Испытание строительных конструкций на возгорание. Методические указания

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Состав работ

Экспресс-метод включает подготовку образцов каждой серии строительных конструкций, их разметку, взвешивание, установку образцов в штатив, зажигание образца, фиксирование времени: зажигания, прохождения фронта пламени между отметками образца; изменение расстояния поврежденного участка контрольной зоны образца; запись и обработку экспериментальных данных, определение показателей возгораемости исследуемой конструкции, комплексную оценку реакции конструкции на огонь.

3.2.Образцы для лабораторных испытаний

Киспытанию изготавливают две серии образцов: серия

А– образцы, пропитанные антипиреном; серия Б – образцы древесины без огнезащиты.

Размеры опытных образцов принимают равными 1×1×15 см; (10×10×150 мм).

Влажность древесины должна быть динамически уравновешенной с влажностью окружающей среды сухого помещения (относительная влажность 60±5 %, температура 20±5ºС). Образец выдерживают в этой среде не менее 15 суток.

3.3. Порядок проведения огневых испытаний

Образцы конструкций испытывают при локальном воздействии огня. Температура пламени керосиновой горелки 700±10ºС. Экспериментальная лабораторная огневая установка ЭЛОУ-2МИ включает: источник зажигания – спиртовку, горючее – керосин, приспособление для крепления образца, секундомер, линейку, зажигалку или спички (рисунок 1).

- 11 -

Огневуюустановкуразмещаютввытяжномшкафу,включают вентилятор и при необходимости дополнительное освещение.

Образцы перед испытанием взвешивают с погрешностью ±0,1 г, размечают по длине через каждые 10 мм и закрепляют держателем в штативе горизонтально.

Рис. 1. Огневая установка ЭЛОУ – 2МИ:

1 – горелка; 2 – образец конструкции; 3 – штатив; 4 – часы; 5 – линейка; 6 – весы; А – зона нагрева (зажигания) 10 мм;

Б – контрольная зона образца 10-70 мм; 1′ и 1″ – концы одного образца

Размер контрольной зоны равен 65 мм от каждого торца образца.

Затем торец образца зажигают пламенем горелки. Зона нагревасоставляет10мм.Призажиганиифронтпламениперекрывает полностью торец образца. Середина пламени горелки совпадает с центром поперечного сечения образца. В этой точке температура пламени находится в пределах 700±10ºС.

Для оценки показателей возгораемости конструкций используют оба конца образца. Длительность огневого воздействия на каждый торец образцов серии А равна 120 сек., серии Б – 60 сек.

- 12 -

Затем горелку гасят (или перемещают под другой торец образца) и производят наблюдение за распространением пламени по граням образца. При этом фиксируют время прохождения пламени от одной отметки образца до другой.

3.4.Фиксируемые опытные данные

Впериод испытания наблюдают, измеряют и записывают следующее:

1) время зажигания образца с каждого торца, с; 2) время распространения фронта пламени между отмет-

ками образца, с; 3) время прекращения пламенного горения образца, с;

4) размер участка термического повреждения контрольной зоны, мм.

Освидетельствование состояния образца и измерение длины термических повреждений на контрольном участке производят после его полного остывания.

Полный период испытания образцов конструкций на возгораемость характеризуется несколькими фазами развития горения.

Суммарнаядлительностьогневоговоздействияопределяет полный период испытания.

Некоторые показатели возгораемости строительных конструкций (потеря массы, предел сгорания и др.) оценивают по длительности всего периода испытания.

3.5.Картирование термических повреждений

Термические повреждения образца конструкции фиксируют на упрощенной карте-схеме одной грани образца или на его развертках.

На упрощенной карте наносят размеры наибольшего термического повреждения одной грани (рисунок 2). Возможно наложение на нее размеров повреждений и остальных граней.

- 13 -

на контрольном участке равно или менее предельно-допусти- мых расстояний, принимаемых: до 25 см в сторону (для горизонтальных) и 26÷50 см для конструкций класса К2.

К сгораемым (пожароопасным класса К3) относятся те конструкции, в которых в период огневого испытания распространение горения на контролируемых участках происходит свыше 50 см (для горизонтальных конструкций).

Внимание! К сгораемым (класса К3) относятся натурные конструкции, у которых при огневом испытании происходит раскрытие швов, стыков, образование сквозных отверстий в обшивке элементов с воспламенением среднего слоя из горючего материала.

Примечание. При масштабе моделей 1:10 горизонтальные предельно-допустимые расстояния на контрольных участках образцов принимают соответственно 25 и 50 мм.

