Лекция №31. Тема: «Основы проектирования технических решений пожарной безопасности зданий и сооружений. Способы повышения огнестойкости. Противопожарные преграды и их назначение»
Скачать 0.99 Mb.
|
Способы повышения огнестойкости строительных материаловДревесные конструкции. В пожарном отношении древесина относится к сгораемым материалам. Она быстро воспламеняется и распространяет огонь. С другой стороны, древесина за счет обугливания обладает значительной инертностью горения, особенно в элементах конструкций большого сечения. Благодаря этому при горении такие элементы довольно долго могут сохранять предел огнестойкости, не теряя несущей способности. Скорость обугливания или потеря рабочего сечения конструкции при горении не превышает 0,7 мм в минуту. Вот почему деревянные конструкции при пожаре противостоят разрушению дольше, чем металлические или железобетонные, которые могут обрушиться в первые 15-20 минут пожара из-за температурных деформаций металла, его текучести. Металлические конструкции под действием огня могут терять прочностные показатели. Воздействие высоких температур на бетон или цементный камень (в том числе штукатурку и пр.) предопределяет дегидратацию гидрата окиси кальция. Это само по себе снижает несущую способность, а при тушении пожара водой или просто при контакте с влажным воздухом происходит обратная реакция. Продукт гидратации увеличивается в объеме до двух раз с разрушением поверхностного слоя, что обусловливает проникновение пламени внутрь конструкции. Несмотря на сказанное выше, противопожарные нормы часто становятся преградой для использования деревянных конструкций в строительных объектах. Основная задача при использовании древесины и древесных материалов - снизить возгораемость конструкций. Это достаточно эффективно достигается химическими и другими мерами защиты: нанесением на поверхность конструкций необходимого количества специальных составов или покрытий, задерживающих горение древесины. Современные методы огнезащиты позволяют увеличить стойкость деревянных элементов зданий до двух часов. Древесина обугливается при температуре 200 - 250 °С и уже при температуре 300 °С начинает быстро разрушаться. Древесина обладает определенной линейной скоростью распространения горения и при пожаре в помещениях температура в некоторых точках может достигать 1100 °С, скорость горения достигает порядка 4,4 мм/мин. С целью расширения области применения деревянных конструкций и изделий из древесины разработаны огнезащитные материалы В случае пожара сгорание дерева и соответственно обрушение несущих элементов из него, физически происходит следующим образом. Процесс горения дерева заключается в обугливании части несущего диаметра конструкции, обугленная часть разрушается, и вся нагрузка постепенно переходит на оставшуюся целой не обугленную часть конструкции. Если процесс горения продолжается длительное время, то происходит уменьшение несущей площади и по законам физических процессов, пропорционально увеличивается нагрузка на все уменьшающуюся опорную площадь. Время, необходимое для уменьшения несущей площади конструкции до величины равной оказываемой на него нагрузке – это и есть предел огнестойкости деревянной конструкции. На замедление или ускорение этого процесса воздействуют множество факторов, в том числе влажность и плотность самой древесины, интенсивность притока кислорода, температура горения объекта. Наиболее быстрый процесс обугливания у конструкций из цельной древесины с минимальным сечением, для них скорость обугливания составляет 1 мм в минуту. Клееная древесина обугливается медленнее, при таком же сечении скорость составляет 0,7 мм в минуту. Увеличение несущей площади уменьшает скорость сгорания древесины. Предел огнестойкости - это время от начала возгорания до потери несущей способности и разрушения конструкции. Если конструкция сборная и состоит не только из деревянных, но и металлических элементов, то предел огнестойкости рассчитывается для каждого Необходимость предохранения деревянных конструкций от пожаров заставляет прибегать к изысканию средств повышения огнестойкости древесины. Все эти средства имеют целью не до пустить воспламенения продуктов разложения дерева, так как горят по существу продукты распада древесины. Древесина, об работанная теми или иными химикатами (аитипирепами), под вергаясь действию высокой температуры или открытого огня, бу дет разлагаться, но не воспламеняться, что исключает возмож ность горения древесины открытым пламенем, а следовательно и распространения пожара. Особое значение имеет огнезащитная обработка древесины в речном судостроении и судоремонте, где широко применяются деревянные конструкции. В настоящее время применяются три основных способа огне защитной обработки древесины, а именно: 1) огнезащитная пропитка древесины; 2) огнезащитные обмазки и окраски; 3) термоизолирующая обмазка. Огнезащитная пропитка древесины. Этот способ обработки древесины более эффективен, чем способы обмазки и окраски, но он является более дорогостоящим. Единственно приемлемым способом придания огнестойкости древесине в условиях судо строения и судоремонта является именно огнезащитная про питка; поэтому остановимся на этом вопросе несколько по дробнее. К составам, предназначенным для пропитки древесины, дол жен предъявляться ряд требований, главными из которых явля ются: 1) Хорошо защищать материал от действия огня при их ми нимальном содержании в пропитываемом материале. 2) Препятствовать поглощению древесиной влаги и развитию в древесине грибков. 3) Не вызывать коррозии металлических частей, соединен ных с деревянными пропитанными конструкциями. 4) При взаимодействии с древесиной не должны изменяться механические свойства пропитки. 5) Не должны быть ядовитыми для людей и животных. 6) Не должны препятствовать склейке древесины и влиять на лако-красочные покрытия, наносимые на древесину. Для пропитки употребляются соли, обладающие свойством при нагревании плавиться или выделять негорючие газы. В ре зультате плавления солей древесина покрывается защитной пленкой; кроме того, некоторые соли с повышением температуры разлагаются, образуя при этом большое количество негорючих газов, которые изолируют поверхность от кислорода воз духа и разбавляют выделяющиеся из древесины продукты горения. Пропиточный состав приготовляется следующим образом в 720 см3 воды растворяется 250 г аммофоса; после тщательного размешивания дают раствору отстояться в течение суток, отстоявшийся раствор сливают в приготовленную тару (бочки, ведра) при помощи резинового шланга; затем в каждые .720 см слитого раствора аммофоса добавляют 50 г сернокислого аммо ния и 30 г керосинового контакта. Полученную смесь перед употреблением тщательно перемешивают и при помощи малярной кисти наносят на деревянные конструкции. Подвергать пропитке рекомендуется лишь выдержанную древесину с влажностью не более 18—20%. Принципиально возможно придать дереву огнезащитные свойства несколькими способами, а именно: 1) способом внешней обмазки; 2) способом двойной пропитки; 3) способом введения органических негорючих соединений, растворимых в воде, но в результате термической обработки переходящих в нерастворимое состояние. Огнезащитная обмазка и окраска. Для препятствия непосред ственному воздействию пламени на древесину иногда прибегают к обмазке поверхности древесины водостойкими огнезащитными составами. Наиболее часто употребляются для этих целей силикатные краски, сульфитцеллюлозные щелочи с наполнителями и др. Все эти составы обмазок и красок сами не горят, достаточно долго не разрушаются в огне и мало теплопроводны. При нанесении на поверхность древесины огнезащитный слой изолирует древе сину от соприкосновения с окружающим воздухом и препят ствует свободному доступу воздуха, без которого невозможно горение. Однако, при наличии высокой температуры под пленкой об разуются газообразные продукты разложения древесины, кото рые могут разорвать слой пленки и сгореть на ее поверхности. Кроме того, серьезным недостатком этого способа является то, что при воспламенении древесины, поверхностный слой которой нарушен, горение происходит так же, как и незащищенной древесины. Этот способ следует рекомендовать в том случае, когда конструкции уже сооружены из обычного дерева и возникла не обходимость в придании им повышенной огнестойкости. Эти составы обладают недостаточной водостойкостью, так как связующим веществом в силикатных красках является жидкое стекло, обладающее хорошей растворимостью. Для внутренних окрасок хорошо себя зарекомендовали: а) силикатно-асбестовая краска (асбест молотый 20%, тальк 7,5%, мел молотый 7,5%, жидкое стекло 65%); б) силикатно- глиняная краска (кирпич молотый 10%, глина 40%, жидкое •стекло 50 % ). Способ двойной пропитки не получил в практике широ кого распространения вследствие большого привеса древесины после пропитки, доходящего до 40%. Кроме того, первый раствор, введенный в древесину, кристаллизуясь, препятствует глубокому проникновению в древесину второго раствора, вследствие чего де рево недостаточно хорошо противостоит горению. За последнее время, по данным отечественной и иностранной литературы, уделяется большое внимание введению в растворен ном состоянии в древесину различных смол. После введения смол древесина подвергается нагреву. При определенном температур ном режиме введенные в древесину смолы становятся нераствори мыми, что делает огнезащитные покрытия стойкими против воды и влаги. Чтобы придать большую огнестойкость деревянным конструкциям необходимо пропитать древесину с помощью водного раствора огнезащитного состава. Кубический метр дерева обязан впитать 50-75 кг сухой соли аммония (фосфорно- или серно-кислого). Далее осуществляется поверхностная пропитка, а затем уже облицовка материалом, который не может сгореть. В данном случае можно использовать штукатурку известково-цементную либо известково-алебастовую, которая повысит огнестойкость конструкции до пятнадцати-тридцати минут. Такая разбежка зависит от толщины штукатурки и методов ее нанесения. Если имеется пустота в деревянном перекрытии – ее устраняют определенными досками, или просто заполняют несгораемым материалом. Каменные конструкции. Если брать каменные конструкции, то их огнестойкость зависит в первую очередь от теплофизических свойств обрабатываемых материалов из камня и методов их обогрева. Кроме того, техничное исполнение и сечение материала может влиять на повышение огнестойкости непосредственно самой конструкции. Следует также учесть, что строительные конструкции из камня не работают на растяжение, а только на сжатие. При применении глиняных конструкций можно не беспокоиться относительно ее повреждения со стороны тепла, поскольку эти конструкции являются наиболее огнестойкими и смогут выдержать нагрев до девятисот градусов по Цельсию. Однако, уже при 800 градусах мы можем увидеть отслоение тонких слоев поверхности и повреждение в виде трещин, наблюдаемое на самой кладке. Тем не менее, это позволяет ставить глиняные конструкции на первое место по сопротивлению от огня. При сравнении силикатного и красного кирпича можно отметить, что их огненная стойкость одинакова, однако под воздействием очень высоких температур у силикатного кирпича больше изменяется предел прочности, чем у красного. Поэтому ограждающие тонкостенные конструкции принято усиливать с помощью стального каркаса либо проведением железной проволоки между несколькими рядами кирпичей. Стальное усиление увеличивает огнестойкость конструкции, что позволяет ей подвергаться воздействию более высоких температур без изменения свойств. Если говорить о колонах и стенах, то можно отметить, что огнестойкость данных конструкций напрямую зависит от сечения. Для сравнения: у стены из глиняного либо силикатного кирпича предел огнестойкости будет 300 минут при толщине стены 25 см, а у пустотелого предел будет больше и составляет порядка 330 минут. Отдельным пунктом стоят железобетонные изделия, у которых огнестойкость зависит от огромного ряда факторов. Кроме размеров сечения и толщины защитного слоя огнестойкость зависит: - от марки бетона, - его наполнителя, - от самой нагрузки непосредственно на конструкцию и схемы ее отпирания. Огнестойкость также может колебаться при изменении видов арматуры, их количества и диаметров. Следует отметить, что при увеличении толщины бетона и снижении его плотности максимальный предел огнестойкости возрастает. Нынешние конструкции из железобетонных материалов способны повышать свою огнестойкость до 60 минут. Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от их конструктивной схемы, способа загружения, интенсивности и продолжительности температурных воздействий, а также от теплофизических свойств бетона. Причины наступления пределов огнестойкости железобетонных конструкций во многом определяются характером их работы в условиях пожара. Для конструкций, в которых предельное состояние обусловливается работой на растяжение, предел огнестойкости наступает в момент, когда предел текучести (прочности) арматуры от нагревания снижается до величины, равной напряжению от нормативной нагрузки. Для конструкций, предельное состояние которых обусловливается работой на сжатие, предел огнестойкости наступает в момент, когда работоспособное сечение бетона уменьшается до определенной (критической) величины. В результате снижения прочностных характеристик при прогреве материала конструкций их несущая способность становится равной внешней нагрузке. В ряде случаев эти факторы в условиях пожара оказывают одновременное влияние на уменьшение несущей способности конструкции. Железобетонными конструкциями, выполняющими ограждающие функции, являются навесные стены, ненесущие стены и перегородки. Предел огнестойкости таких конструкций определяется по потере теплоизолирующей способности или потере плотности и зависит от конструктивного исполнения, толщины или наименьшего размера сечения. Огнестойкость самонесущих и несущих панелей нормируется в зависимости от конструктивного исполнения, толщины или наименьшего размера сечения и степени нагруженности. Предел огнестойкости железобетонных перекрытий и покрытий зависит от конструктивного исполнения, степени нагруженности, теплофизических и прочностных свойств материалов, из которых выполнены конструктивные элементы. Огнестойкость элементов железобетонных конструкций утрачивается, как правило, в результате потери несущей способности (обрушения) при снижении прочностных характеристик арматуры и бетона в условиях пожара. Предел огнестойкости изгибаемых свободно опертых элементов железобетонных конструкций в большей степени зависит от прогрева растянутой рабочей арматуры до критической температуры, при которой прочностные характеристики материала снижаются до рабочих напряжений. На критическую температуру влияют марка и класс стали. На время прогрева рабочей арматуры до критической температуры влияет толщина защитного слоя бетона и условия нагрева конструкции на пожаре. При одинаковой толщине защитного слоя более интенсивно прогревается рабочая арматура в элементах конструкций, имеющих большее отношение обогреваемого периметра к сечению конструкции, что уменьшает предел огнестойкости таких конструкций. При одинаковых внешних геометрических размерах сечении конструкции и условиях обогрева на предел огнестойкости железобетонных элементов влияет также массивность конструкции. С увеличением массы конструкции, при всех прочих равных условиях, увеличивается ее теплоемкость, что повышает в некоторой степени предел огнестойкости. Методы повышения огнестойкости железобетонных конструкций Конструктивные решения и применениематериалов (бетона и стали) с лучшими термопрочностными характеристиками. К конструктивным решениям относятся следующие: увеличение сечения конструкций; снижение нагрузок на несущие конструкции; увеличение толщины защитного слоя продольной растянутой арматуры для элементов конструкций, работающих на изгиб и растяжение; изменение способа опирания конструкций; изменение условий обогрева. Бетон на известняковом заполнителе имеет некоторые преимущества перед бетоном на гранитном заполнителе. Из арматурных сталей по термопрочностным характеристикам лучшей является горячекатаная низколегированная сталь периодического профиля - марки 25Г2С. Следует обращать внимание на защиту узлов крепления и навески панелей, а также герметизацию стыков между панелями. Защита узлов крепления, а также заделка зазоров в местах примыкания навесных и самонесущих стен к частям здания должна обеспечивать предел огнестойкости, равный требуемому пределу огнестойкости конструкций. Стальные конструкции. Наиболее слабыми конструкциями, которые не могут выдержать воздействие огня более 15 минут, являются, как это ни странно, стальные конструкции. Если огонь воздействует на конструкцию более предельного времени, она начинает деформироваться и терять свои несущие свойства. Хотя металлические конструкции выполнены из несгораемого материала, фактический предел их огнестойкости в среднем составляет 15 минут. Это объясняется достаточно быстрым снижением прочностных и деформативных характеристик металла при повышенных температурах во время пожара. Интенсивность нагрева МК (металлической конструкции) зависит от ряда факторов, к которым относятся характер нагрева конструкций и способы их защиты. В случае кратковременного действия температуры при реальном пожаре, после воспламенения горючих материалов металл подвергается нагреву более медленно и менее интенсивно, чем нагрев окружающей среды. При действии «стандартного» режима пожара температура окружающей среды не перестает повышаться и тепловая инерция металла, обуславливающая некоторую задержку нагрева, наблюдается только в течение первых минут пожара. Затем температура металла приближается к температуре нагревающей среды. Защита металлического элемента и эффективность этой защиты также влияют на нагрев металла. При действии на металлическую балку высоких температур при пожаре сечение конструкции быстро прогревается до одинаковой температуры. При этом снижается предел текучести и модуль упругости. Обрушение прокатных балок наблюдается в сечении, где действует максимальный изгибающий момент. Воздействие температуры пожара на ферму приводит к исчерпанию несущей способности ее элементов и узловых соединений этих элементов. Потеря несущей способности в результате снижения прочности металла характерна для растянутых и сжатых элементов поясов и решетки конструкции. Исчерпание несущей способности стальных колонн, находящихся в условиях пожара, может наступить в результате потери: - прочности стержнем конструкции; - прочности или устойчивости элементами соединительной решетки, а также узлов крепления этих элементов к ветвям колонны; - устойчивости отдельными ветвями на участках между узлами соединительной решетки; общей устойчивости колонны. Поведение в условиях пожара арок и рам зависит от статической схемы работы конструкции, а также конструкции сечения этих элементов. Способы повышения огнестойкости: - облицовка из негорючих материалов(обетонирование, облицовка из кирпича, теплоизолюционных плит, гипсокартонными листами, штукатурка); - огнезащитные покрытия (невспучивающиеся и вспучивающиеся покрытия); - подвесные потолки (между конструкцией и потолком создается воздушный зазор, который повышает ее предел огнестойкости). Однако, можно увеличить огненную стойкость для стальных конструкций специальной обмазкой или простой штукатуркой, которые создадут так называемый защитный слой, препятствующий проникновению огня. Кроме того огнестойкость может увеличиваться красным кирпичом, плитами из стекловолокна, составными плитами из более легких бетонов, а также плитами из гипса и асбоцемента. Как уже говорилось ранее, огнестойкость чаще всего увеличивается при помощи штукатурки и специальной обмазки. Штукатурка толщиной всего 25 мм, которую необходимо нанести на металлическую сетку, способна повысить огнестойкость металлической колонны почти на 50 минут, а слой штукатурки 50мм способен повысить предел огнестойкости вообще на 130 минут. А при нанесении специальной обмазки стальная колонна увеличивает огнестойкость в три-четыре раза. |
Похожие:
 | Правил пожарной безопасности при эксплуатации зданий и сооружений учебных заведений, предприятий, учреждений и организаций системы... | | Правил пожарной безопасности при эксплуатации зданий и сооружений учебных заведений, предприятий, учреждений и организаций системы... |
| Получить государственную услугу по лицензированию деятельности по монтажу, техническому обслуживанию и ремонту средств обеспечения... | | Получить государственную услугу по лицензированию деятельности по монтажу, техническому обслуживанию и ремонту средств обеспечения... |
| Настоящая инструкция устанавливает порядок организации производства и (или) содержания территорий, зданий, сооружений, помещений... |  | В инструкции о мерах пожарной безопасности необходимо отражать следующие вопросы |
| Российской Федерации и нормативными документами по пожарной безопасности, отражающих специфику обеспечения их пожарной безопасности... | | Правила противопожарного режима содержат требования пожарной безопасности, устанавливающие правила поведения людей, порядок организации... |
| Декларация пожарной безопасности введена для повышения уровня ответственности собственника в целях обеспечения пожарной безопасности... | | Федеральные законы о технических регламентах, содержащие требования пожарной безопасности к конкретной продукции, не действуют в... |