Дмитриев А.Н., Начальник Управления научно-технической политики в строительной отрасли Департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы.
Авдеев В.В., Генеральный директор НПО Унихимтек , заведующий кафедрой химической технологии и новых материалов МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор, доктор химических наук.
Крутов А.М., Генеральный директор ЗАО Теплоогнезащита, кандидат технических наук.
О комплексной безопасности продукции для строительства
В настоящее время на этапе подготовки России к вступлению в ВТО и создания новой системы технического регулирования анализ норм применения новых материалов и технических решений для повышения безопасности промышленного оборудования и объектов строительства является необходимой составной частью деятельности ведущих российских компаний, ориентированных на инновационное материаловедение в области повышения безопасности.
В странах ЕС основным законом, регламентирующим возможность использования различных материалов и изделий в строительстве, является Директива Совета ЕС 89/106/EEC от 21 декабря 1988 года и разъясняющие документы к ней, в соответствии с которыми производитель должен дать доказать, что его продукция отвечает следующим основным требованиям безопасности:
- стабильность и сопротивляемость механическим воздействиям;
- безопасность в случае пожара;
- безопасность для окружающей среды и здоровья людей;
- безопасность применения в строительных сооружениях;
- изоляция против шума;
- экономия энергии и сохранение тепла.
Характеристики продуктов, которые удовлетворяют этим требованиям, приводятся в соответствующих Европейских технических условиях на продукт; либо в гармонизированных стандартах на продукт (EN); либо в Руководстве по Европейскому одобрению технических решений (ETAG).
В Разъясняющем документе № 2 конкретизируются основные требования к пожарной безопасности сооружений и эксплуатационным характеристикам строительной продукции, методам их контроля на основе расчетов и испытаний. Выделены основные принципы обеспечения требований пожарной безопасности по направлениям:
- несущая способность конструкций;
- ограничение образования и распространения огня и дыма;
- эвакуация жителей;
- безопасность спасательных команд.
К элементам, ответственным за огнестойкость несущих конструкций и безопасность спасателей, отнесены огнезащитные покрытия кабелей и конструкций. Уделено значительное внимание качеству, испытаниям огнезащитных покрытий терморасширящегося типа (вспучивающиеся), отмечена необходимость проведения ускоренных климатических испытаний огнезащитных покрытий. Кабельные проходки, противопожарные преграды и двери отнесены - к элементам, ответственным за распространение огня и дыма за пределы помещений начального возгорания.
В нормативных документах ЕС, Руководствах Ассоциации специальной огнезащиты Великобритании, нормах США уделено большое внимание установке кабельных проходок на этапах проектирования, строительства и эксплуатации зданий, что связано с все возрастающим количеством телекоммуникационной кабельной продукции. Указано, что работы по огнезащите кабельных линий и установке кабельных проходок должны быть изъяты у компаний, занимающихся прокладкой кабелей, и поручены компетентной подрядной организации. Поскольку эксплуатационные характеристики огнезащитных систем при пожаре сильно зависят от качества их установки и правильного выбора материалов и технических решений, при определении специального подрядчика, компетентного в области огнезащиты, необходимо также учитывать рекомендации производителя материалов.
Важнейший инновационный проект государственного значения
За последние годы в России немало сделано для формирования национальной инновационной системы. В результате этой деятельности группа компаний НПО Унихимтек совместно с ЗАО Теплоогнезащита, кафедрой химической технологии и новых материалов МГУ им. М.В. Ломоносова и др. соисполнителями, ориентированными на инновационное материаловедение, получили возможность успешно реализовать в 2003-2006 гг. Важнейший Инновационный Проект (ВИП) государственного значения «Разработка технологий и освоение серийного производства нового поколения уплотнительных и огнезащитных материалов общепромышленного применения».
Реализация ВИП позволила компаниям Унихимтек и ЗАО Теплоогнезащита разработать технологии производства высокоэффективных средств огнезащитной обработки и теплоизоляционных материалов нового поколения, в том числе предназначенных для повышения комплексной безопасности объектов строительства. За счет средств частного бизнеса создано независимое от импортных поставок промышленное производство огнетеплозащитных материалов нового поколения в ближайших подмосковных городах Климовске и Сергиевом Посаде, качество которых не уступает (а в ряде случаев превосходит) эксплуатационные характеристики лучших мировых аналогов.
Разработка, производство и поставка продукции сертифицированы немецким и российским органами по сертификации на соответствие международным требованиям СМК ISO 9001:2000 и ГОСТ Р ИСО 9000:2001. Реализован гибкий и эффективный механизм продвижения инновационной продукции на предприятия крупных промышленных корпораций, строительства и ЖКХ на основе подготовки кадров и нормативного обеспечения применения новых материалов. Создана собственная дилерская сеть обученных специалистов по реализации инновационной продукции в 11 регионах России, странах СНГ и Балтии, Китае, Чехии, Болгарии и Германии. В настоящее время потребителями продукции являются 3000 потребителей.
Важно отметить, что наряду с возвратом вложенных государством средств в виде налоговых отчислений в бюджет (сумма налоговых поступлений в бюджет за 2003-2006 гг. уже превысила бюджетные вложения), повышением надежности и безопасности в промышленности и строительстве, потребители признают высокую экономическую эффективность внедрения инноваций, в частности, за счет экономии топливно-энергетических ресурсов в энергетике и ЖКХ, на транспорте и в авиации. Так, ежегодная экономия затрат на ремонт и эксплуатацию оборудования в энергетике и ЖКХ уже сегодня составляет 30 рублей в год на 1 рубль, вложенный в новые материалы (оценка специалистов Мосэнерго). Внедрение новых типов энергоэффективных комплектующих с использованием инновационной продукции дает ежегодную экономию топлива и трудозатрат на ремонт не менее 140 млн. руб. на железнодорожном транспорте при вложении 4,7 млн. руб. в новые материалы (оценка ВНИИЖД), более 1 млн.руб. на 1 самолет ТУ 154 М (суммарная экономия по авиакомпаниями Росаэро 100 млн. руб. в год).
Новые материалы для повышения комплексной безопасности объектов высотного строительства
В результате коммерциализации разработок по проекту ВИП созданы производства ряда материалов для повышения комплексной безопасности и антитеррористической устойчивости строительной продукции.
Гибкие композиционные огнезащитные материалы Огракс С, Огракс Л1 и Огракс Л2, выпускаемые в виде рулонов и лент, были специально разработаны для обеспечения взрывопожаробезопасности складов хранения снарядов. На основе исследований и расчетов, проведенных в лабораториях МГУ, совместно с институтами Министерства обороны проведены испытания огнезащитной эффективности указанных материалов для обеспечения противопожарной защиты хранилищ взрывчатых веществ. Установлено, что для защиты от пожара снарядов наиболее эффективно использование ОГРАКС С: два слоя сетки превышают предел огнестойкости деревянной тары для хранения снарядов в сравнении с действующим нормативом в 2 раза.
Указанные материалы хорошо продемонстрировали свою огнезащитную эффективность при использовании в составе гибкой конструкционной огнезащиты.
Огнезащитный конструкционный композиционный материал - ККМ состоит из комбинации ОГРАКС Л1 и тонкослойных матов с термостойким наполнителем, на одну из поверхностей которых нанесено вспучивающееся покрытие. Данный способ огнезащиты отработан фирмами «Теплоогнезащита» и «Унихимтек» для пожароопасного технологического оборудования, в частности для наземных хранилищ сжиженного газа на АЗС.
В соответствии со специально разработанными требованиями к эффективности огнезащиты резервуаров хранения сжиженного газа на городских АЗС (от 4-х до 20 куб.м.) проведены испытания материала ККМ в условиях часового и полуторачасового углеводородного пожара. По итогам проведенных испытаний не наблюдалось ни нарушения целостности резервуаров, ни нагревания металлических частей выше 400оС.
Огнезащитные листы и сетки на основе огнестойких волокон могут иметь практически неограниченную область применения в качестве различных укрывных материалов, основы для штукатурок в пожароопасных помещениях, огнестойких преград для заполнения пустот, огнезащиты кабелей. Разработка получила Золотую медаль и Диплом «За лучшее техническое решение» Салона инноваций – 2007.
Несомненными достоинствами этих материалов являются:
- быстрота монтажа огнезащиты на объекте;
- отсутствие грязи на объекте при проведении огнезащитных работ, высокий уровень культуры производства;
- удобство обеспечения заданных толщин огнезащиты, а также надежность и достоверность их контроля;
- возможность легкого демонтажа огнезащиты при осмотре и ремонте.
Тонкослойные огнезащитные составы (в т.ч. влагостойкие) для стальных и деревянных конструкций Огракс-В-СК и низкоплотные огнезащитные материалы для противопожарных муфт оптимизируют решение проблем снижения веса и обеспечения пожарной безопасности несущих конструкций и трубопроводов в высотных зданиях.
