ПОВЕДЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПОЖАРЕ И СПОСОБЫ ЕГО ОГНЕЗАЩИТЫ

BEHAVIOR OF BUILDING STRUCTURES IN CASE OF FIRE AND METHODS OF ITS FIRE PROTECTION

Mikhail Zavyalov

student of the Institute of Correspondence and Distance Learning, Saint Petersburg University of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Основным предметом при разработке статьи выбрали различные металлы и их поведение при пожаре и воздействии высоких температур. В статье рассмотрены основные физические характеристики металлов при воздействии пожара. Рассмотрены и изучены основные способы и средства повышению стойкости металлов при воздействии высоких температур при пожаре.

ABSTRACT

The main subject in the development of the article was various metals and their behavior in the event of fire and exposure to high temperatures. The article considers the main physical characteristics of metals under the influence of fire. The main methods and means of increasing the resistance of metals under the influence of high temperatures during a fire are considered and studied.

Ключевые слова: пожар, средства, сталь, составы, воздействие температуры, характеристика.

Keywords: fire, means, steel, compositions, effect of temperature, characteristic.

При пожарах в стальных конструкциях подвижность атомов повышается, увеличиваются расстояния между атомами и связи между ними ослабевают. Термическое расширение нагреваемых тел - признак увеличения межатомных расстояний. Большое влияние на ухудшение механических свойств стальных конструкций оказывают дефекты, число которых возрастает с увеличением температуры. При температуре плавления количество дефектов, увеличение межатомных расстояний и ослабление связей достигает такой степени, что первоначальная кристаллическая решетка разрушается. Стальные конструкции переходит в жидкое состояние [1].

Гомологическая температура - это относительная температура, выражается в долях температуры плавления (Т_пл) по абсолютной шкале Кельвина. Так, например, железо и алюминий при 0,3Т_пл обладают одинаковой прочностью межатомных связей, а, следовательно, и одинаковой механической прочностью. По стоградусной шкале это будет: для железа 331 ^оС, для алюминия 38 ^оС, т.е. у_в железа при 331 ^оС равно у_в алюминия при 38 ^оС.

Несколько иной характер поведения при нагревании низколегированных сталей. При нагревании до 300 ^оС происходит некоторое увеличение прочности ряда низколегированных сталей (25Г2с, 30ХГ2С и др.), которая сохраняется и после остывания [2].

Арматурная проволока, упрочненная наклепом, при нагреве также необратимо теряет упрочнение. Чем выше степень упрочнения (наклепа), теа при более низкой температуре начинается ее потеря. Причиной этого является термодинамически неустойчивое состояние кристаллической решетки, упрочненной наклепом стали. При повышении температуры до 300-350 ^оС начинается процесс рекристаллизации, в ходе которого деформированная в результате наклепа кристаллическая решетка перестраивается в сторону нормализации [1].

Обеспечить некоторое продление времени сохранения свойств металлов в условиях пожара можно следующими способами [2]:

• выбор изделий из металлов, более стойких к воздействию пожара. В этом плане предпочтение отдается сталям вместо алюминиевых сплавов, причем низколегированным сталям вместо углеродистых. При выборе арматурных изделий следует предпочесть арматуру, не упрочненную наклепом и термообработкой.
• специальное изготовление металлических изделий, более стойких к нагреву (тугоплавкие стали (никель, кобальт)).
• огнезащита металлоизделий (конструкций) посредством нанесения внешних теплоизоляционных слоев.

Традиционным способом огнезащиты стальных конструкций является их обшивка негорючими материалами: кирпичом, теплоизоляционными плитами и штукатуркой (рис 1.).

Рисунок 1. Защита металлических конструкций малотеплопроводными материалами: а - кирпичом; б - гипсовыми плитами; в - штукатуркой; 1 - стальная колонна; 2 - стальная балка; 3 - кирпич; 4 - гипсовая плита; 5 - штукатурка; 6 - анкер; 7 - арматурный каркас; 8 - объемная сетка

Эффективным способом увеличения огнестойкости металлических конструкций является охлаждение их водой, которая может подаваться как непосредственно на поверхность конструкции от спринклерных или дренчерных систем, так и внутрь ее. Во втором случае защищаемая конструкция изготавливается пустотелой и герметичной из стойких к коррозии сталей, либо к воде добавляются антикоррозионные добавки.

Современная база данных, которую ведет ВНИИПО МЧС России, насчитывает более 300 наименований различных средств огнезащиты. Каждый способ огнезащиты имеет свои преимущества и недостатки, они приведены в таблице [2].

Таблица 1

Преимущества и недостатки применяемых способов огнезащиты строительных конструкций

Основными компонентами средств огнезащиты являются [3]:

а) термостойкие заполнители:

- вермикулит вспученный и невспученный (сырье);

- перлит вспученный и невспученный (сырье);

- керамзит;

- минеральные волокна из базальта, а также каолиновые, кремнеземистые и кварцевые волокна;

б) неорганические вяжущие вещества (воздушные, гидравлические и

кислотоупорные):

- жидкое стекло натриевое;

- природный двуводный гипс и природный ангидрит;

- портландцемент;

- глиноземистый цемент;

- фосфатные вяжущие (растворы фосфатов и фосфорных кислот);

в) органические (полимерные) связующие:

- меламиноформальдегидная смола;

- аминосмолы;

- эпоксидные смолы в смеси с аминосмолами и др.;

- латексы сополимеров хлористого винила с винилиденхлоридом, бутадиена со стиролом и др.;

Список литературы:

1. Акальченко, И.Е. Анализ объективности оценки огнестойкости и эффективности огнезащиты конструкций объектов инфраструктуры различного назначения / И.Е. Акальченко // ‒ Теоретические и прикладные аспекты современной науки: сборник научных трудов по материалам III Междунар. научно-практ. конф.: в 5 ч. / под общ. ред. М.Г. Петровой ‒ Белгород, 2016. – Ч. I. – 72 с.
2. Барышников, А.А., Анализ перспективных огнезащитных покрытий металлических конструкций / А.А. Барышников, С.А. Горелов, Н.Ш. Мустафин // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство. – Самара, 2016. ‒ № 2 (14). ‒ 286 с.
3. Боровик, С.И. Анализ методик оценки влияния эксплуатационных факторов на огнезащитные покрытия для металлических конструкций / С.И. Боровик, Л.А. Трофимова // Научные исследования: теория, методика и практика: материалы III Междунар. научно-практ. конф. − Чебоксары, 2017. – 21 с.