TRATTAMENTO IGNIFUGO DELLE TRAVI

Il legno è un materiale anisotropo e combustibile, la cui classe di combustibilità secondo la ДСТУ Б В.2.7-19-95 (ISO 1182:1990) è spesso definita come Г3 o Г4 (normalmente o fortemente combustibile). Ciò è dovuto all’elevato contenuto di cellulosa e lignina, che sotto l’effetto termico subiscono la pirolisi con rilascio di gas combustibili. A una temperatura di circa 250-300°C inizia il rilascio attivo di sostanze volatili e la formazione dello strato carbonizzato, mentre a 350-400°C avviene l’accensione. Tuttavia, nonostante la combustibilità, il legno possiede una proprietà unica: si carbonizza a una certa velocità, formando uno strato protettivo. Questo strato rallenta la penetrazione del calore verso il nucleo intatto, mantenendo la capacità portante della struttura per un determinato periodo di tempo.

È proprio su questo principio che si basa il concetto di resistenza al fuoco. La resistenza al fuoco di una struttura è la sua capacità di mantenere le funzioni portanti e/o di compartimentazione in condizioni di incendio per un tempo normato. Si misura in minuti (R, E, I) secondo la EN 13501-2. Per le travi di solaio, l’indicatore chiave è ‘R’ – la perdita della capacità portante. I requisiti standard per gli edifici residenziali possono prevedere classi R30 o R60, mentre per gli edifici pubblici o industriali – R90 e oltre. Senza un trattamento speciale, una trave in legno può avere una resistenza al fuoco fino a 15-20 minuti. Tuttavia, grazie a rivestimenti ignifughi efficaci, è possibile aumentare questo indicatore a R60, R90 e persino R120, il che è di importanza critica per l’evacuazione sicura delle persone e la localizzazione dell’incendio. La velocità di carbonizzazione del legno è di circa 0,6-0,8 mm/min per le conifere, il che consente di calcolare la sezione necessaria della trave per raggiungere la classe di resistenza al fuoco desiderata, tenendo conto dello spessore dello strato protettivo.

Per una comprensione più approfondita delle strutture in legno lamellare, spesso utilizzate per le travi, è possibile consultare gli articoli su case in legno lamellare, dove vengono esaminate le loro proprietà e applicazioni.

In Ucraina, i requisiti per la protezione antincendio delle strutture edilizie sono regolamentati dalle norme edilizie statali, in particolare dalla ДБН В.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti edilizi’. Questo documento normativo stabilisce i principi generali, la classificazione dei materiali e delle strutture edilizie in base agli indicatori di pericolo di incendio, nonché i requisiti di resistenza al fuoco per i diversi tipi di edifici e i loro elementi. In particolare, per le strutture portanti in legno, tra cui rientrano le travi di solaio e di copertura, vengono stabiliti i limiti minimi di resistenza al fuoco (R) in base al grado di resistenza al fuoco dell’edificio.

Parallelamente alle norme nazionali, in Ucraina vengono attivamente introdotti standard europei, tra cui svolge un ruolo chiave la EN 13501-2 ‘Classificazione dei prodotti da costruzione e degli elementi degli edifici in base ai risultati delle prove di resistenza al fuoco’. Questo standard specifica i metodi di prova e i criteri per l’assegnazione delle classi di resistenza al fuoco, come R (capacità portante), E (integrità) e I (capacità di isolamento termico). Per le travi di solaio, il criterio principale è R, che indica il tempo durante il quale la trave mantiene la propria funzione portante sotto l’effetto del fuoco. I produttori di materiali ignifughi e le imprese appaltatrici devono possedere i certificati e le licenze appropriati, che confermano l’efficacia dei loro materiali e la qualifica dei lavoratori. Ad esempio, per raggiungere la classe R45 o R60 per una trave di solaio in legno, potrebbe essere necessario applicare una vernice intumescente con un residuo secco normato da 1,5 a 3,0 kg/m², confermato dai protocolli di prova di laboratori accreditati conformemente alla ДСТУ Б В.1.1-12.2017.

La scelta del materiale ignifugo per le travi in legno è di importanza critica e dipende dalla classe di resistenza al fuoco richiesta, dalle condizioni di esercizio e dai requisiti estetici. Esistono tre categorie principali: vernici intumescenti, lacche ignifughe e impregnanti ignifughi.

1. Vernici intumescenti: Questi rivestimenti sono i più efficaci per aumentare notevolmente la resistenza al fuoco. Il loro meccanismo d’azione consiste nell’espandersi quando riscaldate a temperature di 150-200°C, formando uno strato termoisolante denso, poroso e incombustibile, dello spessore di alcuni centimetri. Questo strato blocca la trasmissione del calore verso la superficie del legno, rallentando notevolmente il processo di carbonizzazione. Il coefficiente di espansione di tali vernici può raggiungere 50-100 volte lo spessore iniziale. A seconda della classe di resistenza al fuoco richiesta (ad esempio, R45, R60), è necessario uno spessore diverso dello strato secco di vernice – solitamente da 1,5 mm a 3 mm, corrispondente a un consumo di 1,8-3,6 kg/m². I protocolli di prova secondo lo standard ДСТУ Б В.1.1-12:2017 indicano chiaramente la corrispondenza tra lo spessore specifico del rivestimento e la classe di resistenza al fuoco raggiunta. È importante considerare che le vernici intumescenti possono essere sensibili all’umidità, pertanto spesso richiedono uno strato protettivo aggiuntivo di vernice in condizioni di elevata umidità.

2. Lacche ignifughe: Questi materiali sono destinati alla protezione del legno dove è importante preservare la texture naturale del materiale. Agiscono in modo analogo alle vernici intumescenti, ma formano un rivestimento trasparente o semitrasparente. Sebbene la loro efficacia sia leggermente inferiore rispetto alle vernici, possono garantire una classe di resistenza al fuoco fino a R30-R45, oltre a ridurre il gruppo di combustibilità del legno a Г1 (difficilmente combustibile) secondo la ДСТУ Б В.2.7-19-95. Anche le lacche possono formare uno strato espanso, ma di spessore minore. Il consumo di lacca è solitamente di 200-400 g/m² per strato, e per ottenere la protezione necessaria potrebbero essere richiesti più strati.

3. Impregnanti ignifughi: Sono soluzioni saline o senza sale che penetrano in profondità nei pori del legno, modificandone la composizione chimica. Non formano uno strato protettivo sulla superficie, ma al riscaldamento rilasciano gas incombustibili che ostacolano l’accensione, oppure favoriscono la formazione di uno strato carbonizzato stabile. Gli impregnanti si dividono in superficiali e profondi. Quelli superficiali vengono applicati con rulli o pennelli, quelli profondi con il metodo dell’autoclave sotto pressione. L’efficacia degli impregnanti generalmente consente di raggiungere il gruppo di combustibilità Г2 (moderatamente combustibile) e garantire una classe di resistenza al fuoco fino a R15-R20, il che è insufficiente per le travi portanti senza misure aggiuntive. È importante notare che alcuni impregnanti possono dilavarsi nel tempo, richiedendo un rinnovo periodico.

La corretta tecnologia di applicazione dei rivestimenti ignifughi è un fattore decisivo per raggiungere la classe di resistenza al fuoco dichiarata e la durabilità della protezione. Il processo può essere suddiviso in diverse fasi chiave.

1. Preparazione della superficie: Questa è la fase più importante. La superficie in legno delle travi deve essere pulita, asciutta (umidità non superiore al 12-15%, secondo la ДСТУ Б В.2.6-14-2016), priva di polvere, macchie di grasso, vecchi rivestimenti verniciati, attacchi fungini. I vecchi rivestimenti vanno rimossi meccanicamente (levigatura, sabbiatura). In presenza di attacchi biologici (funghi, macchie blu) il legno deve essere trattato con prodotti antisettici. I difetti, come grandi crepe o nodi, vanno stuccati o rimossi, garantendo una base liscia per un’applicazione uniforme.

2. Metodi di applicazione: La scelta del metodo dipende dal tipo di materiale e dal volume di lavoro. I metodi più diffusi:

• Pennello/Rullo: Utilizzato per piccoli volumi, aree complesse o quando si utilizzano impregnanti e lacche. Garantisce un’accurata penetrazione del materiale, ma può essere meno produttivo per le vernici.
• Spruzzatura airless (airless spray): Metodo ottimale per l’applicazione di vernici intumescenti su grandi superfici. Garantisce un’elevata produttività, un rivestimento uniforme e la possibilità di applicare strati spessi in un solo passaggio. La pressione di spruzzatura è solitamente di 180-250 bar, la dimensione dell’ugello di 0,019-0,031 pollici. Ciò consente di raggiungere lo spessore necessario dello strato, il che è critico per garantire la classe di resistenza al fuoco dichiarata, ad esempio, 1,5-2,0 mm in un solo passaggio.
• Immersione/Autoclave: Utilizzato per gli impregnanti profondi in produzione, quando le travi vengono completamente immerse nella soluzione sotto pressione. Garantisce la massima penetrazione, ma non è adatto per strutture già realizzate.

3. Controllo qualità: Dopo l’applicazione del rivestimento, è necessario effettuare un controllo qualità dei lavori. Ciò include un’ispezione visiva per verificare l’assenza di lacune, colature, applicazione non uniforme. È particolarmente importante misurare lo spessore dello strato secco del rivestimento con uno spessimetro speciale. La corrispondenza dello spessore effettivo a quello di progetto è la garanzia del raggiungimento della classe di resistenza al fuoco calcolata. Viene inoltre verificata l’adesione del rivestimento al substrato. Tutti i lavori devono essere eseguiti conformemente ai regolamenti tecnici del produttore del materiale e ai documenti normativi, come la ДБН В.1.1-7:2016 e gli standard EN. Il controllo si conclude con un verbale dei lavori eseguiti, con l’indicazione dei materiali utilizzati, della tecnologia e dei risultati delle misurazioni.

L’efficacia del trattamento ignifugo delle travi non si limita alla sola protezione del loro corpo principale. È di importanza critica garantire anche la resistenza al fuoco dei nodi strutturali e l’integrazione della protezione con gli altri elementi del solaio, come pareti, colonne ed elementi di rivestimento. È proprio nei punti di giunzione, dove le travi subiscono carichi maggiori e hanno una sezione minore, che il rischio di una rapida perdita della capacità portante durante un incendio è più elevato.

Per le travi in legno che poggiano su pareti o altre strutture portanti, è necessario prevedere soluzioni ignifughe speciali. Ad esempio, le estremità delle travi inserite in pareti in pietra o cemento devono avere un avvolgimento tagliafuoco in materiali incombustibili, come lana minerale con spessore di 50-100 mm, oppure essere trattate con composti ignifughi ad efficacia maggiorata. Secondo la ДБН В.1.1-7:2016, questi nodi devono garantire una resistenza al fuoco uguale o superiore a quella della trave stessa.

Anche i fissaggi metallici, come squadrette, piastre o bulloni, devono essere protetti. Sebbene il metallo stesso sia incombustibile, alle alte temperature dell’incendio (fino a 800-1000°C) perde la propria resistenza e duttilità, il che può portare al cedimento del nodo. Pertanto, gli elementi di fissaggio metallici possono essere rivestiti con vernici intumescenti che, espandendosi, creano uno strato termoisolante, oppure essere nascosti nella struttura in modo da garantire la loro protezione termica. È inoltre importante considerare l’influenza degli impianti tecnici, che possono attraversare il solaio, poiché eventuali aperture o reti creano percorsi potenziali per la propagazione del fuoco e richiedono una protezione antincendio separata.

Anche l’integrazione del trattamento ignifugo delle travi con gli elementi di rivestimento del solaio (ad esempio, cartongesso, pannelli XLAM) è fondamentale. Il rivestimento non solo aumenta la resistenza al fuoco complessiva del solaio (aggiungendo i criteri E e I), ma fornisce anche una protezione aggiuntiva alle travi dall’esposizione diretta al fuoco. Ad esempio, il controsoffitto del solaio con due strati di cartongesso spessi 12,5 mm ciascuno può aumentare la resistenza al fuoco del sistema fino a R60. È importante garantire l’ermeticità delle giunzioni tra le travi trattate e il rivestimento, utilizzando sigillanti e mastici ignifughi, per prevenire la propagazione del fumo e delle fiamme attraverso le fessure. Si tratta di un approccio integrato che tiene conto non solo delle proprietà individuali delle travi, ma anche dell’interazione di tutti gli elementi costruttivi nel sistema del solaio.

L’efficacia della protezione antincendio del legno dipende non solo dalla qualità del trattamento iniziale, ma anche dal corretto esercizio e dal controllo regolare dello stato del rivestimento. I materiali ignifughi hanno una durata di servizio limitata, che può variare da 5 a 30 anni, a seconda del tipo di materiale, delle condizioni di esercizio e dell’aggressività dell’ambiente.

Le vernici e le lacche intumescenti hanno solitamente una durata di efficacia di 10-20 anni, mentre alcuni impregnanti – di 5-10 anni. Tuttavia, questo periodo può ridursi sotto l’effetto delle radiazioni ultraviolette, dell’umidità, di danni meccanici o di agenti chimici. Pertanto, la ДБН В.1.1-7:2016 e i requisiti dei produttori di materiali prevedono ispezioni periodiche dello stato del rivestimento ignifugo.

Le ispezioni regolari, effettuate da specialisti qualificati (solitamente ogni 3-5 anni), includono un’ispezione visiva per rilevare danni, distacchi, crepe, perdita di colore o struttura. Con l’ausilio di strumenti speciali si può inoltre misurare lo spessore residuo del rivestimento, l’adesione e altre proprietà fisico-chimiche che ne influenzano l’efficacia. In base ai risultati dell’ispezione viene redatto un verbale, in cui sono indicati i difetti riscontrati e le raccomandazioni per la loro eliminazione.

In caso di rilevamento di danni o di riduzione dell’efficacia del rivestimento, è necessario ripristinare la protezione. Ciò può includere una riparazione locale (ripristino delle aree danneggiate) o una completa riverniciatura/reimpregnazione delle strutture. Prima del ripristino, le aree danneggiate vengono accuratamente pulite, sgrassate e asciugate. È importante utilizzare materiali compatibili con il rivestimento esistente, oppure rimuovere completamente il vecchio strato se incompatibile o gravemente degradato. Trascurare le ispezioni periodiche e il ripristino tempestivo può portare alla perdita delle proprietà ignifughe della struttura, in contrasto con le norme di sicurezza antincendio e creando una minaccia diretta per la vita e i beni. La durabilità e l’affidabilità della protezione antincendio sono parte della sicurezza costruttiva generale di qualsiasi oggetto.

La scelta del metodo ottimale di trattamento ignifugo delle travi è una decisione complessa, che deve basarsi sull’analisi non solo degli investimenti iniziali, ma anche del costo totale di proprietà (TCO – Total Cost of Ownership) durante l’intero ciclo di vita dell’edificio. Esaminiamo l’analisi comparativa dei tre metodi principali:

1. Impregnanti ignifughi:

• Costi iniziali: Solitamente i più bassi in termini di costo di materiali e lavori (da 50 a 150 UAH/m²). L’applicazione è relativamente semplice.
• Efficacia: Riducono il gruppo di combustibilità a Г2, garantiscono R15-R20. Insufficiente per travi portanti con requisiti elevati.
• Durabilità: 5-10 anni. Possono dilavarsi, richiedono un rinnovo regolare.
• Spese di esercizio: Medie, a causa della necessità di trattamenti ripetuti.
• TCO: Nel lungo periodo può essere più elevato a causa degli aggiornamenti frequenti e della minore efficacia.

2. Lacche ignifughe:

• Costi iniziali: Più alti rispetto agli impregnanti, ma più bassi rispetto alle vernici intumescenti (da 150 a 300 UAH/m²). L’applicazione richiede accuratezza.
• Efficacia: Riducono il gruppo di combustibilità a Г1, garantiscono R30-R45. Preservano l’estetica del legno.
• Durabilità: 10-15 anni. Più resistenti ai fattori esterni rispetto agli impregnanti.
• Spese di esercizio: Basse, poiché il ripristino è necessario meno frequentemente.
• TCO: Rapporto ottimale prezzo/qualità per oggetti con requisiti moderati di resistenza al fuoco ed elevate esigenze estetiche.

3. Vernici intumescenti:

• Costi iniziali: I più alti in termini di costo di materiali e lavori (da 300 a 800 UAH/m²). Richiedono un’applicazione professionale e il controllo dello spessore dello strato.
• Efficacia: La più alta. Riducono il gruppo di combustibilità a Г1, garantiscono R60, R90 e persino R120. Ciò consente di utilizzare travi in legno dove in precedenza erano necessarie strutture metalliche o in cemento armato.
• Durabilità: 15-25 anni. Richiedono protezione dall’umidità e dalle radiazioni UV.
• Spese di esercizio: Basse, grazie alla lunga durata di servizio.
• TCO: Sebbene gli investimenti iniziali siano elevati, i costi a lungo termine sono minimi e il livello di sicurezza è massimo. Ciò è giustificato per oggetti con requisiti rigorosi di sicurezza antincendio, nonché per importanti strutture in legno.

Nella scelta è necessario valutare attentamente tutti questi fattori, oltre a consultare specialisti con esperienza nel campo della sicurezza antincendio e del calcolo della resistenza al fuoco delle strutture.

L’esecuzione del trattamento ignifugo delle travi non è solo un processo tecnico, ma anche una procedura responsabile che richiede una rigorosa documentazione e la conformità alle normative. La mancanza di una documentazione adeguata può portare al rifiuto della messa in esercizio dell’oggetto da parte degli organi del Servizio di Stato dell’Ucraina per le Situazioni di Emergenza (ДСНС).

I principali documenti da predisporre:

1. Licenza dell’impresa appaltatrice: L’azienda che esegue i lavori di protezione antincendio deve possedere una licenza valida per l’esercizio dell’attività economica di esecuzione di lavori a destinazione antincendio (definita dall’Ordinanza del Ministero degli Affari Interni dell’Ucraina n. 64 del 31.01.2015). Ciò è garanzia di qualifica e conformità alle norme.

2. Progetto di protezione antincendio: Per gli oggetti con requisiti elevati di sicurezza antincendio o nei casi in cui la protezione antincendio sia critica per garantire la resistenza al fuoco delle strutture portanti, viene elaborato uno speciale progetto di protezione antincendio. Questo documento contiene i calcoli della classe di resistenza al fuoco necessaria, la scelta dei materiali, la tecnologia di applicazione, gli schemi di disposizione degli elementi trattati e i metodi di controllo. Il progetto viene concordato con le autorità competenti.

3. Certificati di conformità sui materiali: Tutti i materiali ignifughi utilizzati devono possedere certificati di conformità validi secondo la legislazione ucraina (ДСТУ, Regolamenti tecnici) e protocolli di prova che confermano le loro proprietà ignifughe (gruppo di combustibilità, classe di resistenza al fuoco). Ciò garantisce che i materiali corrispondano alle caratteristiche dichiarate e siano stati testati secondo metodologie definite, come la ДСТУ Б В.1.1-12:2017.

4. Verbale di esecuzione dei lavori di protezione antincendio: Al termine dei lavori viene redatto un verbale, firmato dai rappresentanti del committente e dell’impresa appaltatrice. Nel verbale sono indicati: l’oggetto, le date di inizio e fine dei lavori, i materiali utilizzati (con riferimento ai certificati), i volumi dei lavori (m²), i metodi di applicazione, i risultati delle misurazioni di controllo dello spessore dello strato, nonché il periodo di garanzia e la periodicità raccomandata delle ispezioni. Questo è il documento principale che conferma il fatto e la qualità dei lavori eseguiti.

5. Scheda tecnica della protezione antincendio: Alcuni produttori di materiali o appaltatori forniscono una scheda dell’oggetto, in cui è sistematizzata tutta l’informazione sulla protezione antincendio. La presenza di una documentazione completa e correttamente redatta è la garanzia per la messa in esercizio dell’oggetto con successo e per evitare contestazioni da parte degli organi di controllo.