Так, замена чугунных труб в системах водоснабжения и канализации зданий и сооружений на легкие и коррозионностойкие пластмассовые трубы может быть произведена только при условии обеспечения их пожарной безопасности. При возникновении пожара труба из полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида плавится и выгорает за 5-8 минут, а в месте ее прохода через стены и перекрытия образуется отверстие, через которое пламя передается в другие помещения.
Противопожарная муфта ОГРАКС-ПМ обеспечивает огнестойкость мест прохода горючих труб через стены и перекрытия. За счет бурного термического расширения вкладышей из огнезащитного материала Огракс-Л образуется пена, которая заполняет внутреннюю полость муфты, пережимая «тающую» пластмассовую трубу, и заполняет отверстие в стене или межэтажном перекрытии, создавая преграду распространению огня. Основные достоинства данного технического решения: высокая огнестойкость защитного барьера - более 3-х часов, простота монтажа и возможность установки на уже проложенных трубах, отсутствие необходимости техобслуживания.
Огнезащитные составы Огракс-В-СК для легких металлических конструкций обеспечивают огнезащиту металлоконструкций от 30 до 90 минут в зависимости от толщины огнезащитного слоя и приведенной толщины защищаемой конструкции. Основные преимущества покрытий Огракс-В-СК: малая толщина и вес огнезащитного слоя покрытия (1мм); технологичность нанесения на конструкции и низкий расход состава; эргономичность и долговечность. Срок эксплуатации покрытия Огракс-В-СК по результатам ускоренных климатических испытаний - не менее 20 лет.
Особое место в системе противопожарной и антитеррористической защиты высотных зданий занимает огнезащита кабелей. В соответствии с потребностями предприятий энергетики и ЖКХ разработаны огнезащитные материалы, которые обеспечивают надежную защиту для разных условий эксплуатации кабелей. Главные преимущества огнезащитных покрытий терморасширяющегося типа Огракс®:
- соответствие лучшим мировым аналогам по толщине слоя, что важно для эксплуатационных характеристик кабелей и затрат потребителей на обеспечение безопасности;
- долговечность сохранения огнезащитных характеристик в соответствии требованиям норм ЕС.
Ускоренные климатические испытания показали, что эксплуатационные свойства огнезащитных покрытий Огракс® сохраняются в течение 25-30 лет.
Противопожарные перегородки, двери и кабельные проходки разных видов (временные и постоянные) с использованием минеральных плит, огнезащитных материалов терморасширяющегося типа разработаны и производятся компаниями НПО Унихимтек и ЗАО Теплоогнезащита.
Расчеты по требуемой огнезащите, проектно-сметная документация и установка противопожарных преград проводится обученными специалистами на основе отечественных норм и исследовательской базы МГУ.
Перспективные конструкционные и композиционные материалы на основе минеральных волокон для комплексной безопасности в строительстве
В настоящее время в мире в гражданском и промышленном строительстве находят все более широкое применение конструкционные и армирующие материалы на основе непрерывного стекловолокна, в том числе стеклопластики, армирующие сетки и др. волокнистые материалы. Основным преимуществом стеклопластиков является повышенная прочность (для однонаправленных стеклопластиков ~ в 2 раза) и низкая плотность (~ в 4 раза) по сравнению с металлом. Кроме того, стеклопластики не подвергаются коррозии и срок службы изделий, армированных стеклопластиком, в 2 и более раза превышает срок службы металлических изделий. Армированные стеклопластики будут заменять металл практически везде, где нет особых требований к жесткости изделий.
Большая часть производимого в мире стекловолокна (около 90% в мире и около 95% в России) – стекловолокно типа Е. Непрерывное минеральное волокно практически по всем параметрам (механические характеристики, химическая стойкость и др.) превосходит стекловолокно типа E и приближается к свойствам высокопрочного, высокомодульного стекловолокна типа S, применяемого для специальных целей. При этом цена сырья для минеральных волокон на порядок ниже стоимости сырья для стекловолокна типа Е.
Профили и арматура строительная. Применение минерального волокна для армирования пластиков позволит увеличить прочность и механические характеристики деталей и конструкций зданий и сооружений, за счет повышенных на 20-30% механических свойств минеральных волокон по сравнению со стекловолокном типа Е, а также лучшей адгезии минеральных волокон к смолам.
