Обеспечение огнестойкости несущих конструкций как основной фактор предотвращения опасных факторов пожара в общественных зданиях



В статье рассмотрены проблемы обеспечения огнестойкости несущих конструкций как основной фактор предотвращения опасных факторов пожара в общественных зданиях. Проанализированы огнезащитные покрытия как фактор огнестойкости несущих конструкций.

Ключевые слова: пожарная безопасность, развитие пожара, противопожарная защита, эвакуация людей, пожарный риск.

«Современные общественные здания характеризуются оригинальной архитектурной планировкой, наличием больших открытых площадей и многочисленных помещений различного функционального назначения. Поскольку в состав общественных зданий входят различные помещения с неоднородной пожарной нагрузкой, развитие и последствия возникших в них пожаров могут иметь свои особенности. Многофункциональные общественные здания являются также объектами с массовым пребыванием людей. В связи с этим, пожары на таких объектах могут развиться на больших площадях и создавать угрозу здоровью и жизни людей» [9].

В настоящее время в целях предотвращения возникновения и развития пожара в общественных зданиях используются инновационные строительные технологии и современные системы противопожарной защиты. Как правило, общественные здания требуют разработки индивидуальных проектов, поскольку каждый из них является уникальным объектом. В связи с этим при проектировании таких объектов важной задачей является проведение анализа конструктивных особенностей и выработка обоснованных технических решений по повышению пожарной безопасности многофункциональных общественных зданий.

Термическое воздействие на объект общественного назначения сопровождается обугливанием или сгоранием его элементов, в связи с чем объект выходит из строя. Кроме термического, присутствует и токсическое воздействие.

Наиболее опасным токсичным продуктом горения является оксид углерода: он во много раз лучше вступает в реакцию с гемоглобином крови, чем кислород, что неизбежно вызывает у человека кислородное голодание. У такого человека нарушаются координация движений, дыхание и инстинкт самосохранения, затем происходят остановка дыхания и смерть [7].

Очень опасным является вторичный поражающий фактор возгорания — техногенный взрыв. Его опасность связана со стремительностью протекания события и выделением большого количества энергии. Детонационная волна способна полностью разрушить на части конструкции с их последующим разлетом во все стороны с большой скоростью.

Одновременное действие нескольких поражающих факторов в результате аварии, в том числе взрыва, осложняет локализацию пожара и устранение последствий. Поэтому важную роль играют мероприятия по профилактике возгораний и ограничение источника поступления ядовитых веществ в окружающую среду.

Таким образом, абсолютную важность имеют системы норм по профилактике чрезвычайных ситуаций и отдельно — по локализации и противодействию уже возникшей обстановки на каждом существующем объекте.

Железобетон — самый распространенный материал в строительстве общественных зданий. Это комбинация бетона и стальной арматуры, рационально размещенной по длине конструкции. Бетон хорошо работает на сжатие, арматура — на растяжение. В условиях пожара конструкции и составляющие, изготовленные из этого материала, теряют несущую способность в основном из-за снижения прочности нагретой арматуры, испарения воды из бетона и изменения физико-химического состава цемента. Соблюдение пожарной безопасности здания требует увеличения огнестойкости несущих конструкций. Современные направления определения конструктивных параметров огнестойкости базируются на методике компьютерного моделирующего эксперимента [9].

Несмотря на положительные надежность и прочность, при воздействии высоких температур, железобетон требует определенного усиления. Вода, которая входит в состав бетона, закипает, когда температура горения достигает 250 °С, а это, в свою очередь, вызывает отделение кусков бетона. Когда же температура повышается до 550 °С, начинает распадаться гидроксид кальция на воду и негашеную известь, которое при тушении пожара будет вступать в реакцию с водой, увеличиваясь в объеме в 2 раза. Этот процесс образует в железобетоне глубокие трещины и значительные деформации [1].

Тонкослойное огнезащитное покрытие — это способ огнезащиты строительных конструкций, который представляет собой нанесение на поверхность, что специальных лакокрасочных составов с толщиной сухого слоя, не превышающей 3 мм. Принцип работы данного вида покрытия основан на свойстве увеличиваться в объеме при его нагревании. По сравнению с исходным слоем толщина может стать больше в 10–40 раз. Кроме того, в момент расширения огнезащитная краска для бетона начинает выделять инертный газ и воду. Как результат, огнестойкость бетона увеличивается благодаря влиянию сразу трех основных факторов [5].

Рис. 1. Пример нанесения огнезащитной краски на колонны и балки

Разработка проекта огнезащиты должна состоять из следующих этапов:

1. Мониторинг документации проекта.
2. Разбор несущего каркаса конструкции на более легкие для расчета структурные элементы.
3. Вычисление предельных состояний огнестойкости во всех элементах.
4. Предположения в необходимости использование огнезащитного покрытия.
5. Анализ возможных и уместных средств огнезащиты.
6. Вычисления каждого элемента отдельно и подбор огнезащиты.

Выбор вида огнезащиты проходит с соблюдением и учетом всех необходимых норм и сроков эксплуатации объекта. При выборе огнезащиты должны учитываться следующие параметры: срок эксплуатации; время до полного высыхания; сейсмостойкость; возможность ремонта на случай, если это будет необходимо; вариации нанесения; марки грунтов, декоративных и защитных покрытий; инструментарий для работ.

Например, краска на водной основе с огнезащитными свойствами «ТЕРМИОН ОГНЕЗАЩИТА 01». Специально разработана для увеличения порога огнестойкости конструкций и сооружений жилого и промышленного назначения до 2-х часов.

Рис. 2. Пример вспучивание огнезащитной краски

Абсолютно безвредная краска, пожаро- и взрывобезопасна. Применяется при окрашивании потолков и стен на маршрутах эвакуации, помещениях зального типа, инфраструктурных объектах заводов нефтедобычи и нефтепереработки, объектах химической промышленности и жилых строениях.

«ТЕРМИОН ОГНЕЗАЩИТА 01» используется при отделке таких материалов как: бетон, кирпич, штукатурка, гипсокартон, металл и оцинкованные поверхности. Для нанесения используют валик, кисть или распылитель.

Таблица 1

Технические характеристики «ТЕРМИОН ОГНЕЗАЩИТА 01»

Показатели	Значение
Массовая доля негорючих веществ, %	50–60
Плотность, г/см 3	1,3–1,5
Необходимая толщина защитного слоя для железобетона, мм	1,8
Внешний вид	Белый цвет, высыхая создает матовый эффект
Уровень pH	6,8–8,2
Адгезия в баллах	1
Динамическая плотность по Брукфильду, МПа.сек	17000
Срок службы покрытия, лет	25

В состав краски входят антипиреновые добавки, огнестойкие компоненты, стабилизаторы и вещества, выделяющие газ. С ростом температуры или огневого воздействия до 250 °С, покрытие начинает вспучиваться и испарять инертные газы. Вследствие этого появляется твердая пена с низкой теплопроводностью, которая не только не поддерживает горение, но и замедляет его развитие. Кислород замещается инертными газами, тепловой поток пропадает, и пламя гаснет.

Таким образом, конструктивная огнезащита — это один из вариантов обеспечения огнестойкости несущих конструкций, выполняется благодаря нанесению на поверхности теплоизоляционного слоя определенного материала. Для достижения необходимого предела огнестойкости используют тонкослойные огнезащитные вспучивающиеся покрытия.

Литература:

1. Бубнов, В.М., Карпов А. С. «Огнестойкость железобетонных конструкций»: учеб. пособие / В. М. Бубнов, А. С. Карпов. — Москва: Академия ГПС МЧС России, 2009. — 76 с.
2. Булгаков В. В., Хасанов И. Р., Шебеко А. Ю., Зубань А. В., Булгакова М. А., Стернина О. В. Проблемы обеспечения пожарной безопасности многофункциональных спортивных комплексов зимней универсиады // Актуальные проблемы пожарной безопасности. Тезисы докладов ХХХI Международной научно-практической конференции. — М.: ВНИИПО, 2019. — С. 127–128.
3. Иванов, В. Н. Комплексный подход к определению требуемых пределов огнестойкости высотных жилых зданий: В. Н. Иванов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. — 2018. — № 1′18. — С. 28–38.
4. Инфракрасная термография в оценке огнестойкости строительных материалов и конструкций в условиях пожара / Д. П. Касымов, М. В. Агафонцев, П. С. Мартынов [и др.] // Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: тезисы докладов XV Всероссийской школы-конференции молодых ученых, 25 февраля — 5 марта 2021 г., Новосибирск — Шерегеш. Новосибирск, 2021. С. 105–106.
5. Кирюханцев, Е. Е. Проблемы разработки и согласования специальных технических условий в области пожарной безопасности / Е. Е. Кирюханцев, В. Н. Иванов // Технологии техносферной безопасности — 2016. № 5. — Режим доступа: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2016–5/38–05–16.ttb.pdf (дата обращения 02.01.2022).
6. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. 2-е изд. — М.: ВНИИПО, 2016. — 79 с.
7. Минайлов, Д. А. Выбор температурного режима огневых испытаний строительных конструкций: матер. двадцать третьей международной научно-технической конференции «Системы безопасности — 2014» / Д. А. Минайлов. — Место издания: Академия ГПС МЧС России, 2014. — С. 251–254.
8. Надежность железобетонных плит перекрытий в условиях пожаров / И. В. Костерин, С. В. Муслакова, В. И. Присадков [и др.] // Пожарная безопасность. — 2016.– № 3. — С. 94–97.
9. Пожарная безопасность в строительстве: учебник / В. М. Ройтман, Д. А. Самошин, С. В. Томин [и др.]; под общ. ред. Б. Б. Серкова. — В 2-х ч. — Москва: Академия ГПС МЧС России, 2016. — 480 с.
10. Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона (пособие к СТО 36554501–006–2006) / А. Ф. Милованов, В. В. Соломонов, И. С. Кузнецова [и др.]. — Москва: Строительство, 2018–123 с.
11. Шебеко, Ю. Н. Расчетная оценка эквивалентной продолжительности пожара для строительных конструкций на основе моделирования пожара в помещении / Ю. Н. Шебенко А. Ю. Шебеко, Д. М. Гордиенко // Пожарная безопасность. — 2015 — № 1. — С. 31–39.