Обеспечение устойчивости зданий и сооружений при пожаре - VISTAGRUP.RU

Обеспечение устойчивости зданий и сооружений при пожаре

Обеспечение устойчивости зданий и сооружений при пожаре

Петрозаводск 2008 год

Пожары возникают от различных причин. В одних случаях возникновение пожаров связано с нарушением противопожарного режима или неосторожного обращения с огнём, а в других оно является следствием нарушения мер при проектировании и строительстве здания.

Продолжительность любого пожара можно определить, если известно количество горючего вещества и скорость его выгорания в данных условиях: Т=N/n

N — кол-во горючего вещ-ва, кг/м2

n — скорость выгорания данного вещ-ва, кг/(м2*ч)

Продолжительность пожара зависит от того, что именно горит, от условий притока воздуха в зону горения, от степени измельчённости вещества и условий его размещения.

Здания и сооружения состоят из

В обычных условиях на строительные конструкции воздействуют: собственный вес конструкции и оборудования, сила ветра, атмосферные усадки. При пожаре возникают дополнительные факторы, которые, воздействуя на строительные конструкции, ухудшают условия работы. К таким дополнительным факторам относятся: температура полжара, удельная теплота пожара, продолжительность пожара, резкие колебания температур, дополнительные непредусмотренные нагрузки (пролитая вода, обрушение конструкций и

оборудования, высокое давление продуктов сгорания, взрыва), химические реакции. В результате этих воздействий несущие конструкции деформируются, теряют прочность, могут полностью разрушиться. Ограждающие конструкции, особенно тонкостенные, не разрушаясь, могут прогреться до опасных температур и прогореть или получить сквозные трещины, что приведет к распространению огня в смежные помещения.

Конструкция и автоматизация оборудования для производства силикатного кирпича

. Продолжительность твердения 10 — 14 ч. Вместимость автоклава 12 — 13 тыс. кирпичей. Готовый силикатный кирпич грейферным захватом 12 подается на склад. По технико-экономическим показателям силикатный кирпич превосходит керамический кирпич. . 1,2 МН, а наибольшее давление 20 МПа. В усовершенствованной конструкции пресса для силикатного кирпича усилие прессования увеличено до 1,8 МН, что обеспечивает .

Под понятием огнестойкость

образование в конструкциях сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты сгорания или пламя;

повышение температуры на обогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 градусов; потеря конструкцией несущей способности — обрушение. Предел огнестойкости определяется опытным путем.

Строительные материалы, По пожарной опасности строительные конструкции подразде­ляются на четыре класса

  • КО (непожароопасные); — К1 (малопожароопасные):
  • К2 (умереннопожароопасные);
  • КЗ (пожароопасные).

Класс пожарной опасности строительных конструкций устанав­ливают по ГОСТ 30403.

Данные по температуре на реальных пожарах были положены в основу температурных режимов, принятых стандартами ряда государств для испытания строительных конструкций. Этими нормами предусматривается, что через 5 мин испытания температура в объеме испытательной печи должна быть равной 5560С, через 10 мин – 6590С, через 1ч – 9250С, через 2ч – 10290С, через 3ч – 10900С…..

Фактические температуры на реальных пожарах могут быть выше или ниже указанных стандартной температурной кривой.

Определение длительности пожара в производственных и складских зданиях осложняется из – за большого разнообразия применяемых веществ и трудностей, встречающихся при установлении расчетного количества этих веществ. Если в помещении находятся различные горючие вещества, продолжительность пожара определяют суммированием продолжительностей, полученных для каждого вещества.

Под огнестойкостью понимают

  • образование в конструкции сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты горения или пламени.

— повышение температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 1400С или в любой точке этой поверхности более чем на 1800С по сравнению с температурой конструкции до испытания, или на 2200С независимо от сравниваемой температуры

  • потери конструкцией несущей способности, т. е. её обрушения

В условиях пожара легкие деформируются и теряют устойчивость и несущую способность через 15мин интенсивного воздействия на них пожара или огневого испытания. В тех случаях когда продолжительность пожара предусматривается более 15мин и требуется сохранить стальные конструкции этого здания, необходима защита таких конструкций от воздействия огня.

Наиболее распространенный способ защиты стальных конструкций от огня является облицовка их негорючими строительными материалами. Слой штукатурки толщиной 25мм, нанесенный по металлической сетке, повышает предел огнестойкости до 50мин, толщиной до 50мм до 2часов. Фермы и балки защищают нанесением на них различных растворов (асбест, вермикулит, перлит).

