełniania określonych wymagań w warunkach odwzorowujących przebieg pożaru.

Miarą odporności ogniowej przegrody jest wyrażony w minutach czas - liczony od momentu rozpoczęcia działania ognia na przegrodę do chwili osiągnięcia przez nią jednego z trzech kryteriów:

• nośności ogniowej (R) - jest to stan, w którym element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać swoją funkcję, następuje wyczerpanie nośności (gwałtowne zniszczenie) lub przekroczenie dopuszczalnych odkształceń lub przemieszczeń;
• izolacyjności ogniowej (I) - jest to stan, kiedy element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać funkcję bezpiecznego oddzielenia pomieszczeń na skutek osiągnięcia na powierzchni nienagrzewanej zbyt wysokiej temperatury, czyli w momencie, kiedy jej temperatura wzrośnie o 140oC ;
• szczelności ogniowej (E) - jest to stan, w którym element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać funkcje bezpiecznego oddzielenia pomieszczeń na skutek pojawienia się ognia na powierzchni nienagrzewanej lub pojawienia się pęknięć przegrody, którymi przedostają się gorące gazy (mogą one spowodować zapalenie się materiału łatwopalnego).

Klasy odporności ogniowej - Euroklasy

Spójny system tzw. Euroklas (obowiązują w krajach UE), które jednoznacznie opisują w klasyfikacji podstawowej materiały budowlane ze względu na:

• ilość i szybkość wydzielania energii podczas spalania;
• czas do zapalenia wyrobu przy kontakcie z płomieniem;
• szybkość i zasięg rozprzestrzeniania płomieni.

Euroklasa wyrobu, czyli klasyfikacja reakcji na ogień określa czy i jak szybko pali się materiał budowlany lub element konstrukcji budowlanej i ile energii przy tym wytwarza. Badania reakcji na ogień przeprowadzane są na podstawie normy PN-EN 13501-1.

A1 i A2 to najwyższe, najlepsze klasy obejmujące najbezpieczniejsze - niepalne wyroby z wełny mineralnej. Klasa B obejmuje wyroby o nieco gorszych parametrach, które nie ulegają rozgorzeniu podczas badania referencyjnego RCT (Room Corner Test).

Klasy C, D, E obejmują te materiały, które ulegają rozgorzeniu w określonych warunkach i czasie.

Wyroby łatwopalne, dla których nie określa się żadnych wymagań, zostały zakwalifikowane do klasy F.

Wszystkie stosowane w Polsce materiały budowlane oznaczone według klasyfikacji europejskiej.

Klasyfikacja A2 dla płyt gipsowo kartonowych jest uwarunkowana odpowiednią grubością płyt (musi być ≥9,5 mm). W przestrzeni ścian czy sufitów mogą być używane tylko materiały izolujące niepalne, a waga powierzchniowa kartonu może wynosić maksymalnie 220 g/m².

Płyty gipsowo-kartonowe a zalecenia wykonawcze

Bardzo specyficzne zachowanie się gipsu w procesie podgrzewania jest znane od dawna i wykorzystywane w ochronie przeciwogniowej budynków. Minerał ten jest uwodnionym w procesie krystalizacji siarczanem wapnia. W czasie pożaru pochłania duże ilości ciepła potrzebnego do odparowania związanej krystalicznie wody. Wysokie ciepło parowania wody angażuje energię cieplną potrzebną do zmiany stanu skupienia, z cieczy w gaz, dzięki czemu temperatura gipsu utrzymuje się w granicach 100 do 110 ^oC. Oczywiście czas, w którym temperatura gipsu jest utrzymywana w tym zakresie, zależy od natężenia strumienia dostarczanej energii cieplnej oraz od masy podgrzewanego materiału. W momencie, kiedy nastąpi już dehydratacja wszystkich kryształów, temperatura gipsu, który teraz ma znikomą wytrzymałość mechaniczną, zaczyna ponownie wzrastać - wprost proporcjonalnie do ilości dostarczanego ciepła.

W praktyce budowlanej wykonuje się przegrody i osłony ogniowe z różnych specjalnych materiałów, których głównym składnikiem jest gips. Są to najczęściej płyty, ale spotyka się również gipsowe wyprawy tynkarskie. Spośród szerokiego wachlarza budowlanych płyt ogniochronnych płyty gipsowo-kartonowe o podwyższonej odporności na działanie ognia (oznaczane symbolem F i "FH2) są materiałem najtańszym.

Niska cena oraz coraz większa wiedza na temat systemów suchej zabudowy z wykorzystaniem płyt gipsowo-kartonowych coraz częściej wykonuje się ścianki, które pełnią rolę przegrody o określonej odporności ogniowej. Równocześnie odpowiednio wykonana obudowa z płyty gipsowo-kartonowej pozwala na uzyskanie odporności ogniowej szybów windowych, szachów instalacyjnych i elementów nośnych budynku wykonanych z drewna lub stali.

Norma europejska EN 13381 A – 4 uwzględnia m.in. systemy biernych zabezpieczeń przeciwpożarowych konstrukcji stalowych oraz określa metodykę badań ich wpływu na odporność ogniową. W przypadku ścian nienośnych wewnątrz odcinka pożarowego lub stropów podwieszanych jest wymagana jednolitość i właściwości izolacyjne - stan graniczny EI(t). W przypadku słupów wymagana jest wytrzymałość i stabilność - stan graniczny R(t). Dla ścian nośnych wymagana jest wytrzymałość, jednolitość i właściwości izolacyjne, a więc REI(t). Czas (t) podaje się w minutach, a oznacza to, że stan graniczny lub jego kombinacja nie zostanie osiągnięta wcześniej niż przed podaną wartością t.

Ściany działowe z płyt g-k

Ściany działowe z płyt gk, które równocześnie są pionowymi przegrodami ogniowymi, wymagają stosunkowo najmniej zmian w porównaniu ze ścianami, które nie muszą być ogniochronne.

Ściany te buduje ruszt z cienkościennych profili stalowych (z ocynkowanej blachy stalowej o grubości 0,6 mm) pokryty obustronnie płytami g-k. Ruszt jest wykonany z ułożonych poziomo i zamocowanych do podłogi i stropu profili "U" oraz z profili "C", rozstawionych co 60 cm, przebiegających pionowo i wsuniętych pomiędzy półki profili "U". Profile "U" i "C" nie są bezpośrednio ze sobą połączone. Na rynku dostępne są profile o wysokości 50, 75 i 100 mm.

Tak wykonany ruszt jest pokrywany płytami g-k. Są one mocowane do profili specjalnymi blachowkrętami. Przy dwuwarstwowym kryciu płyty g-k należy ustawiać tak, aby styki w pierwszej warstwie były przesunięte o 60 cm w stosunku do styków drugiej warstwy. Spoiny pomiędzy płytami wypełnia się gipsem szpachlowym, w którym zatopiona jest taśma zbrojąca z włókna szklanego (lub w postaci fizeliny czy też samoprzylepnej siateczki). Przestrzeń pomiędzy płytami g-k najczęściej wypełnia się wełną mineralną, która ma poprawić izolacyjność akustyczną. W ścianach ogniowych należy stosować skalną wełnę mineralną.

Sufity podwieszane z płyt gipsowo-kartonowych

Sufity podwieszane z płyt gipsowo-kartonowych stanowią bardzo skuteczną osłonę ogniową stropu, pod którym są zamocowane. Dotyczy to oczywiście sytuacji, kiedy źródło ognia jest zlokalizowane pod sufitem. Sufity podwieszane mogą być także traktowane jako samodzielna przegroda ogniowa. W zależności od miejsca powstania pożaru mogą one chronić instalacje przebiegające w przestrzeni między stropem a sufitem (kiedy źródło ognia jest w pomieszczeniu pod tym sufitem) lub chronić pomieszczenie (kiedy pożar wybuchnie w przestrzeni między sufitem a stopem). Konstrukcja sufitów podwieszanych, które równocześnie stanowią przegrody ogniowe stropów, jest inna od stosowanej w wersji dekoracyjnej. W przypadku ścian te różnice nie są duże.

W czasie pożaru sufit nagrzewa się zdecydowanie szybciej niż ściana. Jego warunki pracy w ogniu są dużo gorsze. Jeżeli sufit ma być traktowany jako osłona ogniowa, to do mocowania wieszaków w stropie nośnym należy stosować tylko kotwy metalowe z możliwością kompensacji średnicy otworu w betonie. Kotwy muszą mieć także certyfikat zgodności z aprobatą techniczną. W takim rozwiązaniu należy stosować wieszaki z przedłużaczem noniuszowym, a nie z elementem rozprężnym i prętem montażowym. Profile przyścienne UD 27/28/27 powinny być mocowane do ścian metalowymi kołkami.

Do spoinowania należy używać gipsu szpachlowego (a nie gotowej masy szpachlowej) i taśmy z włókna szklanego (fizeliny lub siatki). Styki płyt przy kryciu wielowarstwowym muszą być przesunięte względem siebie zarówno wzdłuż, jak i w poprzek płyty g-k. Określając klasę odporności ogniowej sufitu należy zawsze znać konstrukcję stropu nad sufitem (na ogół ocenia się odporność ogniową zestawu sufit-strop, a nie samego sufitu) oraz najmniejszą odległość płyt g-k od elementów nośnych stropu.

Ściany i sufity podwieszane ogniochronne - wskazówki dla wykonawcy

1. Konstrukcja ściany lub sufitu podwieszanego musi być wykonana wyłącznie z materiałów dopuszczonych do obrotu (na podstawie świadectwa zgodności z normą lub aprobatą techniczną)

2. Obwodowe krawędzie konstrukcji ścian i sufitów muszą być szczelne ogniowo (w pokryciu płytami g-k wszystkie szczeliny krawędziowe należy wypełnić masą gipsową).

3. Styki wszystkich warstw płyt należy wypełnić gipsową masą szpachlową, a spoiny zewnętrznej warstwy płyt wzmocnić taśmą z włókna szklanego. Przy stosowaniu płyt o krawędzi KPO oraz przy użyciu, oraz specjalnej masy szpachlowej nie należy stosować taśmy.

4. Każde przejście instalacji przez ścianę lub sufit musi mieć odporność ogniową nie mniejszą niż przenikana przegroda.

5. Długość profili-słupków CW w ścianach powinna być mniejsza o 10 mm niż wynosi odległość pomiędzy stropem i wylewką podłogową.

6. Jako wypełnienie konstrukcji ścian zaleca się stosowanie wełny kamiennej o gęstości pozornej > 35kg/m³.

7. Wszystkie otwory w powierzchni płyt ściany lub sufitu muszą być odpowiednio zabezpieczone ogniowo (puszki elektryczne, wnęki na lampy, klapy rewizyjne itp.)

8. W sytuacji, kiedy spodziewane ugięcie stropu przekracza 10 mm, należy na styku ściany ze stropem wykonać przesuwany przegub o takiej samej odporności ogniowej jak ściana.

9. Przy ścianach wyższych niż 3 metry należy stosować podpórki pod wełnę wykonane z poziomych odcinków profili UW, co zapobiegnie jej zsuwaniu.

10. W przypadku konieczności montażu drzwi pożarowych zawsze należy przeanalizować konstrukcję ich mocowania w ścianie, z uwzględnieniem ciężaru skrzydła drzwiowego.

11. Przy wykonywaniu sufitów ogniochronnych rozstaw profili montażowych (dolnych) nie może być większy niż 40 cm, a montaż płyt g-k musi być wykonywany wyłącznie w tzw. układzie poprzecznym ( profile są prostopadłe do osi płyt).

12. W sufitach odpornych ogniowo stosuje się wyłącznie wieszaki noniuszowe, z możliwością bocznego mocowania wkrętami do profili CD.

13. W konstrukcji sufitów podwieszanych przy montażu rusztu z profili CD należy uwzględnić ich rozszerzalność cieplną podczas wysokich temperatur pożarów.

14. W przypadku konieczności pozostawienia otworów rewizyjnych należy stosować tylko takie klapy rewizyjne, których odporność ogniowa nie jest mniejsza od odporności ogniowej ściany czy sufitu.