Wytrzymałość szkła na temperaturę w szybach, czyli bezpieczeństwo pożarowe w domu szkieletowym drewnianym

Budownictwo drewniane w Polsce

Intensywny rozwój budownictwa drewnianego, obserwowany w ostatnich latach w Polsce, jest doskonałym przykładem odpowiedzialności społecznej sektora budowlanego. Domy w szkielecie drewnianym cechuje szereg zalet – od wysokiej wytrzymałości mechanicznej i odporności na działanie ekstremalnych czynników atmosferycznych, przez energooszczędność, doskonałą izolacyjność termiczną i akustyczną, po przyjazność dla środowiska. Jednakże, wartą doprecyzowania kwestią jest odporność pożarowa drewnianych konstrukcji, bowiem powszechna świadomość, że są w stanie zapewnić ochronę przed ogniem, zdecydowanie zwiększa komfort i spokój użytkowników.
W tym celu, w sierpniu 2020 roku przy współpracy Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej oraz Instytutu Techniki Budowlanej, przeprowadzony został eksperyment, który potwierdza, iż technologie oparte na drewnie w połączeniu z wysokiej klasy materiałami budowlanymi są w stanie zadbać i o ten aspekt. Ważną rolę w zabezpieczeniu ogniowym budynku odgrywają okna z dobranym szkłem wytrzymałym na temperaturę.

Zobacz także: Dom bezpieczny: jak uniknąć pożaru>>>

Wytrzymałość szkła na temperaturę - co warto wiedzieć?

Aby zrozumieć różnicę między zwykłym szkłem a szkłem odpornym na wysokie temperatury, musisz najpierw zrozumieć różnicę między ich temperaturami roboczymi. Możesz zwiększyć odporność szkła na temperaturę, zmieniając jego skład chemiczny lub proces produkcji. Szkło o zwiększonej odporności na temperaturę jest droższe, ale jego trwałość i niezawodność są ważniejsze niż jego wygląd. Poniżej wymieniono niektóre z zalet szkła odpornego na wysokie temperatury. Są one wykorzystywane do różnych zastosowań.

Aby określić odporność szkła na temperaturę, należy najpierw zrozumieć różne rodzaje temperatury. Obejmuje to punkt wyżarzania, punkt odkształcenia i temperaturę dylatometryczną mięknienia. Każdy rodzaj szkła ma swój charakterystyczny zakres temperatur. Znajomość tych wartości pozwoli Ci ustawić odpowiednie parametry obróbki dla Twojego szkła. W niniejszym artykule przedstawiono najczęściej spotykane zakresy temperatur. Aby określić zakres temperatur, w których materiał staje się miękki, należy użyć termometru.

Szkło sodowo-wapienne to rodzaj szkła o wyższym współczynniku rozszerzalności cieplnej niż szkło borokrzemowe. Szkło sodowo-wapniowe rozszerza się dwa razy szybciej niż szkło borokrzemowe, przez co jest podatne na pęknięcia.

Z kolei szkło borokrzemowe jest bardziej odporne na ciepło i zimno. Szkło borokrzemowe ma wiele zastosowań, w tym żarówki, elektronikę i naczynia kuchenne.

Włókna szklane mogą być używane jako substytut metalu w wielu zastosowaniach. Są one wytrzymałe i opłacalne. Włókna te mogą być również wykorzystywane do wzmacniania tworzyw sztucznych, wysokotemperaturowych mediów filtracyjnych, izolacji termicznej, mediów destylacyjnych i wzmacniania papieru. Różnorodność włókien szklanych dostępnych do stosowania w wysokich temperaturach jest ogromna. Łącząc te różne rodzaje szkła, można opracować wiele nowych produktów i usług.

Wysokotemperaturowe materiały szklane wykonane są z następujących surowców:

• krzemionki,
• alund,
• ceria,
• bar
• i celuloza.

Nanowypełniacze termoizolacyjne również zwiększają odporność szkła na temperaturę. Połączenie tych elementów tworzy niezwykle trwały materiał.

Jak powszechnie wiadomo, z ogniem nie ma żartów. Płomienie w krótkim czasie potrafią strawić dorobek całego życia. Jaka jest wytrzymałość szkła na temperaturę? Szkło to materiał wyjątkowo odporny i potrafi znieść bardzo wysokie temperatury – górną granicą jest 1000°C, czyli temperatura topnienia, jednakże wiele zależy od tego, jakie przeszklenie zostanie wykorzystane w oknach czy drzwiach danej inwestycji oraz jak będzie ono zamontowane.

Bardziej wytrzymałe od pojedynczych tafli szkła typu float są zespolenia dwu- i trzykomorowe, w których szkło dłużej zachowuje szczelność. Natomiast najlepsze właściwości przeciwpożarowe wykazuje szkło hartowane ESG oraz laminowane VSG.

Poddanie tafli procesowi hartowania, czyli nagrzania do temperatury ok. 630°C, a następnie schłodzenia strumieniami sprężonego powietrza, zamyka naprężenia rozciągające w części w wewnętrznej szkła oraz ściskające w zewnętrznej. To działanie poprawia wytrzymałość szkła oraz odporność na wysoką temperaturę i uszkodzenia mechaniczne.

Szyby hartowane pękają termicznie przy gradiencie temperatur ok. 220 K, ale dłużej zachowują swoją integralność w przypadku działania ognia. Jeżeli dojdzie do uszkodzenia tafli, rozsypie się ona na drobne (ok. 0,5 cm2) i nieostre kawałki, które nie zranią użytkownika.

Może Cię zaciekawi: Okna drewniane - fakty i mity>>>

Szkło a pożar – testowanie wytrzymałości przeszkleń

Jak sprawdzić wytrzymałość szkła na temperaturę? Prawdziwym testem dla szkła był zrealizowany w sierpniu 2020 roku eksperyment pozwalający sprawdzić w warunkach polowych, tj. rzeczywistych, zachowanie wielu rozwiązań Saint-Gobain, które przyczyniają się do poprawy zabezpieczenia ogniowego budynków. Przeprowadzono go na terenie Ośrodka Szkoleniowego Państwowej Straży Pożarnej w Pionkach, w ramach pracy statutowej NZP-124, realizowanej w Instytucie Techniki Budowlanej we współpracy z Państwową Strażą Pożarną. Efektem eksperymentu jest opinia techniczna przygotowana przez ITB.

Scenariusze pożarowe przewidywały pożary o różnej mocy, kontrolowane zarówno przez paliwo, jak i dopływ tlenu, co pozwoliło na uwzględnienie różnych sytuacji spotykanych na co dzień w działaniach gaśniczo-ratowniczych, a więc: niewielki pożar w pomieszczeniu zamkniętym, pożar w pomieszczeniu dobrze wentylowanym czy w pełni rozwinięty pożar w pomieszczeniu, przy założeniu normowych wartości gęstości obciążenia ogniowego odpowiadających budynkom.

Scenariusz pierwszy zakładał symulację pożaru w małym pomieszczeniu z założeniem, że sam ulegnie zagaszeniu. W przypadku podstawowego szkła typu float, gdy różnica temperatur w dwóch punktach jednej tafli przekroczyła 40 K, nastąpiło pęknięcie termiczne – pojawiły się charakterystyczne rysy, jednak ze względu na jego zespolenie w pakiet dwukomorowy, szkło zachowało swoją szczelność do czasu celowego rozbicia.

Scenariusz drugi zakładał symulację pożaru o większej mocy w średnim pomieszczeniu. W tym przypadku główną rolę odegrało szkło hartowane ESG. Jego większa wytrzymałość sprawiła, że cechy charakterystyczne dla pęknięć termicznych wystąpiły dopiero przy różnicy 220 K.

Ostatni scenariusz zakładał pożar o dużej mocy. Zastosowane zostało szkło laminowane VSG oraz hartowane ESG.

– Same folie PVB są wrażliwe na wysokie temperatury i już przy 70°C może dojść do delaminacji, czyli odklejenia się folii od szyby. Jednakże w przypadku pożaru szkło bezpieczne laminowane jest w stanie zapewnić ochronę przeciwpożarową przy znacznych temperaturach ze względu na dużą nośność szczątkową.

Pełna Opinia Techniczna ITB dostępna jest na stronie: https://www.saint-gobain.pl/multicomfort/dom-bezpieczny-pozarowo-raporty.

Szkło hartowane w szybach to bezpieczeństwo podczas pożaru

Dostarczanie bezpiecznych i wytrzymałych materiałów będących gwarancją najwyższych parametrów izolacyjnych, energetycznych oraz akustycznych, to dziś podstawa nowoczesnego, zrównoważonego budownictwa. Przebieg eksperymentu dowiódł niezwykle istotnej roli szczelności budynku – w jego trakcie konieczne było rozbicie okien, bowiem z powodu braku tlenu ogień we wnętrzu zaczął samoczynnie dogasać. Eksperyment potwierdził też, że z ogniem lepiej radzą sobie szyby hartowane, które wypadły dopiero po wypaleniu się ramy. Wynika to z większej odporności takiego szkła na miejscowe różnice temperatur.