Книга Пожежна Безпека Рожков частина 3
Страница 3 из 24
Вогнестійкість залізобетонних конструкцій залежить від інтенсивності та тривалості температурного впливу, теплофізичних властивостей бетону, конструктивної схеми, розмірів перетину, товщини захисного шару (відстані від зовнішньої поверхні бетону до металевої арматури), класу бетону, арматури та виду заповнювача. Негорючість та відносно невелика теплопровідність бетону дозволяють створювати конструкції з межами вогнестійкості, що задовольняють вимогам безпеки. У той же час залізобетонні конструкції не можуть безобмежено чинити опір впливу пожежі.
Рис. 6.5. Основні стадії розвитку пожежі в приміщенні: І – початкова; II – основна; III – кінцева
Вогнестійкість кам’яних конструкцій визначається їх перетином, конструктивним виконанням, теплофізичними властивостями матеріалів та способами обігріву. Видику межу вогнестійкості мають конструкції, виконані з глиняної цегли. В умовах пожежі цегляні конструкції задовільно витримують нагрівання до 700–900 0С, не знижуючи міцності та без зруйнування.
У сучасному будівництві широко використовуються металеві конструкції (колони, балки, ферми, арки тощо), виконані зі сталі, сплавів алюмінію, чавуну Найбільш перспективними є легкі металеві конструкції, застосування яких значно скорочує терміни будівництва, витрати на транспортування, збільшує продуктивність праці. Незахищені металеві конструкції під впливом високої температури деформуються, втрачають свою несучу здатність та завалюються вони мають невисоку межу вогнестійкості (15 хв), яка визначається часом нагріву до критичної температури. Критична температура для конструкцій з різних сталей в середньому складає 470 – 550 °С, з алюмінієвих сплавів – 165–225 °С.
При пожежах значним руйнуванням піддаються сталеві незахищенні ферми, балки, колони. Внаслідок проходить завалення покриття будівель в цілому. Такого роду пожежі можуть мати катастрофічний характер та завдавати значних матеріальних збитків.
Дерев’яні будівельні конструкції, природно, мають підвищену пожежну небезпеку. Низька температура займання (280–300 °С) призводить до того, що дерев’яні конструкції можуть загорятися навіть при незначному осередку пожежі. По поверхні дерев’яних конструкцій з нормальною експлуатаційною вологістю полум’я може поширюватися зі швидкістю до 2 м•хв-1.
Пожежну небезпеку являють й легкі покриття, всяких як теплоізоляцію переважно використовують полістирольний пінопласт, який має невелику густину, необхідну міцність та "високі теплоізоляційні властивості. Пожежі на таких покриттях характеризуються швидким поширенням вогню по покрівлі та утеплювачу на значну площу, незворотними деформаціями огороджувальних та несучих конструкцій, малою ефективністю використовуваних засобів пожежогасіння через приховане поширення горіння по утеплювачу всередині конструкцій, виділенням великої кількості газоподібних продуктів розкладу полімерних матеріалів.
Все більш широке використання в приміщеннях будівель та споруд знаходять килимові покриття та текстильні матеріали підлог. Більшість з них вельми пожежонебезпечні, тому що є горючими матеріалами, мають високу димотворну здатність, при горінні виділяють токсичні продукти.
§ 40. Способи підвищення вогнестійкості залізобетонних конструкцій
Межу вогнестійкості залізобетонних конструкцій можна збільшити шляхом впровадження відповідних конструктивних рішень та використання матеріалів з покращеними термоміцними характеристиками. До конструктивних рішень належать: збільшення площі перетину конструктивних елементів; зниження навантажень на несучі конструкції;
Збільшення товщини захисного шару бетону для поздовжньої розтягнутої арматури в елементах конструкцій, що працюють на прогин та розтягнення;
Зміна умов обігріву конструкцій під час пожежі; зміна схеми обпирання й роботи конструкції.
У процесі забезпечення потрібних меж вогнестійкості панельних конструкцій із залізобетону слід звертати увагу на захист вузлів кріплення та навішення панелей, герметизацію стиків між панелями. Рівень захисту вузлів кріплення, а також забивання прогалин в місцях прилягання навісних та самонесучих стін до елементів будівель мають забезпечувати межу вогнестійкості не нижче потрібного для конструкції в цілому.
§ 41. Методи захисту несучих металевих конструкцій
Щоб обмежити зниження міцності металевих конструкцій в умовах пожежі необхідно зменшити швидкість їх нагріву. Для цих цілей використовують спеціальний вогнезахист.
Використовують два методи захисту металевих конструкцій: тепловідвід та теплоізоляцію.
Тепловідвід здійснюється охолодженням порожнистих сталевих конструкцій рідиною, що циркулює, та заповненням порожнистих колон бетоном. У ряді зарубіжних країн побудовані будівлі з металевими каркасами, які заповнюються водою для збільшення межі їх вогнестійкості. Водою заповнюють колони каркаса будівлі, в окремих випадках – й балки перекриттів. Для цих цілей використовують воду з антикорозійними добавками, а для неопалювальних будівель – антифриз. Такі системи можуть бути з разовим наповненням під час пожежі, з постійним заповненням водою з природною або примусовою циркуляцією. Межа вогнестійкості захищених таким чином конструкцій, залежно від їх товщини та швидкості руху води, може досягати двох годин.
Для вогнезахисту методом теплоізоляції, в основному, використовують три способи:
Збільшення товщини захисного шару шляхом обкладення цеглою, бетонуванням, штукатуренням;
Встановлення теплоізолювальних облицювань (екранів); нанесення вогнезахисних покриттів.
Традиційним способом вогнезахисту сталевих колон є облицювання (обкладення) їх цеглою (рис. 6.6).
Рис. 6.6. Облицювання колони цеглою
Щоб запобігти руйнуванню цегляної кладки внаслідок неоднакового теплового розширення колони та кладки, між ними влаштовують невеликий зазор. Саму кладку армують за допомогою сталевих анкерів, які зварюють із захисної конструкцією.
Облицювання сталевих колон у півцеглини зберігається при всіх вогневих випробуваннях та забезпечує захист колон протягом 5 год. Колони, обкладені у чверть цеглини, за результатами випробувань, мали межу вогнестійкості 2 год 10 хв. У той же час, якщо в таких колонах простір між облицюванням та сталевим стрижнем заповнюють бетоном, шлаком, іншими негорючими матеріалами, то межа вогнестійкості такої конструкції може бути збільшена до 3 год.
Для захисних облицювань найчастіше використовують легкий бетон, керамічну цеглу, збірні плити з легких бетонів, порожнисте керамічне каміння, гіпсові, азбоцементні, скловолокнисті та мінеральні плити, штукатурку.
Вогнезахисні штукатурки виготовляють із суміші порожнистого заповнювача (перліт, вермикуліт) та в’яжучої речовини (цемент, вапно, гіпс, рідке скло). Способи захисту металевих конструкцій штукатуркою показані на рис. 6.7.
Рис. 6.7. Захист металевих конструкцій штукатуркою:
А – з використанням плоскої сітки; б – з використанням Г–подібних шпильок; в –колони двотаврового перетину; г – балок
Перед нанесенням штукатурки металеві конструкції ретельно очищують від бруду та іржі та армують сталевою сіткою 3 з розміром вічка до 100 мм, прикріпленою до захищуваної конструкції 2 анкерами 1 на відстані 10 мм від її поверхні. При використанні об’ємної сітки 5 (сітки рабиця) її можна накладати безпосередньо на поверхню конструкції.
При нанесенні штукатурки методом напівсухого торкретування в якості армуючих елементів можна використовувати Г–подібні шпильки 4, виконані з дроту діаметром 3–4 мм та завдовжки не менше 80 мм, які кріпляться до захищуваної поверхні з кроком 200 мм та після приварювання відгинаються таким чином, щоб відстань від її кінцевих крайок до поверхні конструкції не перевищувала 10 мм. Кінці шпильок, суміжні з кутами конструкції, повинні виступати за крайки грані на 10 мм.
Колони та балки, виконані зі швелера або двотавра поличками назовні, перед кріпленням армуючої сітки 5 обертають склотканиною або фольгою 6, які закривають порожнини та знижують витрати теплоізоляційних матеріалів. З метою збільшення жорсткості облицювання використовують армований каркас 7.
Шар штукатурки завтовшки 25 мм, нанесений по металевій сітці, підвищує межу вогнестійкості сталевої колони до 50 хв, а шар товщиною 50 мм – до 2 год.
Вогнезахисні штукатурки наносять як на заводі, де виробляють будівельні конструкції, так і безпосередньо на новобудові вручну або механізованими способами.
Для захисту металевих конструкцій широко використовують різні теплоізоляційні плити, виконані з керамзиту, вермикуліту, мінеральної вати, керамічного волокна, азбоцементу. Межа вогнестійкості сталевої колони, захищеної гіпсовими плитами завтовшки 30 мм та шаром штукатурки 20 мм, досягає 2 год. До недоліків такого захисту слід віднести усадку гіпсових плит та наступне їх завалення при пожежі. Причиною усадки є фізико-хімічні процеси, які протікають у гіпсі під час нагрівання. Цю властивість плит усувають шляхом додання до гіпсу дрібного шлаку або деревної тирси об’ємом 2%.
Азбоцементні плити завтовшки 40 мм з шаром штукатурки 20 мм забезпечують захист сталевої колони також протягом 2 год. Керамзитові плити завтовшки 40 мм зі штукатуркою завтовшки 20 мм забезпечують двогодинний захист сталевої колони, а плити завтовшки 65 мм при тому ж шарі штукатурки збільшують межу вогнестійкості до 3,5 год.
Для підвищення вогнестійкості металевих конструкцій використовують й теплоізоляційні елементи, які оберігають захищувану поверхню від безпосереднього теплового впливу під час пожежі. З метою вогнезахисту горизонтальних конструкцій використовують вогнезахисні підвісні стелі, вертикальних конструкцій – вогнезахисні шкаралупи.
Одним з найперспективніших напрямків у галузі захисту сталевих елементів та конструкцій від вогню є використання спучуваних складів (фарб, обмазок), вогнезахисні властивості яких проявляються за рахунок збільшення товщини їх шарів та змінювання теплофізичних характеристик при інтенсивному тепловому впливові. Розглянемо дію таких складів на прикладі вогнезахисної інтумісцентної (такої, що спінюється під впливом високої температури) фарби Протект-1, розробленої на основі кислотного та вуглецевого донорів, стартових реактивів, органічного зв’язуючого.
Під впливом високої температури (більше 200 °С) кислотний донор розкладається й при цьому виділяється поліфосфатна кислота, під дією якої вуглецевий донор перетворюється в складний фосфатний ефір і воду. Ефір утворює суміш вуглецю, фосфатної кислоти та води. Через те, що такі реакції проходять за температурою 200–250 °С, вода перетворюється у пару, а вуглецево-фосфатно-кисла суміш утворює піну, яка розширюється газами, що виділяються стартовими реактивами. Саме така піна й виконує вогнетермозахисні функції.
