Лекция №2.4
План
1. Основные понятия
2. Классификация строительных материалов за степенью огнестойкости
3. Поведение отдельных строительных материалов при пожаре
4. Поведение стен при пожаре
Ответы:
1. Под словом „пожар” понимают огонь, который оставляет убыток в зданиях и сооружениях. Пожар, таким образом, - это огонь, который приносит убыток. Защита от пожара, напротив, имеет цель сделать убытки от огня, наименьшими.
В пожарной защите различают:
- предупредительная защита: с одной стороны - строительноя защита от пожара, с другой - мероприятия, связанные с установлением специальных приборов для предупреждения пожара. К последним относятся огнетушители, встроенные установки спринклеров и другие установки, которые предупреждают пожар. При предупредительной строительной пожарной защите материалы, конструкции и обьёмно-плонировочные решения выбираются таким образом, чтобы огонь не имел возможности возникнуть;
- борьба с огнем: к борьбе с огнем относят все мероприятия, которые имеют за цель погасить пожар для того, чтобы убыток, который уже появился, сделать как можно меньше. Сюда относят все мероприятия пожарников.
2. Огнестойкость - это способность материала противодействовать высоким температурам без значительных потерь несущей способности конструкции.
За степенью огнестойкости материалы делятся на:
І степень – несгораемые (гравий, песок, бетон, сталь, пеностекло, каменные изделия) и такие, которые имеют незначительные по объему горючие субстанции (гипсокартонные огнезащитные плиты с толщиной больше 12,5 мм, стекловолокно, полистиролбетон);
ІІ степень – тяжело сгораемые. Эти материалы имеют свойство прекращать горение после удаления источника огня (гипсокартонные плиты с толщиной меньше 12,5 мм, деревоволокнистые легкие строительные плиты на минеральном вяжущем, дерево, которое пропитано огнезащитными средствами - антипиренами);
ІІІ степень - нормально сгораемые строительные материалы, в эту группу входят все горючие материалы (дерево, материалы из древесины, битумокартон);
IV степень - легко сгораемые материалы (солома, пенопласт, сено, хлопок, звукоизоляция, бумага).
3. Древесина является горючим материалом, относится к нормально сгораемым строительным материалам. 1м3 древесины в форме тонких кровельных пластин (гонт) создает большую опасность воспламенения и, тем самым, большую пожарную опасность, чем 1м3 древесины в форме балок. В случае пожара на древесине образуется слой древесного угля с плохой теплопроводностью, который препятствует последующему горению. При сжигании древесины образуется СО и СО2, а если древесина обработана огнезащитными средствами или материалами для отделки поверхностей, то образуются также опасные ядовитые газы. В противоположность к многим строительным материалам древесина - это строительный материал, который хотя и горит, однако цепь молекул древесины под воздействием пожара не изменяется, она имеет хорошие теплозащитные качества и не разрушается внезапно без предупреждающих симптомов. Обугленная поверхность осложняет распространение пожара. Тем не менее, древесина, существенно повышает пожарную нагрузку.
Сталь при резком повышении температуры, как например в случае пожара, резко и сильно теряет прочность. Хотя сталь относится к негорючим материалам, без специальных защитных мероприятий она имеет огнестойкость 0 минут, поскольку в результате ее большой теплопроводности (=60 Вт/м 
), уже через 5 мин. сталь нагревается до 500 . Это является так называемой критической температурой для стали. 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;
- оббетонирования;
- обертывания теплоизоляцией.
Поскольку сталь не горит, она не повышает пожарную нагрузку, то есть не способствует увеличению температуры пожара. Сталь сильно расширяется: =0,000012 м/м. Сталь расширяется на 1 м длины и приувеличении температуры на 1 на 0,012 мм. Значат, что при увеличении температуры на 500 расширение будет составлять 6 мм на 1 м строительной длины. Этому давлению не может противостоять в случае пожара ни один материал.
Железобетон. За своим составом бетон считается негорючим материалом, хотя он и имеет внутри себя сильно реагирующий не температуру материал - сталь. Теплопроводность бетона составляет только 2,1 Вт/м , а стали - 60 Вт/м , что при сильно армированных конструкциях и особенно в предварительно напряженных железобетонных элементах нельзя не учитывать. Температурное расширение бетона и стали - наоборот - почти одинаковое, что является одной из существенных предпосылок возможности объединения этих двух материалов в новом материале - железобетоне. Класс огнестойкости зависит от размеров конструкции и, особенно, от величины защитного слоя арматуры. Если защитный слой арматуры очень малый, то в случае пожара он отслаивается. Последствия этого таковы, как и у незащищенных стальных конструкций. Поскольку сталь воспринимает силы растяжения при изгибе железобетонной конструкции и должна воспринимать усилие от изгибающего момента в перекрытии, то несущая способность конструкции зависит от выполнения статических функций арматуры. Бетонные и железобетонные конструкции не создают пожарную нагрузку и не выделяют при высоких температурах токсичные (ядовитые) газы. В отечественной строительной практике огнестойкость конструкций выражается в минутах до потери конструкцией несущей способности, к потере целостности, например, к образованию сквозных трещин, и к потере теплоизолирующей способности.
Алюминий - наиболее используемый при отделке строительных сооружений цветной металл. Хотя этот металл сам не горит, но в случае пожара от него исходит определенная опасность. Его теплопроводность составляет 200 Вт/м , то есть она в 3 разы выше, чем у стали, но температура плавления составляет уже 660 , что нуждается в отдельном учете. Температурное расширение в 2 раза больше, чем у стали - 0,000024 м/м. Преимущества алюминия с точки зрения пожарной безопасности заключается в том, что этот металл преимущественно не выполняет статические функции, а используется для окон, дверей, перил, облицовки, то есть при внутренней отделке. В результате низкой температуры плавления от этого металла исходит опасность за счёт того, что жидкий металл капает вниз и распространяет тем самым пожар на нижние этажи и осложняет тушение пожара.
Стекло само по себе на основе сырьевого состава (кварц SiO2; сода Na2CO3, известка CaCO3) является негорючим материалом. Однако оно имеет следующие недостатки с точки зрения защиты от пожара:
- это хрупкий материал;
- монтируется тонкими слоями (от 4 до 6 мм);
- имеет температурное расширение 0,000009 м/м, которого достаточно для того, чтобы разрушить материал такой толщины (напряжение в оконных рамах);
- светопрозрачный материал и потому прозрачный для тепловых лучей (общий коэффициент энергетического пропускания 0,8 значит, что 80% энергии, которая попадает на стекло, преимущественно в виде теплового излучения, будет пропущено остеклением).
Особеое пожарозащитное стекло выполняется в виде двухслойного остекления с прозрачной, вставленной между стеклами, пленкой. В случае пожара эта пленка вспенивается и делает остекление менее уязвимым на воздейтсвие высоких температур, а также создает охлаждение между стеклами.
Пластмассы в строительном сооружении используются в отделке и оборудовании помещений, начиная от окон, подоконников, покрытия пола (ПВХ - поливинилхлорид, ковролин), отделке потолка, звуко- и теплоизоляции, водопроводных и канализационных труб, изоляции труб, электропроводки, кровельных материалов к приборам, мебели. Поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЕ), полиуретан (ПУР) образуют наиболее используемые в сооружениях пластмассы. Пластмассы имеют низкую температуру плавления, капают в случае пожара на жителей и пожарных и осложняют, тем самым работы по тушению пожара. Потому пластмассы относятся к нормально и легко возгораемым строительным материалам. Некоторые пластмассы выделяют при пожаре токсичные газы, в ПВХ газы соединяются с водой при тушении пожара и образуют соляную кислоту (HCl).
4. Стены:
- несущие (конструкции в виде пластин для восприятия вертикальных нагрузок (от перекрытий) и от горизонтальных нагрузок (от ветра);
- ненесущие (конструкции в виде пластин, которые и при пожаре несут только собственный вес и не имеют функций обеспечения жесткости здания, ветровые нагрузки они передают на несущие конструкции);
- стены, ограждающие помещение (их задача заключается в том, что они должны препятствовать распространению пожара из одного помещения в другое; речь идет о перегородках, стены лестничных клеток и тому подобное; проёмы в них должны проектироваться с учетом влияния пожара по меньшей мере с трех сторон);
- конструкции или конструктивные элементы, ограждающие помещение (это внутренние стены с проёмами, которые не защищены огнезащитными конструкциями такого же класса огнестойкости (обычные комнатные двери).