Научная статья на тему 'Обеспечение пожарной безопасности эксплуатируемых зданий в регионах Сибири и Дальнего Востока'

Обеспечение пожарной безопасности эксплуатируемых зданий в регионах Сибири и Дальнего Востока Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»

CC BY
39
6
Поделиться

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Заятдинов О. М., Чернов Ю. Л.

Рассматриваются проблемы пожарной безопасности зданий, связанные с пожарной опасностью деревянных конструкций, содержащих пустоты, и снижением огнестойкости зданий с железобетонными конструкциями, эксплуатируемых в агрессивных средах. Предлагается новый способ герметизации деревянных пустотных конструкций и подход к оценке огнестойкости эксплуатируемых железобетонных конструкций с учетом воздействия агрессивных сред.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Заятдинов О.М., Чернов Ю.Л,,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Обеспечение пожарной безопасности эксплуатируемых зданий в регионах Сибири и Дальнего Востока»

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ

Преподаватель кафедры профилактических дисциплин ГОУВПО ВСИМВДРФ

0. М. Заятдинов

Преподаватель кафедры профилактических дисциплин ГОУВПО ВСИМВДРФ

Ю. Л. Чернов

УДК 614.841.45:725

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ В РЕГИОНАХ СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Рассматриваются проблемы пожарной безопасности зданий, связанные с пожарной опасностью деревянных конструкций, содержащих пустоты, и снижением огнестойкости зданий с железобетонными конструкциями, эксплуатируемых в агрессивных средах. Предлагается новый способ герметизации деревянных пустотных конструкций и подход к оценке огнестойкости эксплуатируемых железобетонных конструкций с учетом воздействия агрессивных сред.

В соответствии со СНиП [1] пожарно-техниче-ская классификация строительных материалов, конструкций, помещений, зданий, элементов и частей зданий основывается на их разделении по свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию — пожарной опасности, и по свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов — огнестойкости. В настоящее время в регионах Сибири и Дальнего Востока эксплуатируются здания, проектирование и строительство которых осуществлялось до середины XX века. Обследования строительных конструкций общественных, жилых и производственных зданий свидетельствует о том, что они имеют большой износ из-за длительных сроков эксплуатации, причем физический износ строительных конструкций наиболее интенсивно происходит в производственных зданиях и сооружениях со специфическими условиями среды [2]. Проблема обеспечения пожарной безопасности этих зданий применительно к регионам Сибири и Дальнего Востока ранее не рассматривалась [3, 4]. С целью обеспечения противопожарной защиты эксплуатируемых зданий и сооружений необходимо разработать новые подходы и технические решения. Для достижения указанной цели следует решить следующие задачи. Первая связана с необходимостью снижения пожарной опасности жилых и общественных зданий с деревянными пустотными конструкциями, способствующими скрытому развитию пожара. Вторая задача состоит в необходимости оценки снижения огнестойкости железобетонных конструкций с достаточно долгим

сроком эксплуатации (в том числе при воздействии химически активных эксплуатационных сред) и разработке на их основе рекомендаций о необходимости проведения реконструкции или восстановительного ремонта. Рассмотрим каждую из указанных задач в отдельности.

Снижение пожарной опасности деревянных конструкций, содержащих пустоты

В зданиях старой постройки деревянные пустотные конструкции являются путями быстрого и скрытого распространения пожара. Как правило, при развившихся пожарах в подобных зданиях действия ГПС по тушению пожаров малоэффективны ввиду необходимости проведения одновременных работ по вскрытию пустотных конструкций и подачи внутрь огнетушащих веществ. В соответствии с документом [5] предлагается при реконструкции и капитальном ремонте жилых и общественных зданий, в которых имеются деревянные перекрытия с пустотами, способствующими быстрому и скрытому распространению огня, обратить особое внимание на разработку и осуществление дополнительных мероприятий по снижению пожарной опасности таких зданий (например, заполнение пустот в конструкции перекрытий и перегородок негорючими материалами; устройство в перекрытиях противопожарных поясов шириной не менее 1 м из негорючих материалов на всю ширину здания; защита деревянных конструкций перекрытий слоем штукатурки толщиной 2,5-3,0 см; при необходимости

полная замена деревянных перекрытий на железобетонные и пр.

Вышеперечисленные требования позволяют добиться необходимых результатов и связаны, в первую очередь, с реконструкцией и капитальным ремонтом зданий. Но возникает несколько вопросов, первый из них — изыскание средств на капитальный ремонт. Недостаток средств в регионах Сибири и Дальнего Востока на сегодняшний момент не позволяет проводить реставрацию памятников архитектуры федерального значения, не говоря уже о жилом фонде таких городов, как Иркутск, Улан-Уде, Чита и др. Второй вопрос связан со зданиями, являющимися памятниками архитектуры, реставрация которых должна осуществляться без каких-либо изменений конструктивных особенностей. Поэтому основным критерием выбора способа огнезащиты в данном случае должна быть сохранность здания в первозданном виде. Третий вопрос относится к замене деревянных перекрытий на железобетонные. Данный способ вызывает увеличение нагрузки на несущие элементы здания и не всегда может быть применен. Усугубляют проблему дополнительные требования по сейсмостойкости к зданиям, эксплуатируемым в Иркутской области и Республике Бурятия. Четвертый вопрос связан с устройством противопожарных поясов и заполнением пустотных перегородок и перекрытий негорючими материалами. На первый взгляд достаточно простой подход, но и его реализация предусматривает проведение большого объема работ, которые могут быть выполнены только при ремонте или реконструкции здания. Опять возникает вопрос об изыскании средств. Пятый вопрос связан с выбором негорючего материала для заполнения пустот в конструкциях. Существует много материалов (перлит, вермикулит, минеральная вата и т.д.), которые могут быть выбраны в качестве заполнителей, но проведение огнезащиты будет связано с выполнением большого объема работ по вскрытию конструкций и заполнению пустот. И, наконец, защита деревянных конструкций слоем штукатурки не решает проблему скрытого распространения горения по пустотам как таковую.

Для того чтобы решить задачу обеспечения пожарной безопасности эксплуатируемых зданий с деревянными пустотными конструкциями необходимо разработать огнезащитные составы, отвечающие следующим требованиям. Первое, технологичность — способность вводить материал во внутренние полости конструкций без изменения конструктивных особенностей зданий. Второе, огнезащитные составы должны обладать небольшой объемной массой. И третье требование — сравнительно невысокая стоимость самого материала и работ

по огнезащите. Из вышеизложенного следует, что выбор материала и его технологичность наряду с ценой должны быть определяющими.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В последнее время ООО "Научный инновационный центр строительства и пожарной безопасности" (г. Санкт-Петербург) и НПО "Ассоциация Крилак" (г. Москва) разработали огнезащитные материалы для пустотных конструкций. Огнезащитная пена "Термостоп" (ТУ 2332-012-47935838-2000) представляет собой пористый негорючий материал серого цвета объемной массой 320-750 кг/м3 и предназначена для заполнения пустот в строительных конструкциях различной конфигурации с целью предотвращения скрытого распространения по ним огня. Пена является двухкомпонентной системой. Компоненты А и Б смешиваются друг с другом непосредственно перед производством работ в соотношении 1:3. Готовый состав используется в течение 20-25 мин. После нанесения пенаувеличивает-ся в 2,5-3,0 раза.

Огнезащитный материал "Файрекс-500" (ТУ 5767-017-40366225-99) — двухкомпонентный вспенивающийся материал на неорганической основе. Образует легкую пенистую структуру, которая герметизирует пустоты, препятствуя скрытому распространению огня. Объемная масса "Файрекс-500" — 350 кг/м3. Материал получается смешиванием одной массовой части пасты и одной массовой части добавки, затем методом залива механизировано или вручную вводится в пустотную конструкцию. Данный материал применяется при температуре воздуха не менее +10°С. Используемые технологии не раскрываются, а выполнение работ в регионах Сибири и Дальнего Востока с привлечением сторонних специалистов приведет к неоправданному увеличению стоимости огнезащиты [6].

С целью устранения указанных недостатков разработана технология заполнения пустот на основе материалов, обращающихся в производственной сфере Иркутской области [7]. Огнезащитная пена состоит из сухой части (20-55%) и жидкого связующего (45-80%), которые смешиваются непосредственно перед использованием. Образование пены происходит за счет выделения газовой фазы в результате химических процессов. Благодаря расширению пена способна герметизировать щели, пустоты, а также изолировать аварию и пожар в труднодоступных местах (завалы, кабельные тоннели, шахты, строительные пустоты и т.п.). Проведенные огневые испытания показали высокую эффективность разработанного способа по предотвращению скрытого развития пожара в деревянных пустотных конструкциях.

Предлагаемая технология огнезащиты включает в себя приготовление смеси путем смешения

двух компонентов в течение 3-25 мин, заливку в строительную конструкцию через заранее подготовленные шурпы, где происходят вспучивание, формирование и отверждение пены. Объемная масса получаемого материала — от 75 кг/м3. При использовании огнезащитной пены необходимо исключать попадание атмосферных осадков. Так как в процессе формирования пены происходит увеличение первоначального объема в 2-20 раз (регулируется соотношением компонентов), при заполнении необходимо учитывать эти особенности во избежание перерасхода материалов и увеличения стоимости огнезащиты. Приготовление огнезащитной пены рекомендуется производить при температуре воздуха более +8°С. Отверждение зависит от температуры окружающего воздуха и составляет от 5 мин до 8 ч. Предусмотрено введение различных добавок для оптимизации исходного материала. Использование отходов ЗАО "Кремний" (г. Шеле-хов) и БрАЗа (г. Братск) позволяет снизить себестоимость работ по герметизации строительных пустот в 3-5 раз. Разработанная технология основана на использовании материалов и оборудования, имеющихся в Иркутской области.

Оценка снижения огнестойкости железобетонных конструкций с учетом воздействия агрессивных сред

Вопросы, связанные с расчетом несущих железобетонных конструкций, находящихся под совместным воздействием химически активных эксплуатационных сред и высоких температур, до недавнего времени специально не рассматривались. Между тем, такое воздействие может оказаться решающим фактором для оценки безопасности при проектировании и эксплуатации зданий. Лишь в последнее время получили применение методы оценки огнестойкости эксплуатируемых, реконструируемых, перепрофилируемых зданий и сооружений, в соответствии с которыми несущая способность конструкции представляется функцией времени эксплуатации [3, 8].

В соответствии с публикациями [3, 8] коэффициент утраты огнестойкости эксплуатируемой конструкции может определяться из соотношения:

сг.г = х^/ хпр г, (1)

где х р — эксплуатационный предел огнестойкости конструкции в зависимости от ее технического состояния в процессе эксплуатации;

пр

х — проектный предел огнестойкости конструкции, полученный на основе стандартных огневых испытаний до начала эксплуатации.

Известные методики позволяют рассчитывать фактические пределы огнестойкости для "новых" строительных конструкций без учета условий и сроков их эксплуатации. При расчете огнестойкости железобетонных конструкций основное значение имеют прочностные характеристики бетона и арматуры. Получив значения коэффициентов снижения прочности бетона, подвергнутого воздействию агрессивных сред и температуры, можно рассчитывать фактические пределы огнестойкости железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных сред.

На промышленных предприятиях, где для работы технологического оборудования используются различные смазочные материалы, происходит про-масливание бетона несущих и ограждающих конструкций. Минеральные масла и эмульсии на их основе, несмотря на большую вязкость, имеют весьма незначительное поверхностное натяжение и большую силу смачивания, способны легко проникать в бетон несущих и ограждающих конструкций, при длительном воздействии масла на бетон способны даже пропитать его насквозь. Однако минеральные масла не оказывают химического воздействия на составляющие бетон материалы, и видимых признаков разрушения не проявляется. Петрографические, рентгеноструктурные, электронно-микроскопические исследования бетона, длительное время выдержанного в масле, наличие новообразований не показали. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся почти во всех минеральных маслах, попадая в микродефекты бетона, вызывают адсорбционное понижение его прочности и, кроме того, оказывают расклинивающее воздействие, что в свою очередь также снижает и прочность бетона.

Условно коррозийные процессы, протекающие в бетонах, можно разделить на две большие группы: химическую коррозию (коррозия выщелачивания, кислотная, углекислотная, сульфоалюминатная) и физическую (воздействие многократно повторяющихся процессов увлажнения и высыхания, атак-же замерзания и оттаивания, действие различных веществ, отлагающихся в порах и капиллярах цементного камня и бетона). На практике один вид коррозии может налагаться на другой или сопутствовать ему, что ускоряет разрушение конструкции.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для исследования поведения тяжелого бетона, пропитанного техническими маслами в условиях высоких температур, были изготовлены кубы из бетонов двух классов В15 и В25 размерами 10x10x10 см. Образцы бетона класса В25 были разделены на три части: две помещены соответственно в масла М-8Б и трансформаторное на 180 суток, а одна часть осталась для контроля. Образцы бетона класса В15 были разделены на две части: одна помещена в масло М-8Б на 110 суток, вторая — контрольная. После

Таблица 1. Зависимость коэффициента изменения прочности тяжелого бетона, подвергнутого воздействию технических масел, от температуры

Класс Значения уагр при температуре нагревания °С

бетона 20 100 200 300 400 500 600 700 800

В25 1 0,95 0,9 0,74 0,67 0,6 0,43 0,26 0,15

В15 1 1,02 1,05 1,12 0,94 0,84 0,69 0,54 0,44

Таблица 2. Зависимость коэффициента изменения прочности бетона, подвергнутого воздействию агрессивных сред, от температуры

Вид агрессивной среды Значения уагр при температуре нагревания, °С

20 100 200 300 400 500 600 700 800

Соевое масло 0,88 0,75 0,70 0,69 0,67 0,65 0,55 0,38 -

Продукты производства 0,98 0,97 0,95 0,89 0,74 0,63 0,57 0,29 0,17

вискозы

Циклы замораживания - 0,94 0,95 0,96 0,93 0,8 0,76 0,35 0,29 0,27

оттаивания

пропитки маслом образцы подвергались термообработке от 100 до 800°С с интервалом 100°С в электропечи сопротивления камерной лабораторной СНОЛ-1,6.2,5.1/11-И2, затем определялась прочность на сжатие с использованием пресса МС-1000. Для каждого значения температуры проводилась серия испытаний, состоящая из трех образцов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Исследования бетона, пропитанного техническими маслами М-8Б и трансформаторным, показали, что прочность бетона снижается практически одинаково. Это говорит о том, что марка масла существенно не влияет на изменение прочности. Так, при температуре 200°С прочность образцов, пропитанных маслом М-8Б, составляет 89% по сравнению с контрольными образцами, а пропитанных трансформаторным маслом — 91%. При 500°С прочность составляет 56% с маслом М-8Б и 60% с трансформаторным маслом; при 700°С прочность образцов, пропитанных маслом М-8Б, равна 27%, а образцов, пропитанных трансформаторным маслом, — 25%. Полученные данные позволяют с погрешностью, не превышающей 5%, обобщить экспериментальные данные.

На основании проведенных исследований определены коэффициенты изменения прочности тяжелого бетона, подвергнутого воздействию технических масел, в зависимости от температуры (табл. 1).

На основании данных, представленных в работе [2], получены значения коэффициента изменения прочности бетонов, подвергнутых воздействию ряда других агрессивных сред (табл. 2).

Были выполнены расчеты проектного и эксплуатационного пределов огнестойкости железобетонной колонны со случайным эксцентриситетом сечением НхЬ = 0,3x0,3 м; тяжелый бетон В30 на известняковом заполнителе; влажность w = 3%;

плотность р = 2300 кг/м3; толщина защитного слоя арматуры а1 = 20 мм (4Ш20); арматура класса А-Ш; длина колонны I = 4,2 м; нормативная нагрузка, действующая на конструкцию, Ын = 0,7Жтах. Глубина проникновения агрессивной среды (технического масла) принята равной 4 см. Произведенные расчеты продемонстрировали, что проектный предел огнестойкости составил 1,1ч (66 мин), а эксплуатационный — 0,8 ч (48 мин). Отличие составляет около 27%, что подтверждает необходимость учета условий эксплуатации при оценке огнестойкости эксплуатируемых зданий. Коэффициент утраты огнестойкости при этом составил 0,72.

Результаты исследований позволяют определять фактические пределы огнестойкости железобетонных конструкций эксплуатируемых и реконструируемых производственных зданий. Также при расчете необходимо учитывать дефекты железобетонных конструкций, возникшие в процессе эксплуатации (сколы, отслоение и уменьшение защитного слоя, трещины, коррозия арматуры) [8].

Выводы

Для обеспечения пожарной безопасности эксплуатируемых длительное время зданий и сооружений предлагается:

1. Снижение пожарной опасности пустотных деревянных конструкций осуществлять способом герметизации на основе материалов, обращающихся в производственной сфере Иркутской области.

2. Оценку снижения огнестойкости железобетонных конструкций с учетом сроков их эксплуатации производить на основании полученных коэффициентов изменения прочности бетона и разрабатывать на их основе мероприятия по восстановлению несущей способности.

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. — М.: Госстрой России, 1997. — 14 с.

2. Шелегов В. Г., Чернов Ю. Л., Кузнецов Н. А., Олейник М. В. Рекомендации по оценке огнестойкости железобетонных конструкций с учетом сроков их эксплуатации: Учебно-методическое пособие. — Иркутск: ВСИ МВД РФ, 2005. — 63 с.

3. Забегаев А. В., Ройтман В. М., Алексеев Ю. В., Шахаб Б. X., Комарова И. М. Оценка огнестойкости реконструируемых зданий // Пожаровзрывобезопасность. — 1999. —Т. 8, № 4. — С. 43-48.

4. Душкина Л. И., Еремина Т. Ю. Некоторые проблемы пожарной безопасности объектов памятников истории и культуры в Санкт-Петербурге // Пожаровзрывобезопасность. — 2000. — Т. 9, № 4. — С. 32-35.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Письмо Госстроя России от 09.10.00 № СК-4434/9 и Главного управления Государственной противопожарной службы МВД России от 28.09.00 № 20/2.2/3438 "О повышении противопожарной защиты жилых зданий".

6. Пат. № 2198149, МПК7 С04В 28/24, 28/26. Способ герметизации пустот/ Машович А. Я., За-ятдинов О. М., Белоусов Г. А., Терехов А. Н. Бюл. № 4. Опубл. 10.02.2003 г.

7. Корольченко А. Я., Корольченко О. Н. Средства огнезащиты: Справочник. — М.: Пожнаука, 2006. — 258 с., илл.

8. Ройтман В. М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. — М.: Пожнаука, 2001. — 382 с., илл.

Поступила в редакцию 15.06.07.

^ШШ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2007 ТОМ 16 №4