В далеком 2015 году, финский инженер Яако Салминен, озадачился проблемой отсутствия практики и руководства по ремонту панелей CLT после пожара. Что и стало целью его дипломной работы, а именно изучение методов ремонта CLT (поперечно–клееной древесины) и оценка экономической эффективности различных методов. Отправной точкой диссертации стало отсутствие документально подтвержденного исследования реконструкции конструкций CLT, и эксперты в этой области не знают наверняка, как эти методы будут работать на практике. Цель работы - дать общие инструкции по устранению повреждений CLT, чтобы при необходимости можно было найти необходимую информацию.
Эксперименты проводились частично в лаборатории строительных технологий Университета прикладных наук Кюменлааксо, а частично в собственном помещении исследователя. Панели CLT для испытаний были приобретены на заводе Stora Enso в Хартоле, а необходимые инструменты были предоставлены самим исследователем или взяты напрокат. Работа включала в себя наблюдения за поведением деревянных элементов конструкции в условиях пожара и повреждения водой, а также изучение различных способов ремонта.
Дорогие читатели, далее будет представлен перевод часи текста исследования с финского языка на русский. Рекомендую дочитать до конца. Оригинал документа Вы найдете на нашем канале в telegram. Итак....
"Исследование показало, что плита CLT обладает высокой устойчивостью к воздействию огня и воды. Однако возможные проблемы вызваны ростом микробов в закрытых конструкциях, а также сложностями и высокой стоимостью замены элементов в случае необходимости. Испытания на огнестойкость показали хорошие результаты при обработке поверхности, но оказалось, что устранить запах дыма из конструкции чрезвычайно сложно.
В исследовании рассматриваются свойства плиты CLT с точки зрения ремонтных работ, особенно в случаях повреждения от огня и воды. Отправной точкой исследования является изучение различных методов ремонта путем прогнозирования ущерба, вызванного, например, повреждениями от воды или огня, и степени повреждения. Плиты CLT были выбраны в качестве конструкционного материала для исследования, поскольку они становятся все более распространенными наряду с бетонными конструкциями при строительстве многоквартирных домов, но до сих пор нет документированной общедоступной информации о ремонте, связанном с восстановлением повреждений CLT. Данное исследование призвано послужить руководством для будущих мер по устранению ущерба и дать новые представления о решениях, которые уже работают в новом строительстве.
Поскольку CLT в основном используется в качестве материала для больших зданий, таких как многоквартирные дома, исследования также в большей степени сосредоточены на обследовании многоквартирных домов. В высотных зданиях степень повреждения водой и пожара более проблематична.
Автор исследования проработал около шести лет в сфере контроля ущерба от воды и пожаров в качестве сотрудника и на руководящих должностях. Основываясь на результатах проведенных автором тестов, тренингов и интервью с экспертами, целью было создать условия, аналогичные тем, которые существуют в соответствующих зонах воздействия. Затем была предпринята попытка восстановить поврежденные биоптаты, и, наконец, на практике было проанализировано действие различных методов, конечный результат и стоимость.
Я думаю, это хорошая идея. Экономическая эффективность была теоретически оценена на основе рабочей нагрузки, необходимого оборудования, отходов при демонтаже и скорости работ.
Плиты CLT представляют собой элементы из массива дерева, состоящие из взаимосвязанных слоев деревянных панелей. Плиты CLT собираются по тому же принципу, что и обычные конструкции из клееного бруса. В зависимости от применения, может быть 3, 5, 7 или 8 слоев (ламелей). Большинство ламелей являются несущими, а некоторые - горизонтальными. CLT - это прочный, компактный, жесткий и формоустойчивый строительный материал благодаря перекрестному склеиванию. Плиты CLT изготавливаются в виде больших пластин размером до 2,95 х 16 м, что обеспечивает быстрое и экономичное строительство и сводит к минимуму количество стыковых соединений между плитами. В процессе склеивания используются экологически чистые клеи, не содержащие формальдегидов. По сравнению с бетоном, деревянный элемент является более легким, что означает, что для его установки не требуется большой кран. CLT подходит для использования в качестве материала для конструкций стен, потолков и промежуточных перекрытий. CLT также подходит в качестве поверхностного материала, поскольку поверхность CLT может оставаться видимой как таковая. В Финляндии плиты CLT предварительно раскраиваются на заводе в соответствии с архитектурными планами заказчика. Превосходная жесткость CLT позволяет создавать высокие конструкции и большие проемы без дополнительного усиления жесткости.
Ущерб от пожара
В Финляндии ущерб от пожара чаще всего возникает в результате поломки электрооборудования или электропроводки, а также в результате неосторожного обращения с огнем. Степень ущерба от пожара в зданиях варьируется в зависимости от размера здания и масштабов пожара. При пожаре здание повреждается конструктивно, и даже небольшое количество дымовых газов и сажи может привести к изменению внешнего вида и возникновению проблем с запахом. При сильном пожаре водопроводные трубы часто ломаются, что приводит к значительному повреждению водой. Вода, используемая при тушении пожара, также приводит к тому, что конструкции становятся влажными.
При самых незначительных возгораниях может происходить так называемое тление, при котором в воздух выбрасывается небольшое количество сажи и горючих газов, даже если фактического возгорания нет. Пожар может локализоваться в пределах каждой комнаты, при этом сгорают почти все горючие материалы в помещении, но поскольку стены и проемы выдерживают воздействие тепла, в помещении заканчивается кислород, и огонь гаснет сам по себе. Часто в таких случаях в квартирах, построенных из бетона, требуется обновление покрытия. Если каркасные конструкции получили повреждения, профессионал должен проверить их долговечность и принять необходимые меры по укреплению.
Более крупные пожары обычно возникают в ситуациях, когда огонь получает кислород непосредственно из наружного воздуха, а тепла, выделяемого горящим материалом, достаточно для распространения огня на соседнее помещение, через отверстия или стены. Крупномасштабные пожары охватывают целые многоквартирные дома, и жилые дома, в частности, подвержены значительным повреждениям из-за их большого объема и плохой расчлененности. Степень повреждения мебели и конструкций, поврежденных в результате пожара, сильно варьируется в зависимости от материалов поверхности, времени возгорания и даже материала, из которого возгорается. В частности, пластмассы, жиры и химикаты при горении выделяют в воздух вредные соединения, и с отложениями сажи, вызываемыми ими, бороться сложнее, чем, например, с отложениями, вызываемыми сжиганием чистой древесины.
Когда температура древесины повышается до 100 градусов по Цельсию, химически несвязанная вода начинает испаряться. Термическое размягчение сухой древесины начинается примерно при 180 °C и достигает максимума при 320-380 °C. В этот момент начинают разрушаться связи лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы в древесине. Размягчение влажной древесины начинается раньше, до 100 °C. Температура воспламенения древесины зависит от того, как долго древесина подвергается воздействию тепла. Древесина обычно загорается при температуре 250-300 °C. Взрывное распространение огня происходит при температуре около 600°C.
Были проведены различные исследования по методам реконструкции зданий. Тесты проводились с использованием образцов, подвергшихся воздействию огня, дыма или воды. Образцы изготавливаются из 3–х слойных материалов Stora Enso CLT и Lei - kattu толщиной 120 мм и 80 мм и разделяются на кусочки размером примерно 0,5 х 0,5 м. Испытания, имитирующие возгорание, проводились на открытом воздухе по соображениям безопасности, а испытания на воздействие влаги и обработку поверхности проводились в строительной лаборатории kymenlaakson ammattikorkeakoulu.
Удаление отложений сажи и обугливания, а также восстановление повреждений от пожара
Существует множество различных методов удаления отложений сажи и обугливания с деревянных конструкций. Покрытия и различные маскирующие составы хорошо предотвращают воздействие сажи и тепла, поэтому основное внимание в данном исследовании уделяется обработке CLT без покрытия. Этот же метод может быть использован для изучения отложений сажи, которые накапливаются внутри зданий.
Практические испытания проводились путем воздействия на три заготовки. Для этого в месте горения дров поджигали древесину и перемещали испытуемые заготовки поближе к огню. Выдержку регулировали путем изменения расстояния и интенсивности возгорания (времени возгорания). По окончании выдержки образцы для испытаний охлаждали водой, в которую был добавлен смягчитель воды.
Результаты
Устранение последствий пожара.
- Бензопила с двигателем внутреннего сгорания
- Угловая шлифовальная машина и твердосплавный диск
- Плоскошлифовальные машины разного размера
- Компрессор и часы для очистки от соды, алкотестер
- Различная наждачная бумага
- Топор
- Нож.
- Молоток
Испытание на горение проводилось путем сжигания 3-х образцов панели толщиной 80 мм на площади около 0,5 квадратных метров. Образцы для испытаний были выбраны исходя из того, что их поверхность была достаточно хорошего качества, чтобы служить видимой конструкцией, такой как потолок. Испытуемые подвергались воздействию в течение периодов времени различной продолжительности, чтобы имитировать различные степени повреждения от пожара на большой площади. На пластине CLT было получено обугливание толщиной 5-20 мм.
Испытание на задымление было проведено аналогичным образом после испытания на горение, но испытуемые образцы были размещены значительно дальше от источника тепла, чем в предыдущем испытании.
К испытательному образцу были прикреплены 2 шурупа 6 x 120 и 2 шурупа 5 x 70, оцинкованные горячим способом, для проверки воздействия соединителей на древесину в случае пожара. Испытуемый образец был распилен по соединителям, чтобы легко определить влияние соединителя на горение древесины.
При распиливании было установлено, что влияние крепежа, добавленного к панели, на горение древесины было очень незначительным (обугливание крепежа увеличивалось менее чем на 1 мм), и в дальнейшем изучении влияния крепежа не было необходимости. Однако шляпка самореза сильно пострадала от перегрева, а нижняя часть была явно отогнута в сторону. Это значительно усложнило извлечение самореза из конструкции. В условиях реального пожара, когда температура значительно выше, чем при испытаниях, извлечь соединители из конструкции было бы еще сложнее.
В ходе эксперимента с образцом пытались удалить древесину толщиной в одну ламель (около 30 мм). Верхняя ламель была отделена от центральной части с помощью ножа и молотка.
Было установлено, что соединение между пластинами настолько прочное, что ламели практически представляют собой единое целое. Таким образом, удаление одной пластины требует почти таких же усилий, как и расщепление массивного дерева. Согласно исследованиям, шлифование даже толстого слоя является лучшим решением, чем удаление всей пластины. Протирание губкой от сажи и различные методы мойки не дали ожидаемой эффективности, и их использование не может быть рекомендовано для конструкций из CLT.
Испытания на огнестойкость показали, что плита CLT обугливается примерно 15-20 мм, как было указано на основании полученных данных. Плита очень прочная, и снять ламель непросто. Трудно приложить достаточное усилие к шву между ламелями, не вызвав при этом неконтролируемого растрескивания древесины. Исходя из результатов эксперимента, шлифовка была единственным приемлемым вариантом для экономичного удаления сажи и угля. Шлифовать CLT легко, так как древесина мягкая и легко поддается обработке. При необходимости поверхность дерева может быть восстановлена до первоначального вида, при этом нет необходимости закрывать плиту из-за эстетического эффекта огня.
При проведении испытаний на огнестойкость основной проблемой было устранение запаха дыма с пластины CLT. Несмотря на то, что поверхность пластины была отшлифована в соответствии с состоянием поверхности, запах дыма ощущался при умеренной интенсивности. При использовании CLT, особенно в плохо проветриваемых помещениях, могут возникнуть проблемы с устранением запаха дыма."
Напомню, что эта работа была написана в июле 2015 года, и написал ее человек, работавший в страховой компании, столкнувшийся с отсутствием опыта и информации относительно ремонтопригодности панелей CLT после пожара или затопления. Уверен, эта информация будет полезной на фоне быстро развивающейся производственной базы панелей CLT в России, и растущего спроса и интереса.
Благодарю за прочтение, оригинал документа по прежнему найдете на нашем тг канале.