Ugrás a tartalomhoz

Faépítés

Andor Krisztián, Bejó László, Hantos Zoltán, Józsa Béla, Karácsonyi Zsolt, Oszvald Ferenc Nándor, Sági Éva, Szabó Péter, Wehofer Valéria

Educatio Társadalmi Szolgáltató Nonprofit Kft.

24. fejezet - A faszerkezetek tűzvédelme

24. fejezet - A faszerkezetek tűzvédelme

A tűz ősidők óta társa az embernek. Évezredek óta a legfontosabb fény-, hő- vagyis energiaforrásunk. A fejlett gazdaságú országokban ez a szerepe kissé csökkent, azonban a Föld nagy részén még a mai napig a mindennapi élet szerves részét képzi. Az emberiség számára a tűz kétféle fogalmat hordozhat magában: a tűz hasznosítását (energetika), illetve a tűzkárokat. Tűzvédelem alatt természetes és épített környezetünk tűzkárok elleni védelmét érthetjük. A tűzvédelem, mint tevékenység egyidős az ember építési kultúrájával. Történelmünk során több nagy katasztrófa, várostűz tanulsága segítette a tűzvédelmi intézkedések kialakulását. Első építészeti tűzvédelmi előírásaink a középkorból erednek. Ezen előírások hatása a városszerkezetben, az utcaképen, és az épületszerkezeteken egyaránt megjelent. Az így kötelezően előírt jegyek egy része azóta olyan szerves része építészetünknek, hogy szinte észre sem vesszük az eredeti célt, vagyis a tűz terjedésének minél hatékonyabb fékezését, a megközelíthetőséget, illetve az oltás mihamarabbi biztosítását.

Történeti visszatekintés

A tűznek minden ősi kultúrában fontos szerepet tulajdonítottak. A tűzgyújtás tudománya volt az első lépés a természettől független, civilizált társadalom felé. A tűz meleget, fényt, oltalmat nyújtott, később a kohászat megjelenésével eszközök, fegyverek készítését tette lehetővé. Ugyanakkor hatalmas pusztításokat is okozott a természetes és művi környezetben. A hatalom egyik jelképét jelentette, tisztelték, félték a tüzet.

Miért veszélyes a tűzeset?

A tűz lényegében gyors oxidáció, és rendszerint akkor keletkezik, amikor egy szerves polimer hő fejlődése közben reagál az oxigénnel. Minden tűzhöz szükség van éghető anyagra, oxidálószerre - ez általában a levegő oxigénje - és gyújtóforrásra. A gyulladáskor és az égéskor bonyolult kémiai és fizikai folyamatok játszódnak le.

A tűz során lejátszódó folyamatok

A polimerek hevítésekor, 200-300 °C fölött a kémiai kötések felhasadnak, és illékony, kis molekulatömegű vegyületek - elsődleges termékek - keletkeznek. Magasabb hőmersekleten - a polimertől függően - mérgező termékek, például hidrogén-cianid, nitrilek, poliaromás szénhidrogének szabadulhatnak fel. Ezek elkeverednek az oxigénnel a tüzelőanyag felszínén, és elégnek. Az elsődleges termékek egy része elbomlik a lángban: például többféle szén- és nitrogén-oxid, víz keletkezhet. A lángból az anyagok az égési folyamat bejezése előtt is kijuthatnak: a veszélyes szén-monoxid például elsősorban a tökéletlen égéskor keletkezik. A füstképződést is összetett kémiai folyamatok előzik meg. Ahol kevés a levegő-utánpótlás, rendszerint több füst képződik, mint a jól szellőző épületekben. A füst azért veszélyes, mert megnehezíti a levegővételt és a látást. A tűzben keletkező anyagokat biológiai hatásuk szerint két csoportba sorolják. A központi idegrendszerre ható anyagok, például a szén-monoxid és a hidrogén-cianid, melyek megakadályozzák, hogy a vér oxigént vegyen fel, és gátolják a sejtek oxigén-felhasználását. A biológiai hatású anyagok másik csoportjába az érzék-és légzőszerveket irritáló anyagok tartoznak.

Az égés során felszabaduló gázok

Építőipari szempontból rendkívül fontosak a tűzesetben keletkező gázok, hiszen általános tapasztalat, hogy tűzesetek áldozatainál elsődlegesen gázmérgezés, vagy fulladás okozza a halált. Szerves anyagok azok, amelyek szenet tartalmaznak. Idetartozik több természetes anyag, pl. fa, gyapjú, pamut, selyem, gumi, és több szintetikus anyag is, pl. polivinil-klorid (PVC), polietilén, plexi, poliuretán. Valamennyi szerves anyag éghető, bár az egyes anyagok égési feltételei különböznek. Ha bármely anyagot tűz ér, az füstöt bocsát ki, ami számos különböző égési terméket tartalmaz, főként gázokat, melyek közül gyakorlatilag mindegyik toxikus. E füstgázok közül kettő az égő anyagtól függetlenül mindig jelen van a tűznél: a szén-monoxid és a szén-dioxid. A fa általános, természetes eredetű építőanyag, égéskor akár 175-féle különböző füstgáz keletkezik. E gázok közé nemcsak a szén-monoxid és a széndioxid tartozik, hanem a benzol és akrolin, illetve számos egyéb, irritáló, maró hatású és rákkeltő vegyi anyag is.

A toxikus égéstermékek jellege és koncentrációja valódi tűz esetén nemcsak az égő anyagtól, hanem számos egyéb változótól is függ. Legjellemzőbb a tűz szellőzése (azaz az ajtók és ablakok nagysága és száma), ez a tényező határozza meg leginkább az égés típusát (azaz lángolást, parázslást vagy kisülést), és ezáltal a tűz környezetében jelenlevő toxikus gázokat. Több amerikai tanulmányban megállapították, hogy a legveszélyesebb levegőszennyező anyagok a valódi tűzeseteknél a szén-monoxid és az akrolin.

A Szén-monoxid (CO) jelen van minden tűznél, és nagy mennyisége miatt a legnagyobb mérgezési veszélyt jelenti a tűzeseteknél. Több tanulmányt végeztek el a CO emberre gyakorolt hatásairól és toxicitásáról a tűzeseteken belül és kívül. Valamennyi azt bizonyítja, hogy a CO azért mérgező, mert gyorsan (200-szor gyorsabban, mint az oxigén) reakcióba lép a hemoglobinnal a vérben, és karboxi-hemoglobint (COHb) alkot. Ez oxigénhiányhoz vezet, ami álmosság (narkózis) érzését, végül pedig halált okoz. A CO veszélyét különösen az fokozza, hogy színtelen, szagtalan gáz, így jelenlétéről nem figyelmeztet. A CO gyakorlatilag a legveszélyesebb égéstermék a tűz környezetében. Tudni kell, hogy viszonylag alacsony szintű CO jelen van valamennyi füstös környezetben (pl. bárban), és nem okoz mérgezési tüneteket. A halálos CO mennyiség függ a kortól, az általános egészségi állapottól (különösen veszélyes szívbetegség esetén) és az érintett személy aktuális oxigénszükségletétől. A hatást befolyásolja a vérben lévő alkohol, vagy épp a magas hőmérséklet is. A halálos CO dózis az atmoszférában a becslés szerint 138.000 ppm min (30 perces ott tartózkodás esetén 4600 ppm).

A szén-dioxid (CO2) szintén jelen van valamennyi tűzesetnél. Általános vélemény róla, hogy nem mérgező, de kiszorítja az oxigént. Megváltoztatja a levegő koncentrációját, így kényszerszerűen meggyorsítja a légzésvételt. A sűrűbb, mélyebb lélegzés révén megnövekszik az egyéb, ténylegesen mérgező gázok belégzése. Ezért a CO2 szintén veszélyes a tűzeseteknél.

Az akrolin rendkívül irritáló gáz, mely főként fa, pamut vagy papír (cellulóztartalmú anyagok) égésekor keletkezik. Számos egyéb anyag, pl. a polietilén, polisztirol és olajok illetve zsírok szintén kibocsáthatják. Az akrolin gyakran van jelen tűznél, de szagának köszönhetően észrevehető (szagészlelési szintje 0,2 ppm). A nemzetközileg alkalmazott mérgező hatások nyilvántartása 1530 ppm min-ben állapítja meg az emberre nézve halálos adagot (10 percre vonatkoztatva 153 ppm). Egyes kísérletek eredményei szerint a ténylegesen veszélyes koncentráció ennél magasabbra tehető. Az akrolin mindenképp az egyik legveszélyesebb gáz a tűzeseteknél.

A hidrogén-klorid (HCl) olyan irritáló gáz, mely a vinil és sok más lángálló anyag égéséből származik. Könnyen oldódik vízben, és gyakorlatilag valamennyi általános építőanyag (szárazépítésű falazat, cement, festék, cserép, fa, fém és egyéb anyag) megköti a levegőből. Az ammóniához hasonló, szúrós, átható szaga van, mely nagyon alacsony koncentrációban is felismerhető (szagészlelési szintje 0,8 ppm). Több amerikai kísérlet bebizonyította, hogy a halálos HCl dózis 150.000 ppm min felett van, és hogy rendkívül magas HCl szintre van szükség ahhoz, hogy tényleges cselekvőképtelenséget vagy halált okozzon. Ugyanitt közlik, hogy több száz valódi tűzeseten végzett tanulmány szerint a maximális HCl szint 250~280 ppm volt. Ez arra utal, hogy a valódi tűzeseteknél tapasztalt HCl koncentrációk sokkal alacsonyabbak annál, hogy halált okozhassanak.

A vinil égéstermékei Az égő vinil (PVC) számtalan mellékterméket bocsát ki, melyek közül több is megegyezik a fa vagy a legtöbb egyéb általánosan ismert, szerves, természetes vagy szintetikus anyag által kibocsátott melléktermékkel. Az égő vinil által kibocsátott gázok teljes mennyiségének 97%-át teszi ki a szén-dioxid, szén-monoxid és a hidrogén-klorid. A fennmaradó 3% benzolból és több más olyan gázból áll, melyek összetétele hasonló a fa füstjéhez. Tévhit azonban, hogy a klór, vagy a foszgén égéstermékei lennének a vinilnek. Bizonyos körülmények között a vinil hőre történő lebomlása nyomokban vinilklorid monomert (VCM) generál, de az a lángokban általában lebomlik. Amennyiben ez nem történt meg, koncentrációja a vizsgált esetekben akkor sem érte el a szédülést okozó mennyiség 1 %-át. Fentiekből következik, hogy a vinil jellegzetes égéstermékei (CO, CO2, HCl) valamennyi szerves anyag égésekor keletkezhetnek, égése nem veszélyesebb, mint más anyagoké.