CC BY
9
УДК 624.01:699.81
DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.261218.37.445
ДО ПИТАННЯ П1ДВИЩЕННЯ БЕЗПЕКИ ЕКСПЛУАТАЦП БУД1ВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦ1Й ПРИ ДП ВИСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
БСЛЖОВ А. С.1, д-р техн. наук, проф., ШАЛОМОВ В. А.2, канд. техн. наук, доц., РАГ1МОВ С. Ю.3, канд. техн. наук, доц.
'Кафедра безпеки життедшльносп, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академш будiвництва та архгтектури», вул. Чернишевського, 24-а, м. Дшпро, Укра!на, 49005, тел. +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2Кафедра безпеки життедшльносп, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академiя будiвництва та архгтектури», вул. Чернишевського, 24-а, м. Дшпро, Укра!на, 49005, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov1709@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-6890-932Х
3Кафедра оргашзацп i технiчного забезпечення аваршно-рятувальних робiт, Нацiональний унгверситет цившьного захисту Укра!ни, вул. Чернишевська, 94, м. Харкгв, Укра!на, 61023, тел. +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
Анотащя. ЦЫь. Теоретичне i практичне обгрунтування зниження горючосп i пiдвищення захисту будiвельних конструкцш при ди високих температур за рахунок застосування захисних покриттiв. Методи. При виконанш дослiджень проводився аналггичний огляд основних груп захисних засобiв, як1 знижують горючiсть дерев'яних будiвельних конструкцiй, дана оцiнка !х техшчних характеристик. Результати. Захист будiвельних конструкцш став складовою частиною проведених спещальних заходiв, спрямованих на зниження горючосп i пiдвищення захисту конструкцiй. Завдання захисту зводиться до створення «пасивно!» системи локалiзацil ди високих температур, ткшдацд або зниження небезпечних факторiв високо! температури. Практика застосування дерев'яних i металевих конструкцiй показуе, що вони не завжди вiдповiдають вимогам безпеки i вимагають спецiальних заходiв захисту ввд дИ високих температур. В даний час застосовуються рiзнi способи захисту: оштукатурювання i обмазка конструкцш; облицювання оздоблювальними матерiалами, плиткою, цеглою тощо; застосування рiзних екрашв з негорючих матерiалiв; просочення конструкцш антитренами з негорючих антисептичних матерiалiв; нанесення на поверхню конструкцiй захисних покритпв. Для зниження небезпеки об'екпв застосовуеться рiзноманiтгя рiзних засобiв i способiв захисту, але не ва з них ефективнi i !х застосування виправдано. Основними критерiями при виборi захисних засобiв повиннi бути технiко-економiчнi показники: ефективнiсть захисту, не дефщитшсть компонентiв, невисока вартiсть i можливiсть широкого застосування, надiйнiсть i довговiчнiсть, волого- i атмосферостiйкiсть, технолопчшсть, естетичнiсть, нетоксичнiсть тощо. Аналiз юнуючих захисних засобiв показав, що не ва з них ввдповвдають наведеним вимогам i не завжди можуть бути застосованi. Так, конструктивнi ршення трудомiсткi i вартiсть !х становить до 30% вщ вартостi конструкцш, що захищаються. Просочення конструкцiй розчином з антипирешв дозволяе пiдвищити ошр дИ високих температур. Однак, поряд з позитивними якостями, просочення мае сутгевi недолiки: застосування дорогих i вельми токсичних компонентiв, значна трудомютшсть виконуваних робiт i необхiднiсть застосування спещального технологiчного устаткування i високо! квалiфiкацi! персоналу, висока енергоемнiсть i т.д. Тому в Укра!нi i за кордоном все бiльше застосування знаходять способи нанесення на поверхню конструкцш i матерiалiв захисних покритпв, що !х захищають. Наукова новизна. Розроблено теоретичш засади та дано практичне обгрунтування ефективносп застосування захисних спучуючих негорючих покриттiв для зниження горючосп матерiалiв i п1двищення стшкосп будiвельних конструкцiй вiд дi! високих температур. Практична значим^ть. Розроблено та апробовано в умовах виробництва новi негорючi спучуючi захиснi композицi!, яш дозволяють перевести горючi матерiали в групу важкогорючих i п1двищити стшшсть будiвельних конструкцiй вiд дi! високих температур.
Ключов1 слова: високотемпературний вплив; захист склади; що спучуються; будiвельнi конструкцп; горючкть
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
БЕЛИКОВ А. С.1 , д-р техн. наук, проф., ШАЛОМОВ В. А.2, канд. техн. наук, доц., РАГИМОВ С. Ю.3, канд. техн. наук, доц.
*Кафедра безопасности жизнедеятельности, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24а, г. Днепр, Украина, 49005, тел. +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2Кафедра безопасности жизнедеятельности, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24а, г. Днепр, Украина, 49005, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov1709@gmail.com, ORCIDID: 0000-0002-6890-932Х
3Кафедра организации и технического обеспечения аварийно-спасательных работ Национальный университет гражданской защиты Украины, ул. Чернышевская, 94, Харьков, Украина, 61023, тел +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
Аннотация. Цель. Теоретическое и практическое обоснование снижения горючести и повышения защиты строительных конструкций при действии высоких температур за счет применения защитных покрытий. Методы. При выполнении исследований проводился аналитический обзор основных групп защитных средств, снижающих горючесть деревянных строительных конструкций, дана оценка их технических характеристик. Результаты. Защита строительных конструкций стала составной частью проводимых специальных мероприятий, направленных на снижение горючести и повышение защиты конструкций при действии высоких температур. Задача защиты сводится к созданию «пассивной» системы локализации действия высоких температур, ликвидации или снижения опасных факторов высокой температуры. Практика применения деревянных и металлических конструкций показывает, что они не всегда соответствуют требованиям безопасности и требуют специальных мер защиты от действия высоких температур. В настоящее время применяются различные способы защиты: оштукатуривание и обмазка конструкций; облицовка отделочными материалами, плиткой, кирпичом и т.п.; применение различных экранов из негорючих материалов; пропитки конструкций антипиренами из негорючих антисептических материалов; нанесение на поверхность конструкций защитных покрытий. Для снижения оопасности объектов применяется многообразие различных средств и способов защиты от действия высоких температур, но не все из них эффективны и их применение оправдано. Основными критериями при выборе защитных средств должны быть технико-экономические показатели: эффективность защиты, не дефицитность компонентов, невысокая стоимость и возможность широкого применения, надежность и долговечность, влаго- и атмосферостойкость, технологичность, эстетичность, нетоксичность и т.п. Анализ существующих защитных средств показал, что не все из них соответствуют этим требованиям и не всегда могут быть применены. Так, конструктивные решения трудоемкие и стоимость их составляет до 30% от стоимости защищаемых конструкций. Пропитки конструкций раствором с антипиренами позволяет повысить сопротивление действия высоких температур. Однако, наряду с положительными качествами, пропитки имеют существенные недостатки: применение дорогих и весьма токсичных компонентов, значительная трудоемкость выполняемых работ и необходимость применения специального технологического оборудования и высокой квалификации персонала, высокая энергоемкость и т.д. Поэтому в Украине и за рубежом все большее применение находят способы нанесения на поверхность конструкций и материалов вспучивающихся защитных покрытий. Научная новизна. Разработаны теоретические основы и дано практическое обоснование эффективности применения защитных вспучивающихся негорючих покрытий для снижения горючести материалов и повышения стойкости строительных конструкций при действии высоких температур. Практическая значимость. Разработаны и опробированы в условиях производства новые негорючие вспучивающиеся защитные композиции, которые позволяют перевести горючие материалы в группу трудногорючих и повысить стойкость строительных конструкций при действии высоких температур.
Ключевые слова: высокотемпературное влияние; вспучивающиеся защитные составы; строительные конструкции; горючесть
TO THE QUESTION OF IMPROVING THE SAFETY OF OPERATING CONSTRUCTION STRUCTURES UNDER HIGH TEMPERATURES
BIELIKOV A. S. 1, Dr. Sc(Tech)., Prof., SHALOMOV V. A. 2, Cand. Sc.(Tech), Assoc. Prof., RAGIMOV S. Yu. 3, Cand. Sc.(Tech), Assoc. Prof
'Department of Life Safety, State Higher Education Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskogo st., Dnipro, 49005, Ukraine, phone +38 (056) 756-34-73, e-mail: bgd@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2Department of Life Safety, State Higher Education Establishment «Prydneprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernishevskogo st., Dnipro, 49600, Ukraine, phone +38 (056) 756-34-57, e-mail: shalomov1709@gmail.com, ORCIDID: 0000-0002-6890-932Х
3Department of Organization and technical support rescue operations National University of Civil Defence of Ukraine, st. Chernyshevsky 94, Kharkiv, 61023, Ukraine, phone +38 (057) 370-50-52, e-mail: sergragimov@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0572-4465
Abstract. Purpose. Theoretical and practical rationale for reducing flammability and improving the resistance of building structures through the use of retardant coatings. Method. In carrying out the research, an analytical review of the main groups of protective agents that reduce the flammability of wooden building structures was carried out; their technical characteristics were evaluated. Results. The task of protection is to create a «passive» system of localization of the effects of high temperatures, the elimination or reduction of dangerous factors of high temperature. The practice of using wooden and
metal structures shows that they do not always meet the requirements of fire safety and require special fire protection measures. Currently, different methods of protection are used: plastering and stretching of structures; facing decoration materials, tiles, bricks, etc .; application of different screens of non-combustible materials; Impregnation of structures with antipyneums from non-combustible antiseptic materials; application of protective coatings to the surface. To reduce the fire hazards of objects used variety of different means and methods of fire protection, but not all of them are effective and their use is justified. The main criteria for the selection of protective equipment should be technical and economic indicators: the efficiency of protection, not deficiency of components, low cost and the possibility of wide application, reliability and durability, moisture and weather resistance, technological, aesthetic, non-toxicity, etc. An analysis of existing protective equipment showed that not all of them meet the stated requirements and can not always be applied. Thus, constructive solutions are labor-intensive and their cost is up to 30% of the cost of protected designs. Impregnation of structures with a solution of flame retardants can increase the resistance to fire at the stage of fire, and in the fire cell. However, along with the positive qualities, impregnation has significant disadvantages: the use of expensive and very toxic components, the considerable complexity of the work performed and the need for special technological equipment and high qualifications of personnel, high energy consumption, etc. Therefore, in Ukraine and abroad, more and more applications are found in methods of applying to the surface of structures and materials of fire protective coatings that protect them. Scientific novelty. Theoretical foundations have been developed and a practical justification has been given for the effectiveness of the use of flame retardant intumescent non-flammable coatings to reduce the flammability of materials and increase the fire resistance of building structures. Practical meaningfulness. New non-combustible intumescent fire retardant compositions have been developed and tested in production conditions, which allow to transfer combustible materials to the group of slow-burning and to increase the fire resistance of building structures.
Keywords: high temperature impact; expanding protective structures; building constructions; combustibility
Постановка проблеми. Одним з основ-них критерпв безпеки людей при виникненш екстремально'' ситуацп е виключення факто-рiв, що призводять до горшня i розповсю-дження вогню по конструкщях, про^ванню конструкцш до критичних температур i 'х обвалення. Захист будiвельних конструкцш став складовою частиною проведених спещ-альних заходiв, спрямованих на зниження горючост i пщвищення захисту конструкцш вщ ди високих температур. Завдання захисту зводиться до створення «пасивно'» системи локалiзащi ди високих температур, тквщацл або зниження небезпечних факторiв високо'' температури [1].
Анал1з останшх дослщжень та публжацш. Практика застосування дерев'яних i металевих конструкцш показуе, що вони не завжди вщповщають вимогам безпеки вщ дп високих температур i вимагають спещальних заходiв захисту.
Метою статт е зниження небезпеки вщ дп високих температур дерев'яних конструкцш за рахунок переведення 'х в групу важ-когорючих матерiалiв. Це досягаеться ство-ренням на поверхш конструкцш теп^золя-цшних перешкод (екрашв), яю дозволяють уповшьнити про^вання, що перешкоджае термiчному розкладанню матерiалу, за-йманню, горшню, поширенню полум'я [2].
В даний час застосовуються рiзнi спосо-би захисту: оштукатурювання i обмазка
конструкцш; облицювання оздоблювальни-ми матерiалами, плиткою, цеглою тощо; застосування рiзних екрашв з негорючих ма-терiалiв; просочення конструкцiй антитренами з негорючих антисептичних матерiа-лiв; нанесення на поверхню конструкцiй за-хисних покриттiв.
Для зниження небезпеки об'екпв вiд ди високих температур застосовуеться рiзнома-нiття рiзних засобiв i способiв захисту, але не вс з них ефективнi i 'х застосування виправ-дано. Основними крш^ями при виборi захи-сних засобiв повиннi бути технiко-економiчнi показники: ефективнють захисту, не дефщит-нють компонентiв, невисока вартiсть i можли-вiсть широкого застосування, надiйнiсть i дов-говiчнiсть, волого- i атмосферостшкють, тех-нологiчнiсть, естетичнiсть, нетоксичнiсть то-що [3].
Виклад матер1алу. Аналiз iснуючих за-хисних засобiв показав, що не ва з них вщповщають наведеним вимогам i не завжди можуть бути застосоваш [4].
Так, конструктивы ршення трудомютю i вартiсть 'х становить до 30% вщ вартостi конструкцiй, що захищаються [5].
Просочення конструкцiй розчином з ан-типиренiв дозволяе пщвищити опiр дii високих температур. Однак, поряд з позитивними якостями, просочення мае суш^ недолши: застосування дорогих i вельми токсичних компонешив, значна трудомiсткiсть викону-
ваних роб1т 1 необхщнють застосування спе-щального технологичного устаткування 1 ви-соко! квал1фшацп персоналу, висока енерго-емнють 1 т.д. Тому в Укрш'ш 1 за кордоном все бшьше застосування знаходять способи нанесення на поверхню конструкцш 1 матерь ал1в захисних покритпв, що !х захищають вщ дп високих температур.
Залежно вщ функцюнального призна-чення 1 мехашзму захисно! дп вони подшя-ються на [1]: захисш обмазки товщиною за-хисного покриття 10 ... 70 мм; захисш фарби товщиною покриття вщ 1 до 10 мм; декора-тивш захисш покриття, що утворюють захи-сну пл1вку до 1 мм; спучуюч1 покриття, що змшюють товщину шару покриття пщ впли-вом високих температур; зм1шаш або комбь новаш покриття.
Штукатурш обмазки дозволяють перевести деревину 1 матер1али з деревини в важко-займисп, однак застосування !х не завжди ви-правдано й можливе. Вони значно збшьшують массу конструкци, попршують дизайн 1 зме-ншують вшьний об'ем, вимагають при нане-сенш спещальних додаткових витрат (улаш-тування с1тки «рабищ», спещального арму-вання тощо. Кр1м цього, як показуе практика, вони через неоднорщнють 1 р1зш коефщенти лЫйного розширення розтрюкуються 1 вщ-шаровуються вщ поверхш, яка !х обер1гае. Обмазки на основ1 оргашки мають обмежене застосування через невщповщнють саштарно-гтешчним вимогам, дорожнеч1, складносп технологи !х приготування 1 нанесення в умо-вах буд1вельного майданчика. Захисш фарби одночасно виконують роль захисних пл1вок та декоративних покритпв. В залежност вщ по-еднувача вони подшяються на: масляш фарби, мшеральш, силикатш, фарби на основ1 синте-тичних пол1мер1в, магнез1альш (хлоридш) фарби [2].
Захисш фарби, волод1ючи цшим рядом позитивних властивостей, мають суттев1 недолги: багато компонешпв дуже дороп, вони не здатш значно пщвищити стшюсть конструкцш вщ дп високих температур тому захисш дп !х короткочасш, багато з вхщних компонент1в токсичш 1 при високих температурах навгть пожежонебезпечш.
Останшм часом найбшьш перспектив-ними е спучуюч1 покриття (СП). Загальний мехашзм спучування описаний в роботах
[1-3].
Спучуюч1 покриття вщносяться до бага-токомпонентних склад1в, що складаються з1 сполучника, антипирена 1 тноутворювач1в -спучуючих добавок. Захисш дп СП прояв-ляються в значному спученш тд д1ею високих температур 1 блокуванш теплопереносу до поверхш, що обер1гаеться.
Найбшьш ефективними е СП на основ1 амшоформальдегщних ол1гомер1в з викори-станням фосфат1в 1 пол1фосфат1в як газоут-ворювач1в 1 антишрешв.
Захисне покриття ВПД (ГОСТ 25130-82) представляе сум1ш термостшких, газоутво-рюючих волокнистих наповнювач1в у водному розчиш меламшоформальдегщно! смоли ММФ-50 1 карбоксиметилцелюлози.
Покриття ОФП-9 (ГОСТ 23790-79) за-стосовуеться для захисту матер1ал1в з деревини всередиш примщень з вщносною во-лопстю пов1тря до 75%. Покриття наноситься на поверхню, що охороняеться в два ша-ри, товщина кожного шару 0,6 мм, витрата матер1ал1в 0,5-0,7 кг/м2. Композищя склада-еться з1 сполучника (пол1метафосфата натр^), антипирена (гщрооксид алюмш1ю) 1 тгменту (зал1зний сурик або оксид цинку). Спучування покриття вщбуваеться в результат! х1м1чно! взаемодп при високш темпера-тур1 метафосфат натр1ю з наповнювачем з видшенням велико! кшькосп пару. Захисна здатшсть покриття невисока.
Прозоре захисне покриття виробництва Руб1жанського х1м1чного заводу «Зоря» для деревини на основ1 карбамщо-формальдегщу, газоутворювача — карбамщу, коксоутворювача — пентаер1тр1та 1 антипи-рену (амофос) з1 стввщношенням 7,2 : 2,8. При його нанесенш 640—700 т/м2 переводить деревину в I групу важкогорючих матер1а-л1в.
У ряд1 кра!н СП випускаються на основ1 р1зних пол1мер1в 1з застосуванням фосфат1в 1 пол1фосфат1в тощо. У Ф1нлянд1! склад «Вш-тер», у Н1меччин1 склади типу «Шроморс», «П1ро Сейф», «Уштерм», в Угорщин1 типу
«Флама-САФЕ», у Росп типу «Файрекс», в Укршш типу «Ендотерм» та iншi [2].
Так, захисне покриття, що спучуеться «Ендотерм» ХТ-150 (ТУ У 13481691.01-97) виробництва НВП «Спецматерiали» м. Донецьк забезпечуе перевод деревини в групу важкогорючих матерiалiв при товщи-нi покриття 0,5-0,8 мм. Захисний склад «Ен-дотерм-150» представлений двома компонентами — розчин оргашчного сполучника в сольвент (компонент 1) i сумiшi твердих антипиренiв, добавок, що спучуються i на-повнювачiв (компонент 2). СП «Шро-Сейф Фламмопласт WP-2» (Имеччина) застосо-вуеться для захисту внутршшх дерев'яних поверхонь при вологостi не бшьше 70%. Покриття застосовуеться в комплект iз за-хисним лаком РУ-2. Покриття належить до I групи захисно!' ефективностi, але мае цший ряд недолiкiв. I головним з них е невисока адгезшна мщшсть, яка не дозволяе його за-стосовувати для захисту конструкцш.
Захисне покриття «Файрекс-200» (НПА «Кршак») призначене для використання в закритих примщеннях для захисту деревини та матерiалiв на !'! основi вщ вигоряння i поширення полум'я. Переводить деревину в групу важкогорючих матерiалiв. Сутнiсть захисно!' дп покриття зводиться до значного спучування (10—20 разiв) при температурi 200 0С за рахунок видшення газоподiбних продуктiв.
Захисне покриття ОВК-2 (ТУ 22 355956,005-97) виробник спшьне укра!'нсь-ко-нiмецьке пщприемство «ТВГ» (Львiвська обл.) призначене для пщвищення межi стш-костi виробiв i конструкцiй iз сталi i деревини вiд дп високих температур. Це десятико-мпонентна композищя застосовуеться у ви-глядi двох паст, що змшуються перед засто-суванням. Допускаеться застосовувати при вщноснш вологостi до 70%. Можливе засто-сування з вiдносною вологiстю вище 70% за умови нанесення на поверхню вологозахис-ного шару. Основними компонентами е кар-бамщо-формальдегщш смола i глiцерин, ш-шi компоненти е наповнювачами i газоутво-рювачами при спученш.
Захисне покриття «Уштерм А-С-NIT D 38302» застосовуеться з поверхневим лаком
«Уштерм 38202» виробництво Имеччини. Середня витрата покриття 600 г/м2 i поверх-невого лаку 70 г/м2 рабезпечуе отримання трудногорючо! деревини.
Аналiз наведених вище покритпв, якi спучуються, показав, що вони дозволяють перевести деревину i матерiали на !'! основi в групу важкогорючих матерiалiв. Однак в основному вони мають оргашчну основу, тому що сполучником в них використову-ються полiмери. Тому говорити про него-рючiсть таких покриттiв неможливо, слщ мати на увазi тiльки оргашчш покриття знижено! горючостi. Це тдтверджують i ряд останнiх робiт ефективносп захисту покрит-тiв на основi мочевiноформальдегiда, епок-сидного олiгомеру i кремнiйорганiчного каучуку, полiуретану, ацетобу^рата целюлози, хлорпарафiну i iн. [5]. Спучуючi органiчнi покриття мають й iншi недолiки: видiлення токсичних речовин при впливi високих температур, прояв схильносп полiмерiв до цик-лiзацii i конденсацй, швидке старшня з часом, наслiдком чого е порушення адгезiйноi мiцностi. Крiм цього композицii мають об-межений час живучосп, дорожнечу i дефь цитнiсть багатьох компонентiв, вимагають особливих заходiв безпеки при роботi. Все це ускладнюе i робить неможливим !х при-готування в умовах будiвельного майданчи-ка.