Весьма перспективной следует считать защиту стальных конструкций от огня путем нанесения на их поверхности специальных обмазок, вспучивающихся под воздействием высоких температур. Эти обмазки имеют белый цвет и могут применятся в закрытых отапливаемых помещениях с относительной воздуха не выше 80%. Обмазки наносят на очищенную от ржавчины поверхность металлической конструкции несколько раз, до образования слоя толщиной 2,5 – 3мм.

По курсу «Реконструкция зданий и сооружений» «Обеспечение долговечности .

. строительных конструкций осуществляются в соответствии с Руководством по эксплуатации строительных конструкций производственных зданий промышленных предприятий, разработанным ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (М.: Стройиздат, 1981). Особенностью проектирования реконструкции и восстановления строительных конструкций является .

Пожарно-техническая характеристика жилых и

Развитие пожаров в жилых и общественных зданиях зависит от их огнестойкости, этажности, внутренней планировки, объёма и высоты помещений, наличия различных коммуникаций, а также свойств горючих веществ и материалов, находящихся в помещениях зданий. В зданиях 1 и 2 степени огнестойкости могут гореть деревянные полы, дверные и оконные блоки, горючие материалы и оборудование, находящиеся внутри помещений, а также деревянные конструкции чердачных помещений. Огонь может распространяться через проёмы в ограждающих конструкциях, по каналам, мусоропроводам, шахтам лифтов и лестничным клеткам. Пожары в зданиях 3 и 4 степени огнестойкости могут распространяться как открыто в помещениях, так и скрыто в пустотах междуэтажных перекрытий и перегородок. Горение в пустотах конструкций способствует быстрому распространению огня не только в горизонтальной плоскости, но и в верхних этажах и чердаки, а также приводит к обрушению конструкций. В этих зданиях трудносгораемые несущие конструкции деформируются или разрушаются несколько позже, чем металлические незащищённые конструкции, которые могут терять несущую способность при воздействии на них огня через 15-30 минут. Предел огнестойкости защищённых деревянных несущих конструкций зависит от защитного слоя штукатурки. Для зданий 5 степени огнестойкости характерно открытое и скрытое горение внутри помещений, а также быстрое распространение огня во всех направлениях. Предел огнестойкости бревенчатых и брусчатых стен зависит от их толщины. Так при толщине стен 10-25 см предел огнестойкости составляет 20-50 минут.

Каркасные стены в местах сочленений на пожарах могут прогорать в течении 5-10 минут, а предел их огнестойкости при заполнении каркаса трудносгораемыми материалами составляет около 30 минут.

Незащищённые деревянные конструкции прогорают вглубь со скоростью 1-1,5 мм/мин. Деревянные каркасные здания могут быть полностью охвачены огнём за 15-30 минут, а бревенчатые за 30-60 минут с момента возникновения пожара. Пожары в зданиях происходят в подвалах, на этажах и чердаках; развитие и тушение их имеет свои характерные особенности.

Примеры похожих учебных работ

Огнестойкость строительных конструкций и зданий

. плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S). 4. Методы определения пределов огнестойкости строительных конструкций и признаков предельных состояний устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности. 5. Условные .

Архитектурные конструкции многоэтажных зданий

. физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных конструкций. Три геотехнические особенности ВЗ обуславливают следующие . традиционном понимании (с обычным процентом армирования) конструкции. Габаритные размеры колонн и количество рабочей .

Оценка пожарной опасности здания

. Деревянные оштукатуренные конструкции относятся к классу пожарной опасности С2. [СНиП 21-01- 97*,п.5.11] 1.4 Определение класса функциональной пожарной опасности здания Класс функциональной опасности — Ф3.2 Предприятия общественного питания. [СНиП .

Пожарная безопасность производственных зданий

. категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности” устанавливаем категорию здания по взрывопожарной опасности: В данном случае здание имеет категорию В1. 5. По СНиП 31-03-2001 “Производственные здания” (табл. 5) определяется .

Строительные материалы и их огнестойкость

. РП1 (нераспространяющие); РП2 (слабо распространяющие); РП3 (умеренно распространяющие); РП4 (сильно распространяющие). Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том .

  • реферат Реферат экология строительства
  • курсовая Организация и управление в строительстве
  • реферат Реферат устройство трансформаторов
  • курсовая Кузнечно прессовый цех
  • курсовая Курсовая проект производства работ
  • курсовая Рынки факторов производства и их основные характеристики
  • реферат Обеспечение мер безопасности во время пожаров
  • реферат Котельные и котельные установки
  • реферат Тушение пожаров на объектах переработки древесины
  • реферат Эксплуатация зданий и сооружений
  • Технологии и технологи
  • Инженерные сети и оборудование
  • Промышленность
  • Промышленный маркетинг и менеджмент
  • Технологические машины и оборудование
  • Автоматизация технологических процессов
  • Машиностроение
  • Нефтегазовое дело
  • Процессы и аппараты
  • Управление качеством
  • Автоматика и управление
  • Металлургия
  • Приборостроение и оптотехника
  • Стандартизация
  • Холодильная техника
  • Архитектура
  • Строительство
  • Метрология
  • Производство
  • Производственный маркетинг и менеджмент
  • Текстильная промышленность
  • Энергетическое машиностроение
  • Авиационная техника
  • Ракетно-космическая техника
  • Морская техника
  • Аттестационная работа
  • Бакалаврская работа
  • Бизнес план
  • Бизнес-план
  • Дипломная работа
  • Домашняя работа
  • Контрольная работа
  • Курсова робота
  • Курсовая работа
  • Курсовой проект
  • Магистерская работа
  • Маркетинговое исследование
  • Научный труд
  • Отчет по практике
  • Реферат
  • Семестровая работа
  • Сочинение
  • Творческая работа
  • Часть дипломной работы
  • Эссе
  • О проекте
  • Политика конфиденциальности
  • Форма для контактов
Читайте также  Документация инженера по пожарной безопасности

Все документы на сайте представлены в ознакомительных и учебных целях.
Вы можете цитировать материалы с сайта с указанием ссылки на источник.

Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре

Вы будете перенаправлены на Автор24

Здания, сооружения и их классификация

Сооружение – это любая постройка, которая возведена человеком, для удовлетворения его материально-духовных потребностей.

Здание – это сооружение, предназначенное и приспособленное для какого-либо вида деятельности человека.

Таким образом становится понятно, что понятие «сооружение» включает в себя и понятие «здание».

К зданиями и сооружениям предъявляется ряд требований, которые необходимо соблюдать на стадиях их проектирования, строительства и переклассификации (изменения области применения).

Сооружения и здания должны отвечать функциональным требованиям (т. е., требованиям, для которых оно было построено), техническим (конструкция здания должна способствовать защите людей от внешних воздействий, таких как перепады температур, выпадения осадков и т.п.), архитектурно-художественным (сооружения и здания должны соответствовать требованиям во внешнему и внутреннему виду), экономическим (оптимальность затраченных ресурсов на строительство по отношению к сроку службы).

Здания и сооружения принято классифицировать по:

  1. Назначению. Бывают гражданские (жилые дома, общественные здания), промышленные (заводы, фабрики, котельные), сельскохозяйственные (свинарники, птицефабрики, хранилища овощей и прочих сельскохозяйственных культур).
  2. Этажности. Различают малоэтажные (1-3 этажей), многоэтажные (4-9 этажей), повышенной этажности (10 и более этажей).
  3. Степени распространения. Среди них различают сооружения и здания массового строительства (строящиеся по типовому проекту) и уникального строительства (возводимые по индивидуальным проектам, обычно это музеи, театры и т.п.).
  4. Капитальности. В зависимости от долговечности и прочности сооружения делят на 4 класса, чем ниже порядковый номер класса, тем более жесткие требования к ним предъявляются.
  5. Долговечности (по сроку службы). По сроку службы сооружения делят на 3 класса. Первый класс – срок службы более 100 лет, второй класс – срок службы от 50 до 100 лет, третий класс – срок службы от 20 до 50 лет.
  6. Огнестойкости. Существует 5 степеней огнестойкости зданий и сооружений. Наиболее огнестойкими являются здания 1 (стены, опоры, перегородки, несущие конструкции) степени, а наименьшей 5 (деревянные конструкции) степени.
  7. Взрывопожарной и пожарной опасности. В зависимости от веществ, находящихся в помещении здания делятся на категории А, Б, В1-В4, Г и Д. Категории А и Б – взрывоопасные, В1-В4 – пожароопасные, Г и Д – невзрывопожаронопасные.

Готовые работы на аналогичную тему

Устойчивость зданий и сооружений при пожаре и способы ее повышения

Устойчивость при пожаре – это способность объекта сохранять конструктивную целостность и функциональное назначение при воздействии на него поражающих факторов, связанных с возникновением и распространением пожара.

Различные сооружения и здания ведут себя по-разному во время пожара. Одним свойственно сопротивляться факторам пожара, сохраняя свою конструктивную целостность и функциональное назначение в течении времени, которого вполне достаточно для эвакуации людей и ликвидации пожара и очага возгорания, а также последствий пожара. А другие здания и сооружения почти сразу утрачивают свою целостность конструкций (вплоть до полного разрушения), а также теряют возможность исполнения своих функций, что приводит к материальным убыткам и человеческим жертвам.

К опасным факторам пожара относятся:

  • высокая температура;
  • давление газов, выделяемых в процессе горения;
  • динамические нагрузки от падающих обломков;
  • резкие колебания температур.

Сохранение целостности конструкций и соответствия функциональных назначений зданий и сооружений во время пожара является самой важной и приоритетной задачей в области пожарной безопасности.

При решении задачи по повышению устойчивости зданий и сооружений при пожарах возникает необходимость в показателе, с помощью которого возможно проводить оценку способности объекта к сопротивлению опасных факторов пожара.

В качестве такого показателя была выбрана и принята огнестойкость, которая является международной пожарно-технической характеристикой и регламентируется строительными нормами и правилами.

Огнестойкость – это способность зданий, сооружений и их составляющих элементов сопротивляться воздействию пожара.

Существует ряд приемов повышения сопротивляемости зданий и сооружений опасным факторам пожара:

  • пропитка материалов антипиренами (вещества, замедляющие процесс воспламенения и горения);
  • покрытие поверхности огнестойкими красками;
  • обмазка элементов конструкции огнестойкими пастами (мастика)
  • покрытие поверхности огнезащитными штукатурными растворами;
  • защита жесткими экранами;
  • использование огнестойких материалов при строительстве.

Меры по обеспечению достаточной огнестойкости зданий и сооружений являются основополагающим элементом системы их противопожарной защиты. Если сооружение или здание имеет недостаточную огнестойкость, то вся система противопожарной защиты будет являться неэффективной, что может привести к значительным материальным убыткам и человеческим жертвам.

Степень огнестойкости является определяющим фактором при проектировании путей эвакуации людей, противодымной защиты, проектировании инженерных систем здания, систем пожарной безопасности и выбора средств пожаротушения.

В строительных нормах и правилах огнестойкость выбирается в качестве основного показателя при строительстве и проектировании противопожарных преград (стены, перегородки, перекрытия, тамбур-шлюзы, люки, клапаны, занавесы и другие). Это означает, что инженеры, архитекторы, инженеры-строители обязаны владеть соответствующими знаниями в области противопожарной безопасности и огнестойкости материалов. А также применять эти знания на практике.

В виду того, что в настоящее время объём строительства новых зданий и сооружений возрастает в геометрической прогрессии, необходимость ответственного подхода к соблюдению норм и правил в области противопожарной защиты является определяющей.

Обеспечение устойчивости зданий и сооружений при пожаре

Библиографическая ссылка на статью:
Ролдугин О.В. Поведение строительных конструкций в условиях пожара // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/12/93958 (дата обращения: 30.08.2021).

Повреждения конструкций при пожарах происходят в результате воздействия высоких температур. Высокотемпературное воздействие пожара – воздействие температур свыше 200°С на строительные конструкции при пожаре, при котором возникают температурные напряжения, могут меняться физико-механические и упругопластические свойства материалов конструкций и уменьшаться работоспособное сечение элемента [1]. При этом ухудшаются эксплуатационные качества конструкций, снижается прочность материала, сила сцепления арматуры с бетоном. Из-за неравномерного температурного нагрева может изменяться расчетная схема элементов, работающих в составе неразрезных систем.

При пожарах большой интенсивности и длительности деревянные и металлические конструкции имеют тенденцию приходить в негодность, в то время как железобетонные и каменные конструкции частично сохраняют свои эксплуатационные качества.

Рассмотрим наиболее подробно воздействие пожара на конструкции, выполненные из различных материалов.

Металлические конструкции

Металлическая конструкция имеет множество преимуществ: легкость и скорость монтажа, значительную несущую способность при нормальных условиях эксплуатации, она в 4 раза легче, чем железобетонные и каменные конструкции при одинаковой несущей способности. Металлические конструкции при резком повышении температуры, резко и сильно теряют прочность. Металлы очень чувствительны к действию высоких температур и огня. Они быстро нагреваются, и происходит снижение прочностных свойств. При температурах до 250°С прочность мягкой малоуглеродистой стали увеличивается, а потом постепенно уменьшается. Критическая температура потери несущей способности стальных конструкций наступает при 500°С.

Приблизительно через 10 минут с начала пожара стальные конструкции складываются как карточный домик. Сталь должна быть защищенной. Это может быть обеспечено за счет: огнезащитной краски; бетонирования; обертывания теплоизоляцией.

Деревянные конструкции

Древесина – это горючий материал, относящийся обычно к горючим строительным материалам. В случае пожара на древесине образуется слой древесного угля с плохой теплопроводностью, что предотвращает последующее горение. При сжигании древесины образуются CO и CO2, а при обработке древесины огнезащитными средствами или материалами для обработки поверхности, то образуются опасные токсичные газы [2]. По сравнению со многими строительными материалами, древесина, хотя и горит, но ее молекулярная цепь не изменяется под воздействием огня, древесина обладает хорошими теплозащитными свойствами и не разрушается внезапно. Обугленная поверхность затрудняет распространение огня. Однако древесина значительно увеличивает пожарную нагрузку.

Читайте также  Как очистить потолок после пожара?

До температуры 100°С свойства древесины почти не изменяются. Возгорание древесины и обгорание ее поверхности происходит при температуре 290°С.

Обгорание поверхности происходит со скоростью 1,8-2см за 30 минут, тем самым уменьшая поперечное сечение конструкции [3]. Деревянные перекрытия старой конструкции, состоящие из деревянного пола, балок, наката и т.д., теряют несущую способность через 40 минут с начала возгорания. Несущая способность поврежденных пожаром деревянных конструкций оценивается в зависимости от площади сечения неповрежденной древесины конструкции.

Каменные конструкции

Каменная кладка из строительных материалов (глиняный кирпич, силикатный кирпич, блоки из легкого бетона) является огнестойкой.

Воздействие огня и воды при тушении пожара приводит к отслаиванию поверхностного слоя кладки и разрушению раствора.

Под воздействием огня обычно прочность строительных кирпичей не уменьшается, но раствор между кирпичами будет рыхлиться и разрушаться. Если раствор поврежден на глубину более 3 см, то кладка считается не выдержавшей нагрузки и должна быть разобрана [4].

Каменные конструкции практически никогда не разрушаются при пожаре, наблюдаются лишь поверхностные повреждения кладки. Израсходование огнестойкости каменных конструкций происходит вследствие недопустимого повышения температуры на необогреваемой поверхности.

Железобетонные конструкции

Бетон негорючий и достаточно огнестойкий материал. Однако под воздействием высоких температур его прочностные и защитные свойства по отношению к заключенной в нем арматуре снижаются. Кроме того, при длительном пожаре сама арматура сильно нагревается, по этой причине происходит значительная деформация. Поэтому, изгибаемые элементы получают прогибы и открытые трещины.

В зависимости от степени повреждения состояние поверхности железобетонных конструкций после пожара может быть различной:

— при слабой степени повреждения – наличие следов копоти и сажи;

— при средней степени повреждения – происходит изменение цвета бетона от серого до розового, элементы полностью покрыты сажей и копотью;

— при сильной степени повреждения – цвет бетона становится желтый;

— при полной степени повреждения – цвет бетона темно-желтый.

Таким образом, все здания и сооружения представляют собой объекты, и каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности [5].

Результаты воздействия высоких температур на элементы строительных конструкций вследствие произошедшего пожара в обязательном порядке должны рассматриваться и оцениваться при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах, при проведении планового технического обследования зданий и сооружений. Степень поврежденности конструкций, изменение физико-механических свойств материалов, вызванные пожаром, непременно должны учитываться при разработке рекомендаций по приведению зданий и сооружений в работоспособное состояние для обеспечения их дальнейшей безопасной эксплуатации.

Библиографический список

  1. СП 329.1325800.2017. Свод правил. Здания и сооружения. Правила обследования после пожара. (утв. и введен в действие Приказом Минстроя России от 30.10.2017 №1490/пр) URL: http://docs.cntd.ru/document/556793892 (дата обращения: 14.11.2020).
  2. Способы и средства огнезащиты древесины. Руководство. ‒ М.: ВНИИПО ‒ 2011.
  3. Орлова С.С. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: учебное пособие / С.С.Орлова, Т.А.Панкова, С.В. Затинацкий – Саратов: Издательство «Саратовский источник» – 2015.
  4. Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром / НИИЖБ. – М.: Стройиздат – 1987.
  5. Федеральный закон от 22.07.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ред. от 27.12.2018г.) URL: https://base.garant.ru/12161584/ (дата обращения: 15.11.2020).

Количество просмотров публикации: Please wait

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
Регистрация

&copy 2021. Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации».

Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре

специальности 280104.65 — Пожарная безопасность

Преподаватель кафедры пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений,

майор внутренней службы

Обсужден и одобрен

на заседании кафедры

пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений

«___» ________200__ г., протокол №___

Общие положения

Дисциплина «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» представляет комплекс фундаментальных тем инженерных строительных дисциплин, на основе которых рассматриваются вопросы стойкости строительных материалов в условиях пожара, огнестойкости строительных конструкций, устойчивости зданий и сооружений при пожаре и другие задачи необходимые для подготовки инженера пожарной безопасности.

Настоящий практикум предназначен в помощь изучающим дисциплину «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» в системе очного обучения по специальности 280104.65 «Пожарная безопасность». В нем изложены рекомендации по выполнению лабораторных работ.

Для выполнения лабораторных работ курсант должен изучить соответствующий теоретический мате6риал.

Перед тем как приступить к непосредственному выполнению лабораторной работы, курсант должен внимательно прочесть ее описание по данному практикуму.

После выполнения лабораторной работы курсант составляет индивидуальный отчет.

Единицы физических величин в отчете следует выражать только в системе СИ.

Лабораторную работу курсанты выполняют самостоятельно, только при необходимости обращаясь за советом или помощью к преподавателю.

Перед тем как приступить к непосредственному выполнению лабораторной работы, курсанты должны ознакомиться с правилами техники безопасности и пожарной безопасности и расписаться в журнале по технике безопасности.

Лабораторная работа № 1. «Оценка изменения прочности бетона при нагревании».

Цель: Экспериментальная оценка изменения предела прочности бетона (раствора) при нагревании.

Чтобы выполнить данную лабораторную работу и квалифицированно объяснить полученные экспериментальные данные, необходимо повторить (изучить) следующие положения.

Бетоны и строительные растворы являются композиционными мате­риалами, состоящими из цементного камня, заполнителей и содержащими физически и химически связанную воду.

Основное отличие бетона от раствора – отсутствие в растворе крупно­го заполнителя.

1. Физико-механические свойства бетонов и растворов при интенсив­ном нагревании (в условиях пожара) претерпевают значительные измене­ния. Качественное изменение физико-механических свойств бетонов и растворов при действии на них высоких температур практически одинако­во. Различия носят лишь количественный характер.

Поведение бетонов и растворов при нагревании до высоких темпера­тур зависит от поведения отдельных компонентов, входящих в их состав, а также от характера их взаимодействия, скорости нагревания материала и других факторов.

Основные причины, приводящие к снижению прочности бетонов и растворов при интенсивном нагревании (в условиях пожара), следующие:

агрессивное действие процессов тепловлагопереноса в капиллярно-пористой структуре материала;

возникновение внутренних напряжений, обусловленных различием величин температурных деформаций компонентов цементного камня и за­полнителей;

снижение прочности цементного камня в результате дегидратации и диссоциации минералов;

совместное действие высокой температуры и внешней нагрузки (на конструкцию из бетона).

Эти причины действуют в совокупности в определенных диапазонах температур нагрева материала. Так, при интенсивном нагревании бетонов и растворов на портландцементе от начальной температуры до 200-300 °С протекают одновременно два противоположных процесса. С одной сторо­ны, это процесс накопления нарушений структуры материала, т.е. процесс постепенного разрушения материала. С другой стороны, это процесс уп­рочнения материала. Оба эти процесса обусловлены влиянием факторов тепловлагопереноса: градиентов температуры, давления (пара при интен­сивном испарении физически связанной влаги в порах цементного камня), влагосодержания. Данные градиенты возникают по толщине изделия (об­разца) при интенсивном нагреве.

Действие отмеченных факторов тепловлагопереноса при соответст­вующих условиях (превышении этими градиентами критических величин) может привести к взрывообразному разрушению бетонного изделия (об­разца).

Одновременно с процессом накопления нарушений структуры мате­риала действуют процессы ее упрочнения. Этому способствует, во-первых, освобождение пор бетона от физически связанной влаги (снимаются внут­ренние напряжения в структуре бетона от действия капиллярных сил по­верхностного натяжения влаги в порах материала). Во-вторых, процессы тепловлагопереноса создают в некоторые промежутки времени (величина этих промежутков зависит от скорости прогрева материала) благоприятные условия для завершения процесса гидратации (кристаллизации) клинкер­ных минералов портландцемента, т.е. образования цементного камня. Этот процесс (упрочнения) чаще преобладает над процессом разрушения струк­туры материала, что в итоге приводит к некоторому повышению прочно­сти бетона в отмеченном диапазоне температур его нагрева. В определен­ной степени к повышению прочности бетона приводит снижение внутрен­них напряжений цементного камня вследствие некоторого «выправления» строения кристаллической решетки. В этих условиях атомы получают воз­можность занять более равновесное расположение в узлах кристалличе­ской решетки.

Читайте также  Противопожарная обработка МДФ

При дальнейшем повышении температуры (выше 250-300 °С) проч­ность бетонов и растворов снижается в результате протекания следующих основных процессов:

дегидратации (в диапазоне температур 250-1000 °С) и диссоциации (в диапазоне температур 600-900 °С) клинкерных минералов цементного камня, приводящих к снижению его прочности;

разнозначных деформаций гелеобразной (аморфной) части цементного камня, претерпевающей усадку, кристаллического сростка и негидратированных зерен портландцемента претерпевающих свободное темпера­турное расширение, что сопровождается возникновением температурных напряжений в цементном камне и снижением его прочности;

возникновения температурных напряжений вследствие различия де­ формаций цементного камня и заполнителей при нагреве. Эти деформации могут отличаться как по величине, так и по направлению в зависимости от значений коэффициентов теплового или температурного расширения;

модификационных превращений кварца в заполнителе. При температуре 575 °С кварцевый песок расширяется на 2,4 %, что приводит к рез­кому увеличению внутренних напряжений и снижению прочности бетона.

В период остывания бетона в контакте с влагой воздуха или водой (при тушении пожара), а также при дальнейшем нахождении остывшего бетона в контакте с влагой происходит процесс вторичной гидратации (гашения) свободной извести (образовавшейся при нагревании бетона вы­ше 500 °С). Это сопровождается дальнейшим разрушением бетона.

При экспериментальном определении прочности бетонов (растворов) необходимо иметь в виду следующее.

Под выражением предела прочности бетона (раствора) при сжатии понимают отношение разрушающей осевой сжимающей силы Np образца-куба, образца-призмы или образца-цилиндра стандартных размеров к площади его сечения А, нормального к этой силе. Поэтому говорят о кубиковой, призменной и цилиндрической прочности бетона (раствора).

Прочность бетона определяют на образцах-кубах с длиной ребер 300, 200, 150, 100 и 70 мм. При этом за эталон принимают куб с размером ребра 150 мм. Если размер ребра куба отличается от эталонного, полученную экспериментально прочность умножают на переводной коэффициент (см. табл. 1).

Таблица 1 – Переводной коэффициент для расчета прочности на сжатие образцов-кубиков α

К неблагоприятным факторам, действующим на конструкции при пожаре, относятся

Для обеспечения устойчивости зданий и сооружений при пожаре нужно обеспечить огнезащиту помещения и объектов промышленного назначения. Следует уменьшить уровень возгораемости различных материалов, время, которое затрачивается на распределение пламени и т. д.

Основные причины возникновения и распространения пожаров в зданиях

К неблагоприятным факторам, действующим на конструкции при пожаре, относятся следующие особенности материалов, установки оборудования и использования здания:

  1. Неправильная эксплуатация оборудования производственного типа и отступление от технологического процесса производства. Это значит, что во время строительства того или иного здания был нарушен технологический регламент, разряд электричества статического типа, произошло разрушение движущихся компонентов и деталей. В механизм оборудования могли попасть посторонние предметы. Сюда же можно отнести сбои в работе систем охлаждения, выход из строя искрогасительных устройств.
  2. Нарушение правил пожарной безопасности при проведении строительства сооружений.
  3. Использование некалиброванных предохранительных устройств.
  4. Применение открытого огня газовой горелки и паяльников в процессе отогревания замерзших труб отопительной или водопроводной системы.
  5. Использование электрической проводки с поврежденным изоляционным покрытием.

Неправильная эксплуатация техники бытового назначения, поломка электрического оборудования и отопительных приборов, а также курение — причины распространения пожаров в зданиях. На производственных предприятиях к этим факторам добавляется проведение элек­тросварочных работ без соблюде­ния требуемых мер безопасности, нарушение технологического процесса и правил содержания горючих веществ и изделий.

Скорость распространения пламени и продуктов горения

Данный показатель определяется тем расстоянием, которое преодолевает огонь за единицу времени. Это свойство пламени к самостоятельному распространению при сгорании различных смесей горючих газов или пыли вместе с каким-либо окислителем (например, воздушным потоком). Сюда же можно причислить горение жидкостей и твердых материалов, поверхность которых находится в контакте с воздушным потоком.

Такой параметр различается в зависимости от вещества и материала. Основным критерием здесь является критическая поверхностная плотность теплового потока.

Выделяют несколько групп строительных материалов по распространению пламени:

  1. РП1. Эта группа, которая имеет показатели критической поверхностной плотности теплового потока больше, чем 1 кВт*ч на 1 м2. Эта группа материалов называется нераспространяющей.
  2. РП2. Такие вещества имеют поверхность с минимальной величиной теплового потока — 8, но не больше 11 кВт*ч на 1 м2. Их принято называть слабораспространяющими.
  3. РП3. Это материалы, который распространяют пламя с умеренной скоростью. Их критическая поверхностная плотность составляет не менее 5, но и не более 8 кВт*ч на м2.
  4. РП4. Сильнораспространяющие материалы с критической плотностью потока не менее 5 кВт*ч на 1 м2.

Скорость распространения продуктов горения, обусловленных химической реакцией окисления, характеризуется показателем их дымообразования. Выделяют следующие группы:

  1. Д1 обладает малой дымообразующей способностью (менее 50 м2/кг).
  2. Д2 — умеренная способность образовывать дым (до 500 м2/кг).
  3. Д3 — высокий уровень образования дыма (более 500 м2/кг).

Скорость распределения таких продуктов обусловлена параметрами горящих предметов, методическим планом здания, наличием открытых проходов.

При сооружении зданий необходимо предусмотреть выход продуктов горения из помещения или пожарный выход.

Факторы, влияющие на конструкции в условиях пожара: температура, продолжительность пожара, динамические нагрузки и другие

Динамические нагрузки, влиянию которых подвержено помещение в момент эксплуатации, должны учитываться при расчете прочности строительных сооружений. К таким нагрузкам относятся падающие обломки обрушившихся частей, резкая смена температурного режима. Сюда же можно отнести давление газов и продуктов горения.

Высокий температурный режим образуется в горящем здании за счет выделения большого количества тепла. Какая-то его часть используется для нагрева строительных сооружений и различного оборудования. Температура распределяется неравномерно по высоте здания. Более высокая температура наблюдается в верхней части.

Давление газовой среды может оказывать большое воздействие при возгорании, например, сюда относится деревянная сцена в театре. Пламя распространяется достаточно быстро, что активизирует давление на ограждающие конструкции. Скорость же переугливания древесины незначительна, поэтому скорость обрушения конструкции может быть соизмерима с пределом огнестойкости железобетонных сооружений.

Такие нагрузки динамического типа, как обрушившиеся части и пролитая вода, могут стать причиной частичного или полного разрушения здания. Все металлические конструкции теряют свою надежность. Это случается из-за одной способности всех металлов — способности размягчаться под воздействием высоких температур. Перепады могут активизировать напряжение, которое становится причиной появления трещин на стенах, отслойки и уменьшения рабочей части сечения.

К противопожарным преградам относятся противопожарные стены, перегородки из прочных и надежных материалов, дверные проемы, ворота, люки и окна.

Температура пожара при горении различных веществ

Средний максимальный температурный режим при сгорании различных материалов:

  • натуральный каучук — +1200°С;
  • каменный уголь — +1200°С;
  • магний — +2000°С;
  • органическое стекло — +1115°С;
  • разрыхленный хлопок — +310°С;
  • этин — +3300°С;
  • водород — +2130°С;
  • спирт — +1200°С;
  • торф — +790°С;
  • нефть и ее продукты — +1300°С;
  • парафин — +1430°С;
  • сера — +1820°С;
  • пластмасса с нитратом целлюлозы — +1300°С.

Температурный режим среды во время распространения огня зависит от физических и химических показателей предметов и количества нагрузки пожарного типа, а также от степени вентиляции помещения. Режим в зоне возгорания будет отличаться от температуры в области теплового воздействия. Например, когда горит бумажное изделие, температура может составлять +370°С, при горении древесных изделий этот параметр возрастает до +1300°С. Данные параметры характерны для пожаров в жилых помещениях, на производственных предприятиях они могут быть другими.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: