Огнестойкость строительных конструкций

Каменные конструкции имеют высокую естественную огнестойкость, которая определяется их высокими теплофизическими свойствами и массивностью. Например, в условиях пожара кирпичные конструкции удовлетворительно выдерживают нагревание до 900оС, практически не снижая своей прочности и не обнаруживая признаков разрушения, то есть в большинстве случаев они не нуждаются в дополнительной огнезащите.

Бетонные и железобетонные конструкции, благодаря сравнительно небольшой теплопроводности бетона, достаточно хорошо сопротивляются воздействию пожара, однако ввиду того, что современные железобетонные конструкции, как правило, выполняются тонкостенными и пустотными без монолитной связи с другими элементами здания, их способность выполнять свои функции ограничена одним часом, а иногда и менее того. Предел огнестойкости железобетонных конструкций зависит от размеров ее сечения, толщины защитного слоя, вида, количества и диаметра арматуры, класса бетона, вида заполнителя, нагрузки на конструкцию, схемы опор и влажности бетона в условиях эксплуатации здания. Наибольшей огнестойкостью обладает бетон с влажностью около 3,5%, однако увлажненные бетоны с плотностью выше 1200 кг/м3 даже при кратковременном действии пожара могут взрываться, что может привести к быстрому разрушению конструкции. При одних и тех же конструктивных параметрах предел огнестойкости балок меньше, чем плит, так как при пожаре балки обогреваются с трех сторон, а плиты только с двух. Плиты, опирающиеся по контуру, имеют предел огнестойкости значительно выше, чем плиты, опирающиеся на две стороны. Выпускаемые заводами крупнопустотные предварительно напряженные плиты с защитным слоем бетона 20 мм и стержневой арматурой из стали класса А-III имеют предел огнестойкости до 1 ч. Плиты и панели сплошного сечения из обычного железобетона при толщине защитного слоя 10 мм имеют пределы огнестойкости 1 час при использовании арматурной стали класса А-III. В случае подземных сооружений, в которых бетон, как правило, имеет повышенную влажность, увеличение толщины защитного слоя бетона может не обеспечить желаемых результатов или даже привести к обратным результатам, ввиду высокой вероятности взрывного разрушения бетона во время пожара.

Для расширения пределов огнестойкости бетона и железобетона могут быть использованы огнезащитные плиты на основе минеральных волокон, керамзита, вермикулита и перлита, обмазки, штукатурки и вспучивающиеся краски.

Металлические конструкции, то есть конструкции из стали, чугуна и алюминиевых сплавов значительно легче и удобнее в монтаже, чем равные им по несущей способности железобетонные конструкции, однако ввиду высокой теплопроводности металла и относительно невысокой критической температуре, они имеют предел огнестойкости не более 15 минут. Повышение предела огнестойкости металлических конструкций до требуемого уровня достигается за счет применения огнезащиты. В строительной практике традиционным и наиболее распространенным способом зашиты стальных конструкций от огня, является их облицовка несгораемыми строительными материалами или оштукатуривание. Например, облицовка стальных колонн в полкирпича позволяет получить предел огнестойкости до 5 часов. Оштукатуривание колонн песчано-цементной штукатуркой по металлический сетке повышает предел огнестойкости до 45 минут. В случае же увеличения слоя штукатурки до 50 мм, предел огнестойкости может быть повышен до 2 часов. Для повышения предела огнестойкости находят применение керамзитовые, асбоцементные, гипсовые и минерально-волокнистые плиты, позволяющие получит предел огнезащиты 2ч и более, а также штукатурки, обмазки и вспучивающиеся краски. Значительно сложнее защитить от воздействия пожара стальные балки и фермы, так как облицовка таких конструкций плитными материалами вызывает значительные трудности. Для этих целей предпочтительнее применять штукатурки, обмазки, в частности, вспучивающиеся обмазки на основе жидкого стекла, и вспучивающиеся краски.

