Огнестойкость конструкций из дерева и полимеров

Теория и практика показывают, что строительные конструкции, оборудование и материалы, даже если последние не горят, требуют защиты от огня. Если предел огнестойкости строительных конструкций мал, то происходит их обрушение, что способствует проникновению огня в другие помещения, затрудняет или делает невозможным эвакуацию людей и материальных ценностей и усложняет тушение пожаров. Таким образом, основной задачей с точки зрения пожарной защиты является повышение предела огнестойкости строительных конструкций. В качестве критерия оценки повышения огнестойкости конструкций может служить время развития пожара

, (4.3.22.)

где τп — предел огнестойкости строительной конструкции, ч;

τ — продолжительность пожара (25,2 .25,6),ч.

Однако в действительности соотношение (4.3.22.) не выдерживается. Практика позволяет выделить следующие пути повышения огнестойкости строительных конструкций.

1. Повышение огнестойкости путем применения различного рода обмазок и штукатурки. Этот способ повышения огнестойкости можно рекомендовать для строительных конструкций из различных материалов (дерево, металл, железобетон, пластмассы). Толщина слоя в любом случае должна быть не менее 20-25 мм. Хорошо зарекомендовали себя для обмазок такие материалы, как вермикулит, асбестовермикулит, перлит, известково-цементная штукатурка.

2.Повышение огнестойкости за счет облицовки конструкций плитами и кирпичом. При облицовке колонн гипсовыми плитами толщиной 60—80 мм предел огнестойкости достигает 3,3 — 4,8 ч, а при применении обыкновенного глиняного кирпича толщиной 60 мм — 2ч.

3.Повышение огнестойкости в результате применения различных экранов. Например, подвесные потолки из несгораемых или трудносгораемых материалов являются хорошим экраном для несущих металлических конструкций. Экраны могут быть передвижные и стационарные, а по конструктивному решению — теплоотводящие и поглощающие лучистую энергию. Водяные экраны (прозрачные, полупрозрачные и практически непрозрачные) применяются довольно часто в виде водяных завес, создаваемых спринклерными и дренчерными головками.

С ростом температуры источника максимум энергии излучения перемещается в сторону более коротких волн и подчиняется закону Вина:

, (4.3.23.)

где λmах — длина волны, мм; Т — температура источника излучения, К.

Отсюда чем выше температура, тем меньше длина волны. При Т=1473К, λmах< 3 мкм. Слой воды толщиной 1 мм поглощает часть спектра с λmах > 3 мкм. Это указывает на малую эффективность водяных экранов.

4. Повышение огнестойкости охлаждением конструкций водой. Металлические конструкции охлаждаются водой с помощью срабатывания дренчерных или спринклерных систем. При быстром развитии пожара на больших площадях этот метод неэффективен. В настоящее время предложен более оригинальный метод, при котором колонны охлаждаются за счет циркуляции воды внутри них.

5. Повышение огнестойкости обработкой конструкций антипиренами - химическими веществами, придающими древесине свойство невозгораемости. Обработанные образцы испытываются на огнезащитные свойства методом керамической трубы. Однако этот способ обработки очень трудоемкий и дорогой, качество обработки зависит от вида дерева и его строения. Кроме того, приобретенные огнезащитные свойства не очень надежны.

6. Повышение огнестойкости нанесением покрытий на поверхность конструкций. В последнее время для защиты конструкций от огня применяются различные огнезащитные покрытия. Принцип их действия заключается в том, что при воздействии пламени покрытия вспучиваются, создавая тем самым дополнительный изоляционный слой. Небольшая стоимость большинства покрытий, простота приготовления и нанесения, возможность обработки в любых условиях, высокие огнезащитные свойства способствуют широкому их применению. Разработано покрытие на основе жидкого стекла и асбеста, которое состоит из 10 частей (по массе) жидкого стекла и 1—4 частей порошка мелковолокнистого асбеста. Простое механическое перемешивание в течение 10 мин обеспечивает готовность покрытия. Наносится покрытие любым распылителем. Расход на 1 м поверхности — от 0,5 до 1 кг при не большой стоимости . Огнезащитные свойства его очень высоки. Эксперименты показали, что при действии на обработанную древесину в течение 50 мин теплового импульса порядка 23012 МДж тепловое напряжение составляло более 418,41 МДж/мин, а температура на участке 10—12 м достигала 920°С. После испытания древесина сохранилась — покрытие предохранило ее от сгорания.

В последние годы в ряде стран разработаны и успешно применяются огнезащитные вспучивающиеся покрытия, которые позволяют повысить огнестойкость металла и перевести древесину в группу трудногорючих материалов: “Пироморс”, “ПироСейф”, “Унитерм” (Германия); “Винтер” (Финляндия); “Фламс САФЕ” (Венгрия); “Файрекс” (НПА “Крилак”, Россия); “ОВК - 2”, “Эндотерм – ХТ - 150” (Украина).

Однако следует учесть, что все приведенные огнезащитные покрытия многокомпонентны и содержат органические компоненты, что не позволяет их относить к негорючим покрытиям, а тем более безопасным (при температурах выше 300°С претерпевают деструкцию и разложение с выделением небезопасных веществ).

Учитывая данное обстоятельство, всё большее применение в Украине находят отечественные не горючие на минеральной основе эффективные вспучивающиеся покрытия на основе жидкого стекла (ВЗП-1ВЗП-12).

7.Повышение огнестойкости прессованием древесины после введения химических веществ. Это новый способ придания древесине огнезащитных свойств. Сущность его состоит в том, что в древесину вводятся вещества, которые размягчают целлюлозу и клетчатку, после чего древесина прессуется. Спрессованная древесина имеет большую плотность, тонет в воде, обладает прочностью стали, очень трудно загорается от огня и относится к категории трудносгораемых материалов.