Иглопробивное полотно и плиты. По сравнению с иглопробивными материалами из непрерывного стеклянного волокна Е-типа, иглопробивные материалы из минерального штапельного волокна обладают термостойкостью выше на 150°С, повышенной химической стойкостью и долговечностью. При этом цена иглопробивных материалов из штапельного волокна ниже цены иглопробивных материалов из непрерывного минерального волокна на 30-50%. Иглопробивные материалы отличаются повышенной жесткостью, прочностью и более низкой теплопроводностью, чем маты и полужесткие плиты из штапельных волокон.
Перспективные иглопробивные материалы не содержат связующего, хорошо сохраняют свою форму, не усаживаются при эксплуатации, являются эффективной заменой дорогостоящих тяжелых многослойных тканых материалов и материалов на основе канцерогенных асбестовых волокон. Маты и иглопробивные плиты на основе штапельного волокна для тепло- и звукоизоляции, а также огнезащиты строительных конструкций, в т.ч. объектов высотного строительства позволяют увеличить огнестойкость перекрытий до 3-4 часов, снизить вес конструкций и нагрузку на фундамент.
Рубленое волокно для фибробетонов. Применение фибробетона в строительстве позволяет: повысить эксплуатационные характеристики конструкций по сравнению с железобетонными за счет увеличения динамических, прочностных, эксплуатационных характеристик материала, облегчить конструктивные части зданий и сооружений; снизить материалоемкость, уменьшив расход металла до 30-50%; снизить вес и тем самым обеспечить значительную экономию затрат при строительстве.
В качестве наполнителя для фибробетонов в настоящее время в мире в основном применяется стальная, полимерная и стеклянная фибра. Рубленое минеральное волокно для армирования фибробетонов характеризуется высокими показателями прочности и щелочестойкости при цене значительно ниже цен на волокна других типов.
Благодаря уникальным свойствам минеральных волокон и низкой цене, можно существенно расширить рынок рубленого волокна и фибросмесей для строительного комплекса. В сравнении с металлической фиброй, рубленое минеральное волокно в 1,5 – 2 раза прочнее и в 4 раза легче нелегированной металлической фибры, более стойко в агрессивных средах, а также в 4 – 6 раз дешевле фибры из легированных сталей. Относительно фибры из полимерных волокон минеральное волокно также имеет ряд преимуществ: оно в 2 – 3 раз прочнее, модуль упругости в 2 – 3 раза выше, обладает более высокой огнестойкостью на 500 – 900ºС, в 4 – 7 раз дешевле. Модуль упругости рубленного минерального волокна выше чем стеклянного на 15 – 30 %, огнестойкость выше на 150 – 300ºС. Химическая стойкость минерального волокна в бетонах приближается к стойкости щелочестойкого стеклянного волокна при цене в 6 раз более низкой.
Применение рубленого минерального волокна для армирования асфальтобетонной смеси в дорожном строительстве позволяет увеличить безопасность применения за счет повышения прочности, трещиностойкости, морозостойкости дорожного покрытия; а также экономичности за счет снижения толщины бетонного основания и асфальтобетонного верхнего слоя дорожного покрытия на 15 – 25%; увеличения срока эксплуатации дорог в 1,5-2 раза.
Сертификация и подготовка специалистов на уровне международных требований
Одной из важнейших задач инновационного бизнеса является создание в России элементов новой системы образования с участием работодателей на базе лучших традиций российского образования и импорта мирового опыта в области подготовки не только исследователей и разработчиков, но и менеджеров наукоемких технологий, способных координировать и возглавлять реализацию высокотехнологичных проектов. Необходимо создать инновационное образование на базе классического университетского образования, характеризующегося фундаментальной научной подготовкой высокого класса. Это позволит готовить специалистов, способных обеспечить реализацию полного инновационного цикла. В настоящее время в МГУ делаются шаги и в этом направлении. Для развития новых направлений инновационного бизнеса в области материалов, создания научной и сертификационной базы организации производств новых видов продукции ЗАО Унихимтек с участием МГУ им. Ломоносова учрежден Институт новых углеродных материалов и технологий (далее ИНУМиТ),лаборатории которого оснащены самым современным исследовательским и сертификационным оборудованием. В настоящее время в институте ведутся разработки новых композиционных и конструкционных материалов, в том числе для обеспечения безопасности высотного строительства. На базе химического факультета МГУ с участием ИНУМиТ создается программа подготовки высококвалифицированных менеджеров инновационных проектов в области материаловедения с совместным дипломом МГУ и Аахенского университета (Германия).
