Svällande brandstopp i fasadsystem - En experimentell studie

Abstract

Since many new techniques and new materials have been introduced in the construction of facades there is a need to better understand the behavior when exposed to a fire. Recent facade fires involving rainshield claddings have displayed major consequences regarding the personal safety of the occupants and towards an economic loss. More understanding is therefore needed to better prevent fires such as the Grenfell Tower 2017 from ever happening again with such destructive force. Especially there is a lacking knowledge about how an intumescent fire seal behaves when exposed to reality-based conditions such as humidity levels and fire exposures. The test setup used consisted of a newly developed intermediate scale setup of a rainshield facade and cone calorimeter tests according to ISO 5660. The intermediate scale test was developed in three phases. The first phase aimed to analyze the fire characteristics of test setup. The second phase analyzed how a graphite-based fire seal behaved in a facade system surrounded by non-combustible materials. The third phase analyzed how a graphite-based fire seal behaved in a façade system surrounded by combustible materials. The test included both dry and moisture saturated linear fire seals. This thesis found that when a fire seal of the type graphite-based was exposed in the test rigg with a fire of 25 kW when moisture saturated compared to a dry fire seal the delay of response could be up to 15 minutes. When a combustible material was places above the fire stop it ignited before the fire stop was activated in both the experiments done with that setup. This could be shown by the recorded temperature above a dry fire seal during phase 3. The temperatures reached up to 1282 °C and sustained temperatures over 400 °C for 280 seconds. The expansion of the fire seal was found to be controlled by the different layers within the fire seal and how they interact with each other at moisture saturation or dry conditions.

Popular Abstract (Swedish)

Blöta brandstopp, fungerar det i verkligheten?

I luftspalter kan det monteras brandstopp som ska stoppa en brandspridning genom att de sväller vid en temperatur och stryper igen utrymmet som annars skulle agera som en skorsten. Under exempelvis en regnig svensk höst kommer det bli fuktigt i luftspalten och det kan till och med rinna vatten i luftspalten vilket är problematiskt för brandstoppet.

Idag byggs alltfler högre byggnader i kombination med att en urbanisering sker. Detta ställer då högre krav på byggnadens brandskydd. Katastrofer, likt branden i Grenfell Tower år 2017, är exempel på byggnader där fasadsystemets brandskydd inte var tillräckligt bra. En fasad uppfyller många olika funktioner vilket innebär att den innehåller många delar och kombinationen och uppbyggnaden av dessa får betydelse hur bra brandskyddet blir. En av dessa delar är brandstopp och det finns en bristande kunskap kring hur det fungerar i olika förhållande och i vilka fasadsystem där tillämpningen fungerar. Med mer detaljerad kunskap om ett brandstopp är förhoppningen att nybyggda hus kommer att vara säkrare att bo och vistas i.

Resultaten kunde fås tack vare en hemmabyggd testuppställning och en teststandard. Storleken på den hemmabyggda testuppställningen var 60 x 60 centimeter med plats för en brännare undertill. Testuppställningen efterliknande fasadsystemet rainshield cladding där den yttersta delen är en regntät beklädnad. Därefter finns en luftspalt och ett isoleringsmaterial. Storleken på branden användes med en effekt på 25 och 50 kW och kan efterlikna en mindre papperskorg som brinner.

Detta examensarbete har försökt förstå hur ett brandstopp beter sig när det är blötlagt samtidigt som det brinner under fasaden. Vi kom fram till ett resultat som visar att tiden det tar för att brandstoppet ska svälla kan variera med upp till 15 minuter mellan ett torrt och blötlagt brandstopp. I ett av testen gick den yttersta fasadskivan sönder vilket ledde till att branden spreds förbi brandstoppet via utsidan av fasaden och sedan in igen. Brandstoppet stoppade brandspridningen efter att det hade svällt och innan det att fasaden gick sönder. Som varmast blev det under ett test 1282°C och temperaturen höll sig över 400°C i 280 sekunder i sträck, vilket är en lång tid. Under flera försök började brandstoppet att brinna med en häftig grön flamma, olikt den klassiska orangea flamman. Att brandstoppet själv bidrar till en effekt är en intressant överraskning. En intresseväckande iakttagelse var att brandstoppet svällde i olika lager. Efter ett test kunde brandstoppets utseende bäst beskrivas som ett broccolihuvud.

Utifrån resultatet hoppas vi att vissa av de dyra storskaliga testerna kan ersättas av den billigare och enklare testuppställningen då det enklare går att se samspelet med avseende på brandrisken. Detta då resultatet av ett småskaligt test gav indikation på hur ett brandstopp begränsar en brand i ett visst fasadsystem. Resultatet hoppas vi ska kunna bidra till säkrare byggnader då det nu finns kunskap om att fukt och brandstopp inte hör särskilt bra ihop.

Examensarbete av Johan Bengtsson och Alex Åkesson, brandingenjör- och civilingenjörsprogrammet i riskhantering, LTH

• author: Bengtsson, Johan and Åkesson, Alex
• supervisor: Patrick Van Hees
• organization: Division of Fire Safety Engineering
• course: VBRM10 20202
• year: 2021
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Fasad, luftspalt, brandstopp, fuktmättnad, rainscreen cladding
• report number: 5637
• other publication id: LUTVDG/TVBB--5637--SE
• language: Swedish
• id: 9035984
• date added to LUP: 2021-01-22 08:36:57
• date last changed: 2021-01-22 08:36:57