З урахуванням наведених вище недоль кiв бiльш перспективними е мшеральш спу-чуючi захисш покриття. Так, економiчнiши-ми в будiвництвi е захиснi покриття з вико-ристанням в якостi основного сполучника розчинного рщкого скла з рiзними наповнювачами i добавками, що дозволяють регу-лювати його захисш i технологiчнi власти-восп.
Як наповнювачi в таких композищях ви-користовують крейду, вапняки, рiзнi крем-неземистi вiдходи, пористi наповнювачi (ве-рмикулiт, керамзит, перлiт, шлаки, золи то-що). При високих температурах в результат взаемодii рщкого скла з оксидами i кремне-земистими наповнювачами утворюються складш жаростiйкi з'еднання з високою ад-гезiйною мiцнiстю до матерiалiв.
Анал1з роботи захисних покритпв на основ1 рщкого скла в умовах екстремальних ситуацш показуе, що вони ефективш, обме-жують граничне поширення вогню по дере-в'яних конструкщях 1 дозволяють перевести деревину в групу важкогорючих матер1ал1в. Тому вдосконалення 1 розробка нових захисних склад1в на основ1 рщкого скла е одним з перспективних напрямюв щодо зниження горючосп матер1ал1в 1 пщвищення стшкосп конструкцш вщ дп високих температур.
Однак анал1з роб1т [2—4] показав, що до тепер1шнього часу не досить вивчене питан-ня захисно! здатносп покритпв 1з застосу-ванням рщкого скла. Теоретичш передумови 1 практичш результати не дозволяють однозначно трактувати поведшку деревини тд захисним покриттям, говорити про можлив1 ф1зико-мехашчш, ф1зико-х1м1чш 1 теплотех-шчш наслщки за умови впливу високих температур. Не дозволяють прогнозувати змь ну конструктивних властивостей 1 стшкосп матер1алу конструкцш, яю захищаються вщ дп високих температур.
Недостатня вивчешсть захисних покритпв стримуе !х широке застосування 1 вдосконалення. Вивчення поведшки захисного покриття 1 його впливу на захист конструкцш повинно включати багатофакторш дос-лщження взаемовпливу кожного компонента 1 товщини покриття вщ тривалосп впливу високих температур.
Межа стшкосп металевих буд1вельних конструкцш вщ дп високих температур за-лежить вщ наведено! товщини елемент1в конструкцш, схеми 1 величини навантажен-ня. Для незахищених конструкцш вона не-висока 1 складае до 0,4 год. Завдання захисту зводиться до зниження прогр1вання металу, що дозволяе продовжити термш експлуата-цшно! працездатност конструкцш до необ-хщного за нормативом.
Сучасш методи захисту металевих конструкцш за видом 1 функцюнальним призна-ченням можна роздшити на: конструктивш способи 1 прийоми захисту; захисне оштука-турювання 1 нанесення захисних покритпв; нанесення фарб, що спучуються.
Конструктивы методи захисту дозволяють забезпечити будь-яку необхщну межу
стшкосп конструкцш вщ дп високих температур, проте !х використання не завжди ви-правдане. 1х застосування занадто усклад-нюе конструкцп, порушуе дизайн, знижуе можливють арх1тектурно-планувальних рь шень, значно здорожуе 6уд1вництво.
Використання штукатурки, як способу пщвищення стшкосп вщ дп високих температур, обумовлено простотою приготування, можливютю мехашзованого ведення робгт i достатшстю застосовуваних матерiалiв. Однак, штукатурш роботи вiдрiзняються висо-кою трудомiсткiстю, значним навантажен-ням конструкцiй, що ускладнюе !х застосу-вання.
Широке застосування для захисту металевих конструкцш знайшли покриття на ор-гашчнш та мiнеральнiй основа Органiчними сполучниками служать в основному термо-пласти i реактопласти i !х похiднi: полiвiнiл-хлорид, хлоркаучук, акрилати з розчинни-ками, карбамщш, фурановi, епоксиднi, поль ефiрнi, алкщш й iншi смоли [2].
Оргашчш компоненти в наведених захисних покриттях виконують в основному роль полiпшувачiв адгезшно! мiцностi. Однак щ склади мають невисоку захисну здатшсть i не можуть довго чинити отр впливу дп високих температур.
Бшьш високою ефективнiстю володшть спучуючi захиснi покриття та фарби, яю при дп високо! температури здатш спучуватися зi значним збшьшенням об'ему. Полiмерний сполучник пiд впливом антипирешв-каталiзаторiв здатний коксуватися i не горь ти. Спiнений кокс стшкий до озолення до температури 500-600 0С при додаваннi ста-бiлiзаторiв — тонкодисперсних волокнистих наповнювачiв. У спучуючих органiчних покриттях найбшьш часто застосовуються мо-чевино- меламшоформальдегщш смоли i продукти конденсацп дiцiандiамiду, сечови-ни, меламiну, епоксидних смол, полiурета-нiв, латексiв на основi вiнiлацетату i т.д.
Спучуючi захиснi покриття та фарби на оргашчнш основi досить широко застосовуються за кордоном: «Уштерм», Pyrinox (Нiмеччина), Parfeur (Францiя), Non-fire (Фiнляндiя), Sebaterm (Чехiя), Peromors (Се-рбiя), Budaterm (Угорщина). Вони забезпе-
чують межу стшкосп сталевих конструкцiй вiд дп високих температур 0,75—1,5 год.
Ряд ефективних спучуючих покритпв для захисту на основi органiки розробленi у Болгарп. Так «Ново терм», що мютить тер-мо-пластичний сополiмер з полГвшшхлори-дом, при товщинi покриття 6,5 мм i витратi 9,1 кг/м2 забезпечуе стiйкiсть вiд дп високих температур протягом 80-90 хв.
Покриття «Шро-сейф Фламмопласт СП-А2» (Имеччина) застосовуеться для захисту вiд дп високих температур сталевих балок, опор i фахверкових стрижнiв з вiдкритими профiлями у внутрiшнiх примiщеннях. Недолгом покриттiв «Пiро-сейф» е викорис-тання в якостi компонентiв високотоксич-них речовин: бензол, диметилфталат, дюп-тiлфтiлат, ксилол, толуол, фенол тощо.
З втизняних спучуючих покриттiв для пщвищення стiйкостi металевих конструк-цш вiд дп високих температур широке за-стосування отримав захисний склад «Ендо-терм ХТ-150». Залежно вщ наведено! тов-щини металу i товщини покриття досягаеть-ся межа стшкосп вiд дп високих температур вщ 0,5 до 1 год.
Захисне спучуюче покриття ОВК-2 при товщиш покриття 5 мм забезпечуе межу стшкосп вщ дп високих температур 55 хв. Це багатокомпонентна композищя з викори-станням карбамщоформальдегидних смол, добавок i наповнювачiв. Найбшьш широке застосування отримали спучуючi покриття типу ВПМ. В основi цих покритпв входять меламiноформальдегiднi i метiлополiамiднi смоли з уведенням ортофосфатiв, сечовини, дiацiандiамiду тощо. Недолiком спучуючих захисних покритпв на оргашчнш основi е багатокомпонентшсть, дефiцитнiсть вхiдних компонентiв, висока вартють, небезпека ро-боти з ними, можливють розпаду i горшня при дп високих температур.
Тому бшьш широке застосування знай-шли в нашш кра!ш i за кордоном захисш спучуючi покриття на мшеральнш основi з використанням рiзних регуляторiв власти-востей. В якосп сполучника вельми перспе-ктивним е використання розчинного рщкого скла, яке при дп високих температур вступае в хiмiчну взаемодiю з оксидами, кремнезе-
мом i iншими сполуками, що входять у склади, з утворенням складних термiчно стiйких з'еднань. Для пщвищення теплоiзо-ляцiйних властивостей покриття у вихщну рецептуру вводять порист наповнювачi: пе-рлiт, вермикул^, азбестовi, каолiновi, склянi та мшеральш волокна, отверджувачi, анти-пiрени i т.д.
Ефективними е захиснi покриття на ос-новi рiдкого скла iз застосуванням солей ор-тофосфорно! кислоти, якi збiльшують !х термостшюсть. Серед них найбiльше застосування отримали склади марки ОФП. Вони включають номенклатуру складiв: ОФП-ММ, ОФП-МВ, ОФП-10 i ОФП-11.
Аналопчш склади на основi сполук си-лiкатiв натрiю, калiю i кислих солей фосфо-рно! кислоти розроблеш асоцiацiею «Крi-лаК». Так покриття «Файрекс-400» призна-чене для захисту металевих конструкцш вiд теплового впливу i пiдвищуе межу стiйкостi вщ дii високих температур вiд 0,5 до 1 год в залежносп вщ товщини шару покриття. Недолгом силикатофосфатних складiв е необ-хiднiсть централiзованого приготування, ба-гатокомпонентшсть, складнiсть нанесення на вертикальнi i горизонтальнi поверхнi.
Висновки. Проведений аналiз наведе-них вище захисних складiв, як вiтчизняних, так i закордонних показав, що досить ефек-тивним напрямком е дослщження i розробка захисних складiв з використанням рщкого скла. Порiвняльна дешевизна, доступнiсть, нетоксичшсть, висока адгезiйна мiцнiсть рi-дкого скла до металу зумовлюють необхщ-нють проведення таких робiт.
Крiм цього, слiд враховувати, що захис-нi склади з використанням оргашчних спо-лучникiв i наповнювачiв, не в повнш мiрi вiдповiдають безпещ при дii високих температур i не мають високу опiрнiсть до дГ! високих температур протягом тривалого часу. В результат впливу високих температур вони видшяють гази та речовини таю, як фосфор, азот, хлор або швидко летючi речовини оргашки, яю небезпечш для людей. Тому покриття з оргашчними наповнювачами не бажано використовувати для захисту конструкцш у примщеннях. У зв'язку з цим, не-обхщно в бшьшш мГрГ використовувати при
розробщ захисних спучуючих покриттiв мь неральнi композицп, яю при нагрiваннi не видiляють токсичних речовин. Органiчнi добавки бажано використовувати у невеликих кiлькостях, тшьки в якостi регуляторiв спецiальних технолопчних i експлуатацш-них властивостей (пластичшсть, пгрофоб-нiсть спучування тощо).
Тому розробка ефективних захисних по-критпв з використанням недорогих доступ-них компонентiв, комплексне вивчення !х властивостей i доведення до промислового виробництва мае важливе державне значен-ня.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Корольченко А. Я. Средства огнезащиты : справочник / А. Я. Корольченко, О. Н. Корольченко. - Москва : Пожнаука, 2006. - 258 с.
2. Пщвищення вогнестшкосп дерев'яних буд1вельних конструкцш за рахунок зниження горючосп деревини / А. С. Белшов, В. А. Шаломов, £. М. Корж, С. Ю. Рагiмов // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры. - Днепр, 2017. - Вып. 98. Серия : Энергетика, экология, компьютерные технологии в строительстве. - С. 38-45.
3. Cadorin J. F. Influence of the section and of the insulation type on the equivalent time / Cadorin J. F., Perez Jimenez C., Franssen J. M // Proceedings of the 4th International Seminar on Fire and Explosion Hazards. University of Ulster. - 2006. - Р. 547-557.
4. Dou H. S. Simulation of detonation wave propagation in rectangular duct using three dimensional WENO scheme / Dou H. S., Tsai H. U., Khoo B. Ch. // Combustion & Flame. - 2012. - V. 154. - P. 644-647.
5. Roitman V. M. Fire testing of Bilding Materials in View of the Moisture Factor / Roitman V. M. // First European Symposium of Fire Safety Sicience (Abstracts). - Zurich : Zurich ETH., 2005. - P. 135-136.
REFERENCES
1. Korolchenko A.Ya. and Korolchenko O.N. Sredstva ognezaschity [Means of fire protection]. Moskva: Pozhnauka, 2006, 258 p. (in Russian).
2. Belikov A.S., Shalomov V.A., Korzh E.M. and Ragimov S.Yu. Povyishenie ognestoykosti derevyannyih stroitelnyih
konstruktsiy za schet snizheniya goryuchesti drevesiny [Increase of fire resistance of wooden building structures due to reduction of flammability of wood] Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie [Construction, materials science, mechanical engineering]. PDABA. Dnipro, 2017, no. 98, pp. 38-45. (in Russian).
3. Cadorin J.F., Perez Jimenez C. and Franssen J.M. Influence of the section and of the insulation type on the equivalent
time. Proceedings of the 4th International Seminar on Fire and Explosion Hazards. University of Ulster, 2011, pp. 547-557.
4. Dou H.S., Tsai H.U. and Khoo B.Ch. Simulation of detonation wave propagation in rectangular duct using three dimensional WENO scheme. Comb. Flame. 2012, V. 154. pp. 644-647.
5. Roitman V.M. Fire testing of Bilding Materials in View of the Moisture Factor. First European Symposium of Fire
Safety Sicience (Abstracts). Zurich, Zurich: ETH, 2005, pp. 135-136.
Рецензент: Захаров Ю. И., канд. техн. наук, проф. Надшшла до редколеги: 22.11.2018 р.