3.7. Протокол испытаний

Аппаратура: огневая установка ЭЛОУ-2МИ, источник зажигания – спиртовка, горючее – керосин, измерительная линейка, весы, секундомер, зажигалка (спички).

Образцы древесины: серия А – пропитанные антипиренами; серия Б – образцы без огнезащиты, размеры 10×10×150 мм, контрольный участок образца 65 (130) мм, масштаб модели конструкции М= 1:10.

Условия опыта: воздух: температура Т= ºС; относительная влажность В= %, скорость движения V= 0,5±0,1 м/с; температура пламени 700±20 ºС; время зажигания образцов серии А -120 сек, серия Б -60 сек, размер зоны зажигания об-

разца 10 мм; дата _______ .

Экспериментальная часть:

а) данные о распространении пламени по образцам приведены в таблице 1;

- 15 -

б) данные о выгорании пропитанной и непропитанной антипиренами древесины указаны в таблице 2;

в) данные о размерах термических повреждений – на развертках образцов и в таблице 3.

Таблица 1

Данные о распределении пламени по образцам

Таблица 2

Данные о выгорании древесины

Примечание. Знаком + обозначены опытные и расчетные величины, полученные испытателем.

- 16 -

Таблица 3

Данные о размерах термического повреждения образца и натурной конструкции

Примечание: 1. В графах 2 и 3 проставляют наибольшие термическиеповреждениягранейобразцасодного(lо′)идругого (lо′)′ конца, мм.

2.В графе 4 величина lк = 0,5 · (lо+lо), мм.

3.В графе 5 константа С = 10 (масштаб); lu, см.

4.В графе 6 вписывают слова «трудносгораемая» (класс пожароопасности К1 или К2) или «сгораемая» (класс К3).

- 17 -

4. РАСЧЕТЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОЗГОРАЕМОСТИ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Скорость распространения пламени

Среднее значение скорости распространения пламени (мм/с) по одному образцу вычисляют по формулам:

где Si – расстояние между отметками образца, мм;

τi – время распространения пламени от одной отметки до другой, с;

k – число отметок образца, которые были охвачены огнем. Скорость распространения пламени (см/мин) по натурной конструкции (С – величина масштаба модели) вычисляют по

4.2. Пределы распространения огня

Значение предела распространения огня по испытываемому образцу (мм) рассчитывают по формуле:

где lk, max – наибольшее линейное термическое повреждение одной грани образца, мм;

li – предел распространения пламени по образцу, мм; n – число осмотренных граней образца (1…4), шт.;

Предел распространения огня по натурной конструкции (см) определяют по формуле:

- 18 -

4.3. Скорость обугливания конструкции

Величину скорости выгорания (обугливания) древесины (мм/с) в поперечном сечении образца определяют по зависимости:

где M1 и m – соответственно начальная масса образца и величина потери ее после огневого воздействия, г;

l иlk –длинаобразцаиразмертермическогоповреждения,мм; b и h – ширина и высота образца до испытания, мм;

τо – общее время горения образца, с.

Скорость обугливания (см/ч) поперечного сечения натурной конструкции определяют (здесь С – масштаб модели) по формуле:

4.4.Время сопротивления деревянной конструкции огневому воздействию и внешней нагрузке

Фактическое время сопротивления (ч) строительной конструкции из древесины до потери несущей способности (ПНС) определяют из соотношения:

Методика и примеры расчета устойчивости деревянной конструкции в условиях пожара приведены в патентах № 2 275 622 и № 2 282 179 [8; 9].

- 19 -

5.ПОРЯДОК СОСТАВЛЕНИЯ ОТЧЕТА

1.Наименование работы.

2.Цель работы, ее задачи.

3.Протокол испытаний, включая описание аппаратуры, образцов и условий проведения опыта.

4.Экспериментальные данные испытания образцов:

1)о распространении пламени (таблица 1);

2)о выгорании древесины (таблица 2);

3)о термическом повреждении образцов (таблица 3).

5.Расчеты показателей возгораемости натурных конструкций:

1)скорость распространения пламени (формулы 1, 2 и 3);

2)пределы распространения огня (формулы 4 и 5);

3)скорость обугливания древесины (формулы 6 и 7);

4)время сопротивления конструкции до потери несущей способности (формула 8).

Допустимые (максимальные) и фактические (расчетные) показатели возгораемости деревянных конструкций приведены в таблице 4.

- 20 -