Деревянные конструкции находят широкое применение в строительстве, однако горючесть дерева является серьезным недостатком, ограничивающим применение древесины в строительстве. Защитить древесину от огня можно путем ее пропитки водными растворами антипиренов или путем облицовки поверхности древесины негорючими плитными материалами и защитными покрытиями. В качестве облицовочных огнезащитных материалов используются гипсокартонные листы, гипсоволокнистые плиты, известково-алебастровые и известково-цементные обмазки и штукатурки, наносимые непосредственно на древесину или поверх арматурной металлической сетки. В последнее время для огнезащиты дерева стали широко применяться огнезащитные вспучивающиеся краски.

С учетом вышесказанного, повышение огнестойкости особенно актуально для металлических и деревянных конструкций, в огнезащите нуждаются также железобетонные конструкции высотных и подземных сооружений.

Таким образом, в самом общем виде методы огнезащиты строительных конструкций, состоят:

· в обкладке кирпичом и плитами, оштукатуривании и бетонировании элементов конструкций;

· в облицовке плитными материалами или установке огнезащитных экранов;

· в нанесении непосредственно на поверхность конструкции покрытий (окраска, обмазка и напыление); · в комбинировании названных выше способов, их рациональном сочетании и применении некоторых других конструктивных решений.   Способы и средства тушения пожаров Для прекращения горения необходимо: не допустить проникновения в зону горения окислителя (кислорода воздуха), а также горючего вещества; охладить эту зону ниже температуры воспламенения (самовоспламенения); разбавить горючие вещества негорючими; интенсивно тормозить скорость химических реакций в пламени (ингибированием); механически срывать (отрывать) пламя. На этих принципиальных методах и основаны известные способы и приемы тушения пожаров. К огнегасительным веществам относятся: вода, химическая и воздушно-механическая пены, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные огнегасительные составы и сухие огнетушащие порошки. Вода - наиболее распространенное и доступное средство тушения. Попадая в зону горения, она нагревается и испаряется, поглощая большое количество теплоты, что способствует охлаждению горючих веществ. При ее испарении образуется пар (из 1 л воды - более 1700 л пара), который ограничивает доступ воздуха к очагу горения. Воду применяют для тушения твердых горючих веществ и материалов, тяжелых нефтепродуктов, а также для создания водяных завес и охлаждения объектов, находящихся вблизи очага пожара. Тонкораспыленной водой можно тушить даже легковоспламеняющиеся жидкости. Для тушения плохо смачивающихся веществ (хлопок, торф) в нее вводят вещества, снижающие поверхностное натяжение. Пена бывает двух видов: химическая и воздушно-механическая. Химическая пена образуется при взаимодействии щелочного и кислотного растворов в присутствии пенообразователей. Воздушно - механическая пена представляет собой смесь воздуха (90 %), воды (9,7 %) и пенообразователя (0,3 %). Растекаясь по поверхности горящей жидкости, она блокирует очаг, прекращая доступ кислорода воздуха. Пеной можно тушить и твердые горючие материалы. Инертные и негорючие газы (диоксид углерода, азот, водяной пар) понижают концентрацию кислорода в очаге горения. Ими можно гасить любые очаги, включая электроустановки. Исключение составляет диоксид углерода, который нельзя применять для тушения щелочных металлов, поскольку при этом происходит реакция его восстановления. Огнегасительные средства - водные растворы солей. Распространены растворы бикарбоната натрия, хлоридов кальция и аммония, глауберовой соли и др. Соли, выпадая в осадок из водного раствора, образуют изолирующие пленки на поверхности. Галоидоуглеводородные огнегасительные средства позволяют тормозить реакции горения. К ним относятся: тетрафтордибромметан (хладон 114В2), бромистый метилен, трифторбромметан (хладон 13В1) и др. Эти составы имеют большую плотность, что повышает их эффективность, а низкие температуры замерзания позволяют использовать при низких температурах. Ими можно гасить любые очаги, включая электроустановки, находящиеся под напряжением. Огнетушащие порошки представляют собой мелкодисперсные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Их огнетушащая способность в несколько раз превышает способность галоидоуглеводородов. Они универсальны, так как подавляют горение металлов, которые нельзя тушить водой. В состав порошков входят: бикарбонат натрия, диаммонийфосфат, аммофос, силикагель и т. п. Все виды пожарной техники подразделяются на следующие группы: пожарные машины (автомобили и мотопомпы); установки пожаротушения; огнетушители; средства пожарной сигнализации; пожарные спасательные устройства; пожарный ручной инструмент; пожарный инвентарь. Каждое промышленное предприятие должно быть оснащено определенным числом тех или иных видов пожарной техники в соответствии с общесоюзными и ведомственными нормами. Первичные средства пожаротушения служат для ликвидации небольших загораний. К ним относятся: пожарные стволы, действующие от внутреннего пожарного трубопровода, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и др. Места размещения пожарной техники должны быть обозначены указательными знаками. Подходы к огнетушителям и другому оборудованию пожаротушения должны быть удобны и не загромождены. На производствах категорий А, Б, В и Е применяют стационарные установки пожаротушения, в которых все элементы смонтированы и постоянно находятся в готовности к действию. Они могут быть автоматическими или дистанционными (приводятся в действие людьми). Наибольшее распространение приобрели спринклерные установки. Они представляют собой сеть водопроводных труб, расположенных под перекрытием. В трубах постоянно находится вода. В них через определенные расстояния вмонтированы оросительные головки - спринклеры. Водяные оросители: а - спринклер; б - дренчер; 1 -насадок; 2 и 4 - рычаги; 3 - легкоплавкий замок; 5 - розетка; 6 - клапан   В обычных условиях отверстие в спринклерной головке закрыто легкоплавким замком-клапаном. При повышении температуры до 70...180oС замок плавится и отбрасывается, вода поступает в головку, ударяется о розетку и разбрызгивается. В таких установках вскрываются лишь головки, оказавшиеся в зоне высокой температуры. Их число определяют, исходя из условия: один спринклер орошает 9... 12 м2 площади пола. Однако спринклеры обладают инерционностью - вскрываются через 2...3 мин после повышения температуры в помещении. Если воду надо подавать сразу на всю площадь, то применяют дренчерные установки, в которых вместо спринклерной головки установлен дренчер. Отверстие в последнем открыто, поэтому установку пускают в действие дистанционным клапаном, подавая воду сразу во все трубы. Кроме водяных применяют пенные спринклерные и дренчерные установки. Для создания пены их оборудуют специальными оросителями и генераторами. На предприятиях используют также стационарные установки пожаротушения - паровые, воздушно-пенные, аэрозольные и порошковые. Огнетушители предназначены для тушения загораний и пожаров в начальной стадии их развития. Они подразделяются на воздушно-пенные, химические пенные, жидкостные, углекислотные, аэрозольные и порошковые. Наиболее распространены химические пенные огнетушители ОХП-10, ОП-М и ОП-9ММ. Огнетушитель ОХП-10 (рис. 9.2.) представляет собой стальной сосуд вместимостью около 10 л с горловиной и закрытой крышкой, снабженной запорным устройством. Последнее состоит из штока, пружины и резинового клапана, предназначенного для того, чтобы закрывать вставленный вовнутрь огнетушителя полиэтиленовый стакан для кислотной части заряда огнетушителя. Схема химического пенного огнетушителя ОХП-10: 1 - корпус; 2 - кислотный стакан; 3 - боковая ручка; 4 - горловина; 5 - рукоятка; 6 - шток; 7 - крышка; 8 - спрыск; 9 - клапан; 10 - предохранитель; 11 - нижняя ручка.   На горловине сосуда установлена насадка с отверстием (спрыск). Отверстие закрыто мембраной, которая предотвращает вытекание жидкости из огнетушителя. Она разрывается при давлении 0,08-0,14 МПа. В корпусе огнетушителя находится щелочная часть заряда - водный раствор двууглекислой соды с добавкой пенообразователя. Для приведения огнетушителя в действие поворачивают ручку запорного устройства на 180o, переворачивают огнетушитель вверх дном и направляют насадкой в очаг загорания. При повороте ручки открывается кислотный стакан и кислотная и щелочная части заряда смешиваются, в результате их взаимодействия образуется углекислый газ, который интенсивно перемешивает жидкость, образуя пену. Давление в корпусе огнетушителя повышается, и пена выбрасывается через насадку наружу. Для тушения различных веществ (кроме щелочных и щелочноземельных металлов) и электроустановок, находящихся под напряжением до 10 кВ, промышленность выпускает углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8, ОУ-25, ОУ-80 и ОУ-400. Углекислый газ в баллонах огнетушителей находится под давлением 6... 15 МПа. Для приведения в действие огнетушителя его раструб направляют на очаг горения и нажимают курок затвора. При выходе из баллона газ, расширяясь, охлаждается и выходит в виде хлопьев. Огнетушитель ОУ-2: 1 - баллон; 2 - курок; 3 - вентиль; 4 - раструб.   Опасные факторы пожара ОФП. Токсичность продуктов горения.   Пламя, высокая температура, токсичные продукты горения, дым, снижение содержания кислорода, лучистый тепловой поток, потеря видимости являются опасными факторами пожара, поскольку при определённых уровнях становятся поражающими для его организма или делают невозможным организацию процесса эвакуации. Их нормированные значения приведены в табл. 1. Таблица 1. Опасные факторы пожара. Нормированные значения       Опасный фактор пожар Предельный параметр и размерность.   СО2 0,11 /м кг3   СО 1,16-10-3 /м кг3   HCL 23х10-6 /м кг3   Предельная видимость в дыму 20м   Интенсивность теплового излучения 7,0 кВт/м2   Температура 70о С   Снижение концентрации кислорода 15 % об. и менее Источник: п.п. 1-4 – ГОСТ 12.1.004-91. "Пожарная безопасность. Общие требования". 5 – ГОСТ Р 12.3.047-98. "Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля". 6, 7 – 6. Грушевский Б.В. и др. «Пожарная профилактика в строительстве» - М. ВИПТШ МВД СССР, 1985. Более подробно, токсикологическое действие опасных факторов пожара приведено в табл. 2. Таблица 2. Концентрации летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре и их воздействие   Название и химическая формула Описание воздействия Концентрация Симптомы Оксид углерода, угарный газ, СО В результате соединения с гемоглобином крови, образуется неактивный комплекс – карбоксигемоглобин, вызывающий нарушение доставки кислорода к тканям организма. Выделяется при горении полимерных материалов. Выделению способствует медленное горение и недостаток кислорода. 0,2-1% об. Гибель человека за период от 3 до 60мин. Диоксид углерода, углекислый газ, СО2 Вызывает учащение дыхания и увеличение легочной вентиляции, оказывает сосудорасширяющее действие, вызывает сдвиг pH крови, также вызывает повышение уровня адреналина. 12 % об.     20 % об.   Потеря сознания, смерть в течении нескольких минут. Немедленная потеря сознания и смерть. Хлороводород, хлористый водород, HCl Снижает возможность ориентации человека: соприкасаясь с влажным глазным яблоком, превращается в соляную кислоту. Вызывает спазмы дыхания, воспалительные отеки и, как следствие, нарушение функции дыхания. Образуется при горении хлорсодержащих полимеров, особенно ПВХ. 2000-3000 мг/м3 Летальная концентрация при действии в течении нескольких минут. Циановодород, (цианистый водород, синильная кислота), HCN Вызывает нарушение тканевого дыхания вследствие подавления деятельности железосодержащих ферментов, ответственных за использование кислорода в окислительных процессах. Вызывает паралич нервных центров. Выделяется при горении азотсодержащих материалов (шерсть, полиакрилонитрил, пенополиуретан, бумажно-слоистые пластики, полиамиды и пр.) 240-360 мг/м3 420-500 мг/м3 Смерть в течении 5-10 мин   Быстрая смерть Фтороводород, (фтористый водород, HF) Вызывает образование язв на слизистых оболочках глаз и дыхательных путей, носовые кровотечения, спазм гортани и бронхов, поражение ЦНС, печени. Наблюдается сердечно-сосудистая недостаточность. Выделяется при горении фторсодержащих полимерных материалов. 45-135 мг/м3 Опасен для жизни после несколько минут воздействия Диоксид азота, NO2 При попадании в кровь, образуются нитриты и нитраты, которые переводят оксигемоглобин в метгемоглобин, что вызывает кислородную недостаточность организма, обусловленную поражением дыхательных путей. Предполагается, что при пожарах в жилых домах отсутствуют условия, необходимые для интенсивного горения. Однако известен случай массовой гибели людей в клинической больнице из-за горения рентгеновской пленки. 510-760 мг/м3     950 мг/м3   При вдыхании в течении 5 мин развивается бронхопневмония   Отек легких Аммиак, NH3 Оказывает сильное раздражающее и прижигающее действие на слизистые оболочки. Вызывает обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, рвоту, отеки голосовых связок и легких. Образуется при горении шерсти, шелка, полиакрилонитрила, полиамида и полиуретана.   375 мг/м3     1400 мг/м3       Допустимая в течении 10 мин   Летальная концентрация Акролеин (акриловый альдегид, СН2=СН-СНО) Легкое головокружение, приливы крови к голове, тошнота, рвота, замедление пульса, потеря сознания, отек легких. Иногда отмечается сильное головокружение и дезориентация. Источники выделения паров - полиэтилен, полипропилен, древесина, бумага, нефтепродукты. 13 мг/м3   75-350 мг/м3   Переносимая не более 1 мин   Летальная концентрация Сернистый ангидрид (диоксид серы, сернистый газ, SO2) На влажной поверхности слизистых оболочек последовательно превращаются в сернистую и серную кислоту. Вызывает кашель, носовые кровотечения, спазм бронхов, нарушает обменные процессы, способствует образованию метгемоглобина в крови, действует на кроветворные органы. Выделяется при горении шерсти, войлока, резины и др.   250-500 мг/м3     1500-2000 мг/м3     Опасная концентрация   Смертельная концентрация при воздействии в течение нескольких минут. Сероводород. Н2S Раздражение глаз и дыхательных путей. Появление судорог, потеря сознания. Образуется при горении серосодержащих материалов. 700 мг/м3     1000 мг/м3 Тяжелое отравление   Смерть в течении нескольких минут Дым, парогазоаэрозольный комплекс В его составе находятся твердые частицы сажи, жидкие частицы смолы, влаги, аэрозолей конденсации выполняющих транспортную функцию для токсичных веществ при дыхании. Кроме того, частицы дыма сорбируют на своей поверхности кислород, уменьшая его содержание в газовой фазе. Крупные частицы (> 2,5 мкм) оседают в верхних дыхательных путях, вызывая механическое и химическое раздражение слизистой оболочки. Мелкие частицы проникают в бронхиолы и альвеолы. При поступлении в большом количестве возможна закупорка дыхательных путей.   -   - В настоящее время, нормируется предельные значения опасных факторов пожара, рассмотренные независимо друг от друга. Современные данные показывают, что при одновременном поступлении продуктов горения в организм человека, наблюдается сложный эффект совместного воздействия. Выделяется три типа воздействия: суммирование/аддитивность (конечный результат одновременного действия нескольких ядов равен сумме эффектов каждого из них), потенцирование/синергизм (конечный результат больше арифметической суммы отдельных эффектов) и антагонизм (снижение эффекта совместного действия ядов по сравнению с предполагаемой суммой отдельных эффектов), табл. 3. Таблица 3. Примеры различных типов влияния опасных факторов пожара, выделяющихся при горении Взаимодействующие вещества Описание воздействия Тип воздействия СО + недостаток кислорода Биологические эффекты суммируются Аддитивность СО+СО2 Снижение токсичности СО в присутствии СО2. Антагонизм СО+HCl При концентрации близкой к летальной НСl отягощает интоксикацию СО (суммирование эффектов). При невысоких концентрациях, НСL рефлекторно уменьшает частоту дыхания, ограничивая поступление СО в организм (антагонистическое влияние). Аддитивность/антагонизм СО+СО2+недостаток О2 Нивелирует антагонистическое влияние СО2 на токсичность СО Сложное комплексное воздействие СО+NО2+ SО2 Присутствие СО и NО2 существенно усиливает токсичность СО и отчасти друг друга Синергизм СО+NО2+ НСl+сажа Ведущая роль в формировании токсического эффекта принадлежит СO. При низких уровнях содержания СО, проявляются показатели, характеризующиеся интоксикацией хлороводорода. Влияние аэрозольного компонента проявляется следующим образом. При размере частиц сажи с размером 2-5 мкм обнаружился общий усиливающий, а свыше 5 мкм – ослабляющий эффект.   Сложное комплексное воздействие Примечание. Рост температуры повышает чувствительность организма к токсическому воздействию.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: