Презентация на тему Огнестойкость строительных конструкций

пожаров, на которых уничтожается свыше 65 тыс. строений. Поэтому

необходима соответствующая защита несущей системы здания от обрушения,

которая обеспе- чивается огне- стойкостью строительных конструкций.

категории производства применяют строительные материалы и конструкции с определенными

пожаротехническими характеристиками. В своде правил (2009 г.) Федерального закона №123 от 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» приводится пожаротехническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений и зданий по свойствам, способствующим возникновению пожарной опасности и свойствам сопративляемости воздействию пожара – огнестойкости.

построенные в соответствии с ранее действовавшими требованиями пожарной безопасности,

положения ФЗ №123 не распространяются, за исключением случаев, в которых дальнейшая эксплуатация указанных зданий, сооружений и строений может привести к угрозе жизни или здоровью людей. В таких случаях должны приниматься меры по приведению обеспечения пожарной безопасности объекта в соответствие уже с требованиями настоящего ФЗ.

это её способность сохранять свои несущие и ограждающие свойства

в условиях воздействия пожара. Количественной характеристикой огнестойкости конструкции является предел огнестойкости (ПО) – время от начала огневого воздействия (мин) в условиях стандартных испытаний до возникновения одного или нескольких предельных состояний огнестойкости, наступление которых приводит в непригодность конструкцию.
ПО определяется по ГОСТ 30247.1-94.
Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. По огнеупорности материалы делятся на:
Огнеупорные – выдерживают температуру более 1580 оС;
Тугоплавкие – 1350-1580 оС;
Легкоплавкие – меньше 1350 оС.
Материалы, которые способны долгое время выдерживать воздействие температур до 1000 оС без потери или с незначительной потерей прочности , относят к жаростойким (жаростойкие бетон, кирпич и др.).

виды предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости:

Потеря несущей способности

(R)
Возникает вследствие обрушения конструкции или возникновение недопустимых деформаций.
Потеря целостности (Е)
Возникает в результате образованиях в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя.
Потеря теплоизолирующей способности (I)
Возникает вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений.

На этой фотографии видно, как в

условиях пожара несущая стальная балка потерпела деформацию.

разных материалов.
t – «время – температура»; 2- изгибаемые деревянные

стержни 5*10 см; 3 – растягиваемые деревянные бруски 5*10 см; 4 и 5 – тоже самое, только доски 2,5*5; 6 – конструкции из стали; 7 – конструкция из алюминия.

из разных материалов видно, что устойчивость конструкции зависит не

только от материала, из которого выполнена конструкция, но и от площади поперечного сечения. Так при равных площадях поперечного сечения, наиболее устойчивой оказалась деревянная конструкция, менее устойчивой – алюминиевая. Однако однозначных выводов делать нельзя, так как устойчивость к обрушению можно увеличить путем оштукатуривания, покрытия специальными красками и лаками и др. (см. далее)

кирпичных и бетонных конструкций, прогорание деревянных и расплавление металлических

конструкций с образованием проходов для пламя и дыма.

таких факторов как, толщина конструкции, структура материала (например, пористость),

теплопровожность, влажность, природа материала и многое другое.

плотная с пористым заполнителем;
3 – ячеистая; 4 –

зернистая; Rб – средняя прочность структуры; R1 и R2 – прочности составляющих структуру.

плит: 1 – на гранитном заполнителе; 2 – на

известняковом заполнителе; 3- конструкционного керамзитобетона.

на сохранение теплоизолирующей способности в условиях пожара оказывает природа

заполнителя бетона и, следовательно, его плотность. Так при длительности пожара, например в 210 мин, минимальная толщина бетонных плит необходимая для сохранения теплоизолирующей способности должна быть для:

плит на гранитном заполнителе – 140 мм;
плит на известняковом заполнителе – 130 мм;
плит керамзитобетонных – всего лишь 100 мм.

Г
Негорючие НГ (природные камни, бетоны, керамика и т.д.)

должны иметь следующие параметры горючести, определяемые экспериментальным путем:
Прирост температуры

– не более 50 оС;
Потеря массы образца – не более 50 %;
Продолжительность устойчивого пламени горения – не более 10 сек.
Строительные материалы, неудовлетворяющие хотя бы одному критерию, относятся к горючим (табл. 1).

Слабо- и умеренногорючими материалами являются некоторые органоминеральные материалы, которые при пожаре только тлеют и не дают открытого огня (фибролит; древесина, пропитанная антиперенами и др.). Нормально и сильногорючие – это органические вещества (ДВП, ДСП, пластмассы и другие).

Горючесть определяют по ГОСТ 30244-94. Для негорючих материалов другие показатели не определяются и ненормируются.

материалов:

строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в

зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока (кВт/м2) делятся на:
В1 трудновоспламеняемые (более 35 кВт/м2);
В2 умеренновоспламеняемые (20-35 кВт/м2);
В3 легковоспламеняемые (до 20 кВт/м2).
Определяют по ГОСТ 30402.

пламени по поверхности горючие строительные материалы в зависимости от

величины критической поверхностной плотности теплового потока (кВт/м2) делятся на:
РП1 нераспространяющие (более 11 кВт/м2);
РП2 слабораспространяющие (8-11 кВт/м2);
РП3 умереннораспространяющие (5-8 кВт/м2);
РП4 сильнораспространяющие (менее 5 кВт/м2).

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов , в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444.

горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования

(м2/кг) делят на:
Д1 с малой дымообразующей способностью (до 50 м2/кг);
Д2 с умеренной дымообразующей способностью (50-500 м2/кг);
Д3 с высокой дымообразующей способностью (более 500 м2/кг).

Определяют по ГОСТ 12.1.044-89.

горения горючие строительные материалы делят на (табл. 2):
Т1 малоопасные;
Т2

умеренноопасные;
Т3 высокоопасные;
Т4 чрезвычайноопасные.

Определяют по 2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1.044.

материалов по значению показателя токсичности продуктов горения.

конструкции делят на четыре класса, которые устанавливают по ГОСТ

30403-94:
К0 непожароопасные;
К1 малопожарноопасные;
К2 умереннопожароопасные;
К3 пожароопасные.

пожарные отсеки по степени огнестойкости подразделяются на пять степеней

огнестойкости. Порядок определения степеней огнестойкости устанавливается статьей 87 ФЗ №123. (см. табл. 3).

Строительные конструкции зданий, сооружений и строений в зависимости от их способности сопротивляться воздействию пожара и распространению его опасных факторов в условиях стандартных испытаний делят на конструкции со следующими пределами огнестойкости:
Ненормируемый предел и пределы не менее 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360 минут.

степени огнестойкости должно иметь предел огнестойкости REI 60. Это

значит, что в условиях пожара перекрытие в течение 60 минут не должно потерять:
несущей способности (R);
целостности (Е);
теплоизолирующей способности (I).

в противопожарных преградах наступает при потере целостности (E), теплоизолирующей

способности (I), достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S). Предел несущей способности (R) распространяется только на стены и перекрытия. (см. табл. 4).

противопожарных преград.

выполненная в виде светопрозрачной перегородки с остеклением площадью выше

25% имеет шифр предела огнестойкости EIW 45. Это означает, что данная противопожарная преграда в условиях пожара в течение 45 не должна:
потерять целостности (Е);
потерять теплоизолирующей способности (I);
достигнуть предельной величины плотности теплового потока (W).

схеме 1 изображен механизм взрывообразного разрушения бетона при нагреве.

Это связано с повышенным влагосодержанием (более 3%) бетонов с плотной структурой (более 1250 кг/м2), которые обладают низкой паропроницаемостью. Такое разрушение сопровождается отколом с поверхности конструктивных элементов кусков бетона толщиной 1- 50 мм, площадью от 1 см2 до 1 м2. Осколки могут отлетать на 10-20 м.
Механизм:
В условиях пожара влага в бетоне начинает испаряться. Часть выходит наружу, часть конденсируется внутри, образуются две зоны: сухая (наружняя) и влагонасыщенная (внутренняя), которые разделены зоной испарения влаги. Выход испаряемой влаги не может пройти ни через влагонасыщенный ни через сухой слой бетона. Давление в зоне испарения начинает возрастать, и, достигнув определенных значений провоцирует резкий откол бетонного слоя, толщиной равного, примерно, толщине сухого слоя. После этого механизм повторяется.

бетона.

негорючести и сравнительно небольшой теплопроводности имеют огнестойкость выше, чем

металлические и деревянные конструкции. Основная причина разрушений–нагревание арма-

туры до критической температуры. Класс арматуры, процент армирования, величи- на защитного слоя у рабочей продольной арматуры – вот основ- ные факторы огне- стойкости.

гибкой арматурой без защитного слоя у растянутой арматуры равен

20 мин. Наличие защитного слоя в 25 мм увеличивает огнестойкость до 70-75 мин. Заполнитель (известняковый, кварцевый, гранитный, керамзитовый и др.) тоже оказывает большое влияние на огне-

стойкость. Что касает-ся армирования, то наиболее высокой огнестойкостью обла-дают конструкции, ар-мированные обычной стержневой горяче-катанной арматурой.

толщины защитного слоя бетона. Также применяют огнезащитные покрытия: слой

известково-цементной штука-

товой штукатурки толщи-ной 5 мм или теплоизоля-ции из минерального волокна толщиной слоя 5 мм эквивалентны увели-чению толщины защитно-

турки толщиной 15 мм, гипсовой штукатурки тол-щиной 10 мм, вермикули-

го слоя тяжелого бетона на 10 мм.

раствором

протиооткольной сетки (армирование поверхностных слоев бетона).

при пожаре. Для них характерны поверхностные повреждения. Если каменные

конструкции со стальным каркасом, то их огнестойкость определяется элементами стального каркаса.

Обыкновенный красный кирпич (глиняный) выдерживает темпе- ратуру до 900-1100 оС; силикат- ный кирпич – не более 700-900 оС. Огнеупорный (шамотный) кирпич выдерживает температу-ру до 1770 оС и применяется для обкладки топочных камер пе-чей. Его получают обжигом огне-упорных глин с добавкой шамо-та – глины того же состава, но предварительно обожженной до спекания и затем измельченной.

ШАМОТНЫЙ КИРПИЧ

конструкций.

0,1-0,4 часа (6-25 мин), в среднем – 0,25 часа

(15 мин); конструкций из алюминиевых сплавов – не более 0,1 часа. Низкая огнестойкость металлических конструкций объясняется их большой теплопроводностью. Несущие металлические конструкции утрачивают свою огнестойкость вследствие нагрева до критической температуры, при которой предел текучести металла снижается до величины напряжений от внешней нагрузки. Наиболее опасное место в металлической конструкции – сварные швы. Они разрушаются раньше чем основные элементы.

прогрева металла за счет создания препятствий поступающему тепловому потоку.
Действие

тяжелых огнезащитных материалов (кирпич, бетон) основывается на из значительной объемной удельной теплоемкости; легких (гипсокартон, минераловатные плиты) – на малой теплопроводности. Кроме того, огнезащитные материалы на минеральных вяжущих (гипсовых, портландцементных и др.) способствуют замедлению прогрева за счет поглощения тепла на испарение содержащейся в их составе воды.

(а также других) конструкций можно разделить на две основные

группы:
Конструктивная огнезащита – обетонирование, оштукатуривание, обкладка кирпичом, установка подвесных потолков и др.
Огнезащитная обработка – нанесение на поверхность огнезащитных составов (покрытий), осуществляемое путем окраски, обмазки, напыления и т.п.

и цементно-песчаной штукатурки – относятся к тяжелым и существенно

увеличиват массу конструкции. Однако обетонирование и обкладка кирпичом являются наиболее надежными и долговечными способами; эти облицовки не боятся сырости и атмосферных воздействий, устойчивы к динамическим нагрузкам.

цементно-песчаной штукатурки (1800 кг/м3) толщиной 2,5 см обеспечивают предел

огнестойкости 0,75 часа; 6 см – 2,5 часа. Облицовка колонн из кирпича (глиняного обыкновенного или силикатного) на цементно-песчаном растворе слоем в ¼ (65 мм) или ½ (120 мм) кирпича обеспечивает предел огнестойкости соответственно 2 и 2,5 часа.

плитных материалов (гипсокартонных листов, полужестких минеральных плит (МВП), перлито-фосфогелевых

плит и др.) укрепляются с помощью стальных анкеров и каркаса. Например минераловатная плита толщиной 5 см обеспечивает предел огнестойкости конструкции 2 часа, однако нуждается в дополнительной декоративной облицовке, а каждый слой гипсокартона толщиной 12-14 мм повышает предел огнестойкости на 18-25 мин.

не только для повышения огнестойкости конструкций перекрытий и покрытий,

но и для улучшения интерьера и акустических качеств помещений, размещения коммуникаций и осветительных прибо-

ров. В зависимости от вида и толщины материала облицовки подвесного потолка, а также способа его крепления можно обеспечить предел огнестойкости конструкции от 30 мин до 2-х часов. Более огнестойкими являются многослойные подвесные потолки со скрытым каркасом и герметичными стыками. Герметичный стык обеспечивает воздушную подушку, которая плохо проводит тепло к конструкции (как в случае со вспучивающимися покрытиями).

штукатурки (200-600 кг/м3), в которых применяются легкие термостойкие заполнители

(вермикулит, перлит, керамзит, базальтовые волокна), а в качестве связующе-

го используется жидкое стекло, фосфатные вяжущие и др. Огнезащитные штукатурки наносят по сетке вручную или механизированным способом. Толщина покрытия от 15 до 50 мм способна обеспечить предел огнестойкости от 0,75 до 2,5 часов.

поверхность слоем 2-4 мм, а при действии высокой температуры

(начиная с 200 оС) увеличиваются в объеме в 10-40 раз с образованием пористого теплоизолирующего слоя толщиной до 50 мм. В зависимости от вида и расхода состава удается обеспечить предел огнестойкости конструкции от 30 мин до 2 часов.

охлаждение конструкции, реализуемое либо орошением их водой снаружи, либо

циркуляцией воды во внутренних полостях. Последний вариант в обычных условиях может служить для создания искусственного климата в помещении. В таблице 6 представлена сравнительная характеристика пределов огнестойкости металлических конструкций в зависимости от огнезащитного материала.

конструкций с огнезащитой.

Однако по огнестойкости деревянные конструкции, как это ни странно,

могут конкурировать с некоторыми железобетонными или защищенными стальными.

Термическая деструкция древесины

При температуре 100-175 оС древесина выделяет влагу. При температуре свыше 150 оС начинается термическая деструкция; древесина желтеет. Свыше 210 оС начинается пиролиз древесины, выделяются газы, которые при действии открытого огня могут воспламеняться. Обугливание древесины начинается при 260-280 оС. При этих температурах пламенное горение летучих продуктов пиролиза древесины приобретает устойчивый характер. При температуре более 450 оС начинается беспламенное горение – тление угля (достигает 900 оС). Воспламеняемость и скорость обугливания определяется едиными факторами: температурой и продолжительностью нагрева; доступом кислорода; поверхностной активностью, влажностью и видом древесины (клеёная или цельная).

на свойства древесины.

обеспечить требуемую огнестойкость, но и снизить пожарную опасность, обусловленную

воспламе-няемостью и горючестью. Перечислен-

ные ранее способы защиты конструкций (конструктивная огне-защита, вспучиваю-щиеся покрытия, а также огнезащитные

лаки и краски) успешно выполняют эту задачу, поскольку образуемый на поверхности деревянной конструкции защитный слой изолирует её от огня, замедляет прогрев до температуры воспламе-нения, препятствует распространению пламени после воспламенения.

не позволяет образование открытого огня.

полотно.

применяют также антипирены. Их огнезащитный эффект состоит в том,

что обработанная ими древесина не создает открытого пламени и не распространяет его по своей поверхности.

образованием сильных кислот, в присутствии которых дегидратация древесины протекает

с минимальным выделением горючих газов и с максимальным выходом угля. Остается лишь тление древесного угля.
Кроме того, антипирены при разложении поглощают тепло, образуя защитную пленку, закрывающую доступ кислорода. Также могут выделять большое количество ингибиторных газов,

оттесняющих кислород воздуха от поверхности древесины.
Огнезащитная пропитка древесины растворами антипиренов бывает поверхностной и глубокой (под давлением). Глубокая пропитка эффективнее, но применяется редко по причине высокой трудоемкости и стоимости.

аналогичные модели деревянного дома собранные из брусков, пропитанных антипиреном

(слева) и непропитанных (справа).

обугливания древесины.