Исследование зависимостей материалов для конструктивной огнезащиты

Исследование зависимостей материалов для конструктивной огнезащиты

В данной статье были отображены данные исследования показателей огнезащиты материалов, на основании которых были составлены графические и эмпирические зависимости.

Авторы публикации

Рубрика

Архитектура, дизайн, строительство

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 15 (17), июнь ‘21

Поделиться

В настоящее время металл является основополагающим материалом возводимых зданий и сооружений. Однако имея обширное количество достоинств (прочность, распространённость в природе, жесткость, способность к пластическим деформациям), выгодно отличающими его от других материалов, при возникновении пожара, начинает быстро терять устойчивость и несущую способность, за счет протекающих в нем деформаций. Металл является негорючим материалом в естественной среде, однако сталь не способна выдерживать воздействие длительных высоких температур [1, с 64]. Температура пожара нередко достигает 500 0С, за счет чего в течении 0,1-0,4 ч материал теряет прочность и в последствии разрушается.

 Все способы огнезащиты основаны на замедлении прогрева металла за счет создания препятствий поступающему тепловому потоку.

Были проведены исследования на основание технических характеристик огнезащитных материалов и составлена таблица 1 отображающая необходимую толщину огнезащитного материала для требуемых пределов огнестойкости. Стоит учитывать приведенная толщина также является усреднённой для некоторых элементов.

Таблица 1

Метод огнезащиты

Огнезащитный материал

Средняя плотность кг/м^3

Толщина огнезащитного материала, мм (При требуемых пределах огнестойкости, мин)

R45

R60

R90

R120

R150

 

 

 

Облицовка

Кирпич ША - 8

1800

65

65

65

65

120

Бетон

2500

25

25

40

50

60

Гипсокартон knauf

850

12

12

50

-

-

Оштукатуривание

Цем. Песчанная мелкая штукатурка

1800

25

25

40

50

60

Перлитовая штукатурка

500

15

15

30

40

50

Нанесение покрытий

Невспучивающиеся покрытие ОФП-МВ

300

15

15

30

40

45

Вспучивающиеся покрытие ОЗС-МВ

1230

8

8

24

32

-

Облицовка из кирпича, бетона, и цементно-песчаной штукатурки относятся к тяжелым и существенно увеличивают массу конструкции. Однако преимуществом данного способа является наиболее долговечным и надежным. Такие облицовки не боятся атмосферных воздействий и сырости, а также имеют устойчивость к динамически нагрузкам.

На основании данных таблицы приведены график огнезащиты облицовки и эмпирических зависимостей.

Эмпирическая зависимость для кирпича: y = 7,8571x2 - 36,143x + 98

Эмпирическая зависимость для бетона: y = 1,0714x2 + 3,0714x + 19

Эмпирическая зависимость для гипсокартона: y = 19x2 - 57x + 50

 

В лабораторных условия была получена скорость прогрева огнеупорных кирпичей ША-8 и М-200 с последующим построением эмпирических зависимостей. При достижении временной отметки в 220 минут, температура начала понижаться за счет отсутствия кислорода в атмосфере.

Эмпирическая зависимость для ША-8  y = -14,94x2 + 150,54x - 147,68

Эмпирическая зависимость для М-200 y = -10,595x2 + 113,93x - 122,5

Эмпирическая зависимость для гипсокартона knauf: y = 0,0092x2 + 0,4924x + 27,039

Минераловатая плита толщиной 5 см обеспечивается предел огнестойкости конструкции до 2 часов, но требует дополнительную декоративную облицовку, а каждый слой гипсокартона толщиной 12-14мм повышает предел огнестойкости на 18-25 мин.

 

Эмпирическая зависимость для цем. песчаной штукатурки: y = 1,0714x2 + 3,0714x + 19

Эмпирическая зависимость для перлитовой штукатурки: y = 1,0714x2 + 3,0714x +9

Невспучивающиеся огнезащитные покрытия – облегченные штукатурки (200 – 600 кг/м3), в которых применяются легкие термостойкие заполнители. Нанесение происходит по сетке вручную или механизированным способом. Толщина покрытия от 15 до 50 мм способна обеспечить пределел огнестойкости от 0,75 до 2,5 часов.

Впучивающиеся (терморасширяющиеся) огнезащитные покрытия наносят на поверхность слоем 2- 4 мм, а при действии высокой температуры (начиная с 200) 0С) увеличиваются в объеме в 10 – 40 раз с образованием пористого теплоизолирующего слоя толщиной до 50 мм. Возможный предел огнестойкости зависит от вида и расхода состава, что повышает его от 30 мин до 2 часов.

Эмпирическая зависимость для невспучивающегося покрытия:

 y= 1,0714x2 + 3,0714x +6

Эмпирическая зависимость для вспучивающегося покрытия: y=8,8x–4

С учетом результатов исследования воздействия температуры на незащищенный металлический образец и с использованием огнезащиты, были получены графические и эмпирические зависимости.

Эмпирическая зависимость для:

- незащищенного металла -  y = 500x – 500;

- ОФП-ВМ -  y = 15x2 + 99x – 125;

- ОЗМ-ВМ - y = 7,0238x2 + 24,881x - 22,857

Данные графических и эмпирических зависимостей, могут быть использованы строителями для подбора способов огнезащиты, а также повысить эффективность разработки проекта защиты стальных конструкций от пожаров.

Список литературы

  1. Страхов В.Л., Крутов А. М., Давыдкин П.Ф. Огнезащита строительных конструкций. – Т.2.-М.: Информ. Изд-во «Центр», 2000 - 435
  2. Трифонова О. Н. Оптимизация огнезащиты металлических конструкций // Пожаро взрывобезопасность. 2013.№1.URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-ognezaschity-metallicheskih-konstruktsiy

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary