Biliniowy model oraz klasyfikacja parametryczna odporności ogniowej i przegród szkieletowych z okładzinami gipsowo-kartonowymi

Liczba stron: 226 

Format: 170 × 240 mm 

Rok wydania: 2026

ISBN 978-83-8134-026-7

Autor: Tomasz Kania

Monografia przedstawia autorskie ujęcie oceny odporności ogniowej nienośnych przegród szkieletowych z okładzinami z płyt gipsowo-kartonowych. Punktem wyjścia pracy jest ograniczenie klasycznej oceny normowej, w której wynik badania sprowadza się do czasu spełnienia kryteriów E oraz I i przypisanej na tej podstawie klasy EI.

Podstawę empiryczną stanowi 258 pełnoskalowych badań odporności ogniowej przegród g-k na ruszcie stalowym. Na ich podstawie autor analizuje wpływ parametrów materiałowo-konstrukcyjnych na czas odporności ogniowej, kryteria jej utraty oraz przebieg wzrostu temperatury po stronie nienagrzewanej.

Pierwszym osiągnięciem autora pracy jest Biliniowy Model Odpowiedzi temperaturowej ΔT(t), opisujący dwa reżimy nagrzewania rozdzielone punktem przełamania, drugim natomiast Biliniowa Klasyfikacja Eliptyczna, służąca do klasyfikacji odpowiedzi temperaturowej przegród w wyodrębnionych obszarach przestrzeni parametrów tej odpowiedzi.

Zaproponowane podejście rozszerza ocenę EI o parametryczny opis dynamiki nagrzewania oraz umożliwia klasyfikację odpowiedzi temperaturowej przegród, wykraczającą poza ocenę opartą wyłącznie na czasie utraty odporności ogniowej.

Spis treści
Wykaz oznaczeń i skrótów .......................................................................................................................................... 7
1 Wprowadzenie ....................................................................................................................................................... 11
2 Cel i zakres pracy ................................................................................................................................................... 15
2.1 Cel pracy ........................................................................................................................................................ 15
2.2 Zakres pracy ................................................................................................................................................... 16
3 Przegląd stanu wiedzy .......................................................................................................................................... 21
3.1 Rozwój technologii wytwarzania i stosowania lekkich ścian szkieletowych z płyt g-k ......................... 21
3.2 Historyczne podejścia do badań odporności ogniowej przegród budowlanych .................................... 24
3.3 Wymagania prawne i normatywne dotyczące odporności ogniowej oraz właściwości
technicznych płyt g-k ................................................................................................................................... 29
3.4 Gips jako materiał budowlany i jego właściwości termiczne i ogniochronne ........................................ 31
3.4.1 Współczynnik przewodzenia ciepła ................................................................................................ 32
3.4.2 Ciepło właściwe ................................................................................................................................ 34
3.5 Charakterystyka faz krystalicznych układu siarczanu wapnia z wodą .................................................... 40
3.5.1 Struktura krystaliczna i właściwości faz siarczanu wapnia .......................................................... 40
3.5.2 Właściwości fizykochemiczne faz siarczanu wapnia ..................................................................... 42
3.5.3 Termodynamika przemian chemicznych i fizycznych .................................................................. 43
3.5.4 Kinetyka przemian fazowych – analiza eksperymentalna ........................................................... 50
3.5.5 Wpływ domieszek mineralnych na wysokotemperaturowe właściwości
gipsu i odporność ogniową płyt g-k ............................................................................................................ 53
3.5.6 Podsumowanie .................................................................................................................................. 56
3.6 Współczesne metody eksperymentalne w badaniach odporności ogniowej
ścian gipsowych ............................................................................................................................................ 57
3.7 Podsumowanie stanu wiedzy ....................................................................................................................... 66
4 Materiały i metody badań ..................................................................................................................................... 71
4.1 Zastosowane materiały i rozwiązania techniczne....................................................................................... 72
4.1.1 Szkielet nośny z profili stalowych .................................................................................................... 72
4.1.2 Okładziny z płyt g-k ......................................................................................................................... 74
4.1.3 Montaż płyt g-k.................................................................................................................................. 76
4.1.4 Materiały izolacyjne ......................................................................................................................... 78
4.1.5 Warianty badanych ścian .................................................................................................................. 79
4.2 Metody badań odporności ogniowej ........................................................................................................... 84
4.2.1 Warunki prowadzenia badań ........................................................................................................... 84
4.2.2 Procedura pomiarowa ...................................................................................................................... 93
4.2.3 Rejestracja i opracowanie danych pomiarowych ........................................................................... 97
6
5 Rezultaty badań odporności ogniowej ................................................................................................................ 101
5.1 Statystyczna charakterystyka rezultatów odporności ogniowej badanych przegród ............................. 101
5.2 Analiza korelacji zmiennych wpływających na odporność ogniową ...................................................... 103
5.3 Analiza regresyjna zależności odporności ogniowej (tEI) od masy powierzchniowej
okładzin g-k .................................................................................................................................................. 107
5.3.1 Przegrody wykonane z płyt typu A na szkielecie stalowym o szerokości 50 mm ....................... 113
5.3.2 Przegrody wykonane z płyt typu F na szkielecie stalowym o szerokości 50 mm ....................... 115
5.3.3 Przegrody wykonane z płyt typu F, na szkielecie stalowym o szerokości 75–100 mm .............. 116
5.4 Podsumowanie ............................................................................................................................................. 117
6 Analiza kryteriów utraty odporności ogniowej oraz rozmieszczenia punktów krytycznych ........................ 119
6.1 Bilans kryteriów utraty odporności ogniowej oraz wpływ warunków badawczych
na ich spełnienie ........................................................................................................................................... 120
6.2 Dystrybucja przestrzenna punktów krytycznych utraty izolacyjności ogniowej ................................... 121
6.3 Podsumowanie .............................................................................................................................................. 130
7 Wzrost temperatury po stronie nienagrzewanej przegród g-k: model biliniowy i klasyfikacja
odporności ogniowej ............................................................................................................................................. 133
7.1 Biliniowy Model Odpowiedzi temperaturowej nienagrzewanej powierzchni
przegród g-k (BMO) .................................................................................................................................... 137
7.2 Parametry Biliniowego Modelu Odpowiedzi temperaturowej (BMO) oraz deskryptor
temperatury przełamania (Tₚ) ................................................................................................................... 143
7.3 Biliniowa Klasyfikacja Eliptyczna odporności ogniowej (BKE) w przestrzeni
parametrów BMO ......................................................................................................................................... 145
7.3.1 Biliniowa Klasyfikacja Eliptyczna odporności ogniowej ścian z płyt g-k typu A ....................... 148
7.3.2 Biliniowa Klasyfikacja Eliptyczna odporności ogniowej ścian z płyt g-k typu F ........................ 158
7.3.3 Podsumowanie wyników Biliniowej Klasyfikacji Eliptycznej w obszarach Ωi ............................ 168
7.4 Model hiperboliczny czasu odporności ogniowej w funkcji współczynnika α1 ..................................... 170
7.5 Zależności korelacyjne między charakterystyką odpowiedzi temperaturowej
a czasem osiągnięcia progu temperaturowego .......................................................................................... 172
7.6 Zależność temperatury przełamania od czasu przełamania .................................................................... 174
7.7 Podsumowanie ............................................................................................................................................. 178
8 Podsumowanie i wnioski ...................................................................................................................................... 181
8.1 Podsumowanie wyników badań i ich analiz .............................................................................................. 181
8.2 Wkład w rozwój dyscypliny ........................................................................................................................ 185
8.3 Kierunki dalszych badań ............................................................................................................................. 188
Bibliografia ................................................................................................................................................................... 191
Publikacje naukowe .............................................................................................................................................. 193
Normy ..................................................................................................................................................................... 205
Dokumenty techniczne i strony internetowe ...................................................................................................... 206
Załączniki ..................................................................................................................................................................... 209
Summary ...................................................................................................................................................................... 225