Библиографическое описание:

Недвига Е. С., Соловьева К. И., Киселев С. С. Способы защиты строительных конструкций от огневого воздействия // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 160-163.

 

В статье представлена информация о способах огнезащиты металлических и железобетонных строительных конструкций.

Ключевые слова: огнезащита, строительные конструкции, огнестойкость, огневое воздействие, пожарная безопасность, способы защиты.

 

Строительные конструкции зданий и сооружений при нормальных условиях эксплуатации сохраняют необходимые рабочие качества в течение десятков лет. В условиях огневого воздействия конструкции достаточно быстро утрачивают свои эксплуатационные свойства, теряют несущую и теплоизолирующую способность, а также целостность. Воздействие высоких температур во время пожара и прилагаемые на конструкции нагрузки интенсивно развивают температурные деформации и деформации ползучести, что приводит к быстрой потере устойчивости [1].

Частые происшествия, связанные с возникновением пожаров в зданиях обусловливает необходимость введения комплекса организационно-технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Огнезащита строительных конструкций является составной частью системы обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в части организации геометрической неизменяемости и устойчивости конструкций при пожаре [2].

Основная задача огнезащиты строительных конструкций состоит не в устранении пожара, а в ограничении распространения огня и продуктов горения, а также уменьшения их влияния на несущие конструкции.

При этом решаются две главные задачи: повышается эксплуатационная устойчивость зданий и сооружений за счет увеличения огнестойкости строительных конструкций; во-вторых, предотвращается распространение огня и продуктов горения, что обеспечивает безопасную эвакуацию из горящего объекта [3].[K1]

К несущим элементам здания или сооружения относятся конструкции, обеспечивающие его общую устойчивость, геометрическую неизменяемость при пожаре: несущие стены, колонны, балки перекрытий, ригели, фермы, рамы, арки, связи, диафрагмы жесткости и т. п.

Классификация зданий по степени огнестойкости осуществляется в соответствии с существующими отраслевыми нормами и правилами и зависит от назначения зданий, их площади, этажности, взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производств, а также функциональных процессов [4].

За предел огнестойкости строительных конструкций принимается время (в минутах) от начала стандартного огневого воздействия до возникновения одного из предельных состояний по огнестойкости:

                     по потере несущей способности (R) конструкций и узлов (обрушение или прогиб в зависимости от типа конструкции);

                     по теплоизолирующей способности (I) — повышение температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 160°С, или в любой точке этой поверхности более чем на 190°С по сравнению с температурой конструкции до нагрева, или прогрев конструкции более чем на 220°С независимо от температуры конструкции до огневого воздействия;

                     по целостности (Е) — образование в конструкции сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя.

Способы огнезащиты конструкций разнообразны и включают конструктивные методы — методы создания на поверхности элементов разного рода теплозащитных экранов, физико-химические и технологические приемы, направленные на снижение пожарной опасности материалов [5].[КС2]

Способы огнезащиты металлических конструкций

Для металлоконструкций характерно снижение жесткости и прочности с последующим переходом в пластичное состояние.С целью повышения предела огнестойкости металлоконструкций применяют:

  1.                Обетонирование, облицовка из кирпича

Применение огнезащиты металлических конструкций при помощи бетона и кирпичной кладки наиболее рационально, когда одновременно с огнезащитой конструкций требуется произвести их усиление, например, при реконструкции зданий.

Кирпичную облицовку применяют для огнезащиты вертикально расположенных конструкций. Армирование огнезащитной облицовки из кирпича назначают с учетом усиления связи в углах кирпичной кладки. Диаметр стержней арматуры принимают не более 8 мм. При использовании облицовки из кирпича следует выполнять защиту металлоконструкций от коррозии в соответствии со СНиП 2.03.11–85.

Армирование огнезащитного слоя бетона может быть разнообразным в зависимости от толщины слоя и требуемой степени усиления конструкции.

Облицовки из бетона и кирпичной кладки обеспечивают максимально возможный предел огнестойкости, они устойчивы к атмосферным воздействиям и агрессивным средам. Но эти способы огнезащиты связаны с трудоемкими опалубочными и арматурными работами, малопроизводительны, значительно утяжеляют каркас здания и увеличивают сроки строительства. Кроме того, эти способы неприменимы для огнезащиты несущих конструкций перекрытий (фермы, балки) и связей по колоннам и фермам.

Согласно рекомендациям ЦНИИСК им. Кучеренко, ориентировочные значения толщины огнезащитного слоя бетона, необходимого для обеспечения предела огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 ч., составляют от 20 до 60 мм [6].

  1.                Листовые и плитные облицовки и экраны

Для устройства облицовок металлических конструкций могут использоваться листовые и плитные теплоизоляционные материалы, например, гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, асбестоцементные и перлито-фосфогелиевые плиты, плиты на основе вспученного вермикулита. Для крепления листовых и плитных материалов к металлической конструкции приваривают крепежные элементы (стальные пластины, уголки, штыри). Устройство данного средства огнезащиты не требует очистки поверхности защищаемых конструкций от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий.

По данным ВНИИПО и ЦНИИСК им. Кучеренко, с помощью листовых и плитных облицовок обеспечивается предел огнестойкости до 2,5 часов.

Листовые и плитные облицовки и экраны практически применимы для колонн, стоек и балок. Но для ферм перекрытия и связей применение этих средств огнезащиты нерационально. Так же ограничивают применение листовых и плитных облицовок значительный перерасход материала при низком уровне требуемых пределов огнестойкости защищаемых конструкций и высокий уровень паропроницаемости [7].

  1.                Штукатурки

Использование цементно-песчаной штукатурки обусловлено такими преимуществами, как низкая стоимость материалов для приготовления состава, обеспечение значительного предела огнестойкости защищаемой конструкции (до 2,5 часов), устойчивость к атмосферным воздействиям.

В то же время данное средство огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих его применение. К ним относятся: большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой; увеличение нагрузок на фундаменты зданий за счет утяжеления каркаса; необходимость применения антикоррозионных составов.

Кроме того, штукатурки не отвечают эстетическим требованиям и не могут быть нанесены на конструкции сложной конфигурации (фермы, связи и т. д.).

Стремление снизить массу штукатурного покрытия привело к разработке легких штукатурок с содержанием асбеста, перлита, вермикулита, фосфатных соединений и других материалов. Однако снижение массы приводит к появлению недостатков, свойственных облегченным штукатуркам: снижение конструктивной прочности, недостаточная адгезия к покрываемой поверхности. Следует отметить, что штукатурные смеси на жидком стекле, извести и гипсе могут использоваться в помещениях с относительной влажностью не более 60 %.

  1.                Огнезащитные составы терморасширяющегося типа

Составы терморасширяющегося типа являются одним из перспективных направлений огнезащиты. Действие их основано на вспучивании нанесенного покрытия под воздействием высоких температур (170–250°С) и образовании пористого теплоизолирующего слоя. При этом огнезащитное покрытие толщиной от 0,5 до 2 мм увеличивается в объеме в 10–40 раз и обеспечивает огнезащитную эффективность от 0,5 до 1,5 часа.

Следует отметить, что нанесение огнезащитных составов производится на грунт, указанный в сертификате пожарной безопасности. Перед нанесением огнезащитных составов необходимо произвести очистку поверхности защищаемой конструкции от ранее нанесенных лакокрасочных покрытий, ржавчины, обезжирить и прогрунтовать. Вододисперсионные огнезащитные составы применяются для защиты металлических конструкций в закрытых помещениях с влажностью до 85 %. Допускается кратковременное воздействие на них распыленной воды. Помимо этого, существуют атмосфероустойчивые огнезащитные составы на органическом растворителе. Важно и то, что огнезащитные составы могут быть применены для огнезащиты металлических конструкций конфигурации любой сложности [8].

Способы огнезащиты железобетонных конструкций

При нагреве бетон уменьшает свою жесткость и прочность. Кроме того, происходит его дегитратация, сопровождающаяся переносом массы пара. Бетон повышенной влажности испытывает взрывообразное разрушение при огневом воздействии. Повысить огнестойкость железобетонных конструкций до требуемых пределов можно двумя способами:

                     увеличение толщины защитного слоя бетона;

                     облицовка огнезащитными материалами, которые одновременно обладают и теплоизолирующими свойствами.

Рассмотрим основные способы огнезащиты бетонных и железобетонных конструкций.

  1.                Обетонирование — нанесение дополнительного слоя бетона

Приводит к увеличению веса, размера и прочности защищаемого элемента. Очевидно, предел огнестойкости при этом не может превышать максимально возможного предела огнестойкости для любых бетонных (железобетонных) конструкций — 150 минут. Для максимального увеличения прочности для бетонирования желательно использовать те же марки бетона, что и в основной конструкции, армировать наносимый слой бетона арматурной сеткой и соединять новые элементы арматуры со старыми. Этот способ огнезащиты бетона довольно трудоемкий. Его целесообразно применять для старых конструкций, которые из-за частичного разрушения поверхности вследствие коррозии бетона требуется укрепить.

Существует альтернативный способ укрепления бетонных конструкций — армированние углеродными тканями на эпоксидном связующем, этот способ, в отличие от обетонирования, не приводит к значительному увеличению веса укрепляемой конструкции, но при этом потребуется не просто огнезащита бетона, а огнезащита углеродной ткани — нанесение другого огнезащитного покрытия с учетом низкой термоустойчивости такого армирования.

  1.                Нанесение тонкослойных огнезащитных составов (красок)

Является довольно простым видом огнезащиты бетонных (железобетонных) и других строительных конструкций. Работа с ними не требует специальной подготовки персонала, они практически не увеличивают вес защищаемых конструкций. При нагревании эти огнезащитные покрытия увеличиваются в объеме и создают плотный пористый слой со слабой теплопроводностью. Лучшие тонкослойные огнезащитные составы могут обеспечивать эффективность огнезащиты бетона до 150 минут. Нанесение штукатурных огнезащитных составов обеспечивает эффективность огнезащиты бетона до 240 минут. В условиях повышенных вибраций требуется армирование металлической сеткой. В некоторых случаях может оказаться критичным то, что покрытие, образованное штукатурным составом, имеет довольно большой вес.

  1.                Облицовка плитами или листами из огнезащитных материалов

Позволяет получить эффективность огнезащиты бетона до 360 минут. Такие плиты или листы делают с использованием наполнителей из вспучивающихся (перлит, вермикулит) или огнестойких материалов (керамзит), минеральных волокон (силикатных, базальтовых, диабазовых), волокон из других материалов (каолиновых, кремнеземистых, кварцевых). Существуют влагоустойчивые огнезащитные плиты и листовые материалы. Некоторые из таких материалов имеют большой вес и, соответственно, их применение может привести к значительному увеличению веса защищаемой конструкции. Важным элементом этого способа огнезащиты бетона являются крепления огнезащитного материала, которые должны надежно удерживать материал не только в обычных условиях, но и при пожаре как минимум в течение требуемого времени огнезащитной эффективности для данной конструкции. Снижение прочности, деформация и разрушение элементов крепления при нагревании может привести к отслоению плит или листов огнезащитного материала и появлению щелей между ними, в результате огонь проникнет к защищаемой поверхности.

Разновидностью этого способа огнезащиты является обкладка кирпичом, но в настоящее время кирпич для этой цели применяется редко, т. к. уступает по огнезащитной эффективности плитам из современных материалов, специально разработанных для огнезащиты бетона и других поверхностей, и этот способ огнезащиты более трудоемкий по сравнению с другими [9].

Если просчитать работу железобетонной конструкции при огневом воздействии, при необходимости увеличить диаметры арматуры и защитные слои, то можно обойтись без конструктивной огнезащиты.

За последние десять лет произошло ужесточение нормативных требований к огнестойкости строительных конструкций и инженерных сетей, что нашло отражение в материалах федерального закона ФЗ № 123 от 22 июля 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [10].

Применение огнезащиты строительных конструкций, а также расчеты конструкций на огневое воздействие стали обязательными в большинстве случаев.

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.[КС3]

Выбор вида огнезащиты осуществляется с учетом режима эксплуатации объекта защиты и установленных сроков эксплуатации огнезащитного покрытия[NE4].

 

Литература:

 

1.                   Белов, В. В. Огнестойкость железобетонных конструкций: модели и методы расчета/ В. В. Белов, К. В. Семенов, И. А. Ренев// Инженерно-строительный журнал. — 2010. — № 6. — С. 58–61.

2.                   Курлапов, Д. В. Воздействие высоких температур пожара на строительные конструкции/ Д. В. Курлапов// Инженерно-строительный журнал. — 2009. — № 4. — С. 41–43.

3.                   Романенков И. Г., Левитес Ф. А. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991. 320 с.

4.                   Гогоберидзе Н. В., Благородова Н. В. К вопросу автоматизации системы определения предела огнестойкости строительных конструкций // Инженерный вестник дона. 2012. № 4–1 (22). С. 100–103.

5.                   Расчетный метод определения пределов огнестойкости металлоконструкций, покрытых вспучивающимся огнезащитным составом/Н. М. Бессонов, Т. Ю. Еремина, Ю. Н. Дмитриева, М. В. Крашенинникова//Пожарная безопасность.2007. № 1. С. 22–28

6.                   Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. М.: Стройиздат., 1985.

7.                   Благородова Н. В., Фан Ань. К вопросу определения предела огнестойкости строительных конструкций // Материалы Международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение», выпуск IX (Ростов-на- Дону — Шепси, 2007 г.), — ЮРО РААСН, 2007 — С. 241–242.

8.                   Милованов А. Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. М.: Стройиздат, 1998. 304 с.

9.                   Тонкослойная огнезащита бетона/Ю. В. Кривцов, О. Б. Ламкин, В. В. Рубцов, Р. Ш. Габдулин//Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 6. С. 42–43.

10.               ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» ст. 35.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle