- •Прикладные вопросы теории горения
- •Оглавление
- •Введение
- •Раздел I. Процессы горения
- •Глава 1. Виды горения
- •1.1. Основные явления при горении
- •1.2. Гомогенное, гетерогенное и диффузионное горение
- •1.3. Горение газов
- •1.4. Особенности горения взрывчатых веществ
- •1.5. Горение жидкостей
- •1.6. Горение твердых материалов
- •Глава 2. Механизмы процессов горения
- •2.1. Тепловое самовоспламенение
- •2.2. Цепные реакции
- •Глава 3. Самовозгорание
- •Глава 4. Показатели пожарной опасности веществ и материалов
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Пожарная безопасность производственных процессов и оборудования
- •Глава 5. Пожарная профилактика технологических процессов
- •Пожаро- и взрывопредупреждение
- •Глава 6. Анализ пожарной опасности технологических процессов
- •Глава 7. Классификация взрывопожароопасных зон
- •Глава 8. Электрооборудование для использования во взрывоопасных зонах
- •8.1. Оценка пожароопасности электрооборудования и основные причины его возгорания
- •Причины, приводящие к загоранию проводов и кабелей
- •Причины загораний электродвигателей, генераторов и трансформаторов
- •Причины возгораний осветительной аппаратуры
- •Причины загораний в распределительных устройствах, электрических аппаратах пуска, переключения, управления и защиты
- •Причины загораний в электронагревательных приборах, аппаратах, установках
- •8.2. Взрывоопасные смеси
- •8.3. Методы взрывозащиты
- •8.4. Вид взрывозащиты − взрывонепроницаемая оболочка
- •8.5 Методы повышенного давления (очистка)
- •Метод защиты – герметизация
- •8.5.2. Метод защиты − погружением в масло
- •8.5.3. Метод защиты – заполнение порошком
- •8.6. Виды взрывозащиты – искробезопасная электрическая цепь
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Обеспечение требований пожарной безопасности при проектировании производственных зданий
- •Глава 9. Категорирование помещений и зданий по взрывопожарной опасности
- •Глава 10. Пожарно-техническая классификация зданий и сооружений
- •Глава 11. Огнестойкость – опорный элемент системы противопожарной защиты зданий
- •11.1. Огнестойкость различных конструкций и методы её регулирования Металлические конструкции
- •Деревянные конструкции
- •Железобетонные конструкции
- •11.2. Оценка огнестойкости зданий
- •11.3. Средства для повышения степени огнестойкости
- •11.4. Противопожарные преграды
- •Противопожарные зоны
- •Противопожарные стены
- •Перегородки
- •Колонны
- •Проёмы в противопожарных стенах и перегородках
- •Перекрытия
- •Глава 12. Эвакуация
- •12.1. Эвакуация людей
- •Вестибюль
- •12.2. Пути эвакуации в пределах помещения и в пределах этажа
- •12.3. Пути эвакуации по лестницам и пандусам
- •Перегородки с дверями, отделяющие коридор от вестибюля
- •12.4. План эвакуации
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Практическое руководство по определению категорий пожароопасности помещений
- •Глава 13. Общие положения по категорированию помещений
- •Глава 14. Показатели пожарной опасности веществ
- •Глава 15. Методы расчёта критериев взрывопожарной опасности помещений
- •15.1. Выбор и обоснование расчётного варианта
- •15.2. Расчёт избыточного давления взрыва для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
- •15.3. Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей
- •15.4. Определение категорий в1 – в4 помещений
- •15.5. Определение избыточного давления взрыва для веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом
- •Глава 16. Категории зданий по взрывопожарной и пожарной опасности
- •Глава 17. Общие требования к оформлению расчетно-пояснительной записки
- •Раздел V. Практическое руководство. Метод определения уровня обеспечения пожарной безопасности людей
- •Глава 18. Требования к способам обеспечения пожарной безопасности
- •Глава 19. Порядок расчета обеспечения пожарной безопасности людей
- •Глава 20. Порядок выполнения задания по определению обеспечения пожарной безопасности людей
- •Варианты заданий
- •Библиографический список
11.3. Средства для повышения степени огнестойкости
Повышение огнестойкости перечисленных конструкций до требуемого уровня осуществляется с помощью соответствующей огнезащиты.
Согласно действующим нормативам пожарной безопасности, понятие «огнезащита» предполагает использование различных средств огнезащиты: огнезащитных составов или материалов, так называемая «пассивная огнезащита». При этом под активной огнезащитой понимается использование систем пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения.
Защита объектов от огневого воздействия осуществляется следующими способами:
бетонирование, оштукатуривание, обкладка кирпичом (конструктивный способ);
облицовка объекта огнезащиты штатными материалами или установка огнезащитных экранов (конструктивный способ);
нанесение непосредственно на поверхность объекта огнезащитных покрытий (окраска, обмазка, напыление);
пропитка поверхностных слоёв конструкций огнезащитным составом;
комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов. Первый из них традиционно используется для строительных конструкций, к которым не предъявляется требование пониженной массы.
Основными компонентами средств огнезащиты являются:
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.
Вспученный вермикулит представляет собой пористый материал, получаемый при высокотемпературном нагреве гидратированных биотитовых и флогопитовых слюд. Насыпная плотность вермикулита фракции 1 или 2 мм, применяемого в производстве огнезащитных материалов, составляет 100−150 кг/м3, а его теплопроводность 0,05−0,07 Вт/(м∙К). Вермикулит является наиболее термостойким из всех широко применяемых наполнителей. Его огнеупорность составляет 1270−1430 ºС. Использование вермикулита более предпочтительно для огнезащиты на объектах, защищаемых от продуктов горения углеводородных топлив, и там, где требуются наибольшие пределы огнестойкости. Важным свойством вермикулита, определяемым особым строением вспученных гранул, является его способность запирать поры в бетоне или штукатурке при инфильтрации влаги.
Перлит − материал, получаемый вспучиванием природных водосодержащих стекол. Для производства огнезащитных штукатурок применяют перлитовый песок фракций до 2 мм с насыпной плотностью 70−150 кг/м3. Теплопроводность перлита в сухом состоянии составляет 0,05−0,07 Вт/(м∙К). Огнестойкость 900−1000ºС.
В качестве вяжущего для производства огнезащитных штукатурок на основе вермикулита, перлита и минеральных волокон используются гипсовые, цементные, цементно-известковые, цементно-ангидритные вяжущие. На основе перлита и вермикулита с гипсовым вяжущим изготавливают легкие штукатурки с плотностью от 300 кг/м3, теплопроводностью от 0,08−0,09 Вт/(м∙К) и пределом огнестойкости до 3 ч. Главным недостатком таких штукатурок является невысокая влагостойкость, что определяет область их применения только внутри помещений. Штукатурки этого типа, например марки САЕСО-300, широко используются в Великобритании и ЕС для защиты металлоконструкций и железобетона.
Огнезащитные штукатурки на основе вермикулита и цементного вяжущего могут иметь плотность от 450 до 1200 кг/м3, теплопроводность 0,08−0,3 Вт/(м∙К) и являются наиболее универсальными. Область их применения наиболее широка − это не только огнезащита гражданских объектов, но и объектов энергетики, морских судов, нефте- и газодобывающих платформ. В случае непосредственного воздействия на огнезащитное покрытие атмосферных осадков, воды или морских волн требуется нанесение поверх огнезащитного материала специального защитного покрытия.
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).
Вспучивающиеся покрытия на основе минеральных вяжущих. Примером такого материала является композиция ОФП-ММ на основе жидкого натриевого стекла с асбестовым наполнителем. Основным достоинством этого материала является его низкая стоимость.
Штукатурки на основе минеральных волокон. В этих штукатурках в качестве огнестойкого наполнителя используется минеральная вата в виде гранул с характерным размером 3–7 мм. Внутри гранул сцепление между волокнами обеспечивается, как правило, естественными силами сцепления. Между собой гранулы могут соединяться цементно-полимерным вяжущим, жидким стеклом и т.д. Штукатурки на основе минеральных волокон имеют лучшие теплофизические характеристики, чем вермикулитовые или перлитовые штукатурки, но они дороже в производстве и имеют более высокую трудоемкость при выполнении огнезащитных работ. Штукатурки на основе минеральных волокон чаще применяются в тех случаях, когда дополнительная нагрузка на конструкцию критична и нежелательна. Эти штукатурки ввиду их низкой теплопроводности могут использоваться для комплексной тепло- и огнезащиты. Срок службы огнезащитных штукатурок на основе вермикулита, перлита, минеральных волокон и полимерцементных, гипсовых, гипсоцементных вяжущих составляет не менее 10–15 лет.
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.
Дерево, а также композиционные полимерные материалы подвергаются термическому разложению с выделением парогазовой смеси сложного состава и образованием пористого кокса. Это приводит к потере их прочности и жесткости.
Для стали характерно снижение жесткости и прочности с последующим переходом в пластичное состояние.
При нагреве бетон уменьшает свою жесткость и прочность. Кроме того, происходит его дегидратация, сопровождающаяся переносом массы пара. Бетон повышенной влажности испытывает взрывообразное разрушение при огневом воздействии. Конструкции без огнезащиты деформируются и разрушаются под действием напряжений от внешних нагрузок и температуры. Огнезащита, блокирующая тепловой поток от огня к поверхности конструкций, позволяет сохранить их работоспособность в течение заданного времени. Вспучивающиеся покрытия на органических связующих увеличивают толщину вследствие образования пенококса, который постепенно выгорает и в конце огневого воздействия может механически отрываться от конструкции.
Для покрытий на минеральных вяжущих, содержащих в своем составе связанную воду, характерно выделение и перенос массы пара, что приводит к блокированию теплового потока в защищаемую конструкцию и замедляет рост её температуры.
Для вспучивающихся покрытий на минеральных вяжущих характерно как увеличение толщины при нагреве, так и блокирование теплового потока в защищаемую конструкцию за счёт выделения и переноса массы пара.
Для огнезащиты из термостойких волокнистых или пористых материалов характерно поглощение и низкая интенсивность переноса теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением при сохранении исходной формы. Композиционная огнезащита позволяет усилить физические эффекты блокирования теплового потока в защищаемую конструкцию, реализуемые при использовании простых способов огнезащиты.
В настоящее время в качестве конструктивного способа огнезащиты металлических конструкций, а также бетона и железобетона наиболее широко используются штукатурки на основе вермикулита, перлита и минеральных волокон. Они позволяют достигать пределов огнестойкости до 3 ч и более, недороги и технологичны в применении.
Конкретный выбор типа огнезащиты и ее толщины должен осуществляться в соответствии с техническим проектом, СНиП, НПБ, а также на основе технико-экономического анализа с учетом заданного предела огнестойкости конструкций, их геометрии, величины нагрузки, условий эксплуатации объекта, эстетических требований, а также требований по долговечности.