CC BY
52
АРХИТЕКТУРА
ОГНЕСТОЙКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Акрамов Х.М. Email: Akramov1166@scientifictext.ru
Акрамов Хуснитдин Мухитдинович - кандидат педагогических наук, доцент, кафедра методики профессионального образования, Наманганский государственный университет, г. Наманган, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье рассмотрены проблемы огнестойкости строительных конструкций, их критерии при использовании, временные пределы распространения огня в зданиях и в строительных конструкциях и их классификация. Предлагается расчётный способ определения свойства жаростойких бетонов и строительных материалов, группировка строительных материалов по огнестойкости, уровень огнестойкости зданий и сооружений, а также определение огнестойких свойств строений огневым испытанием. Рассмотрен вопрос применения жаростойких тяжёлых бетонов, их свойства. Ключевые слова: огнестойкость, предел огнестойкости строительных конструкций, жаростойкий бетон, тяжелые бетоны, шлакопортландцемент, огнестойкость строений.
FIRE RESISTANT PROPERTIES OF CONSTRUCTION STRUCTURE
Akramov Kh.M.
Akramov Khusnitdin Mukhitdinovich - Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF PROFESSIONAL EDUCATION TECHNIQUES, NAMANGAN STATE UNIVERSITY, NAMANGAN, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this article discusses the fire resistance problems of building structures, their criteria for use, the temporal limits of the spread of fire in buildings and building structures, and their classification. A calculation method is proposed for determining the properties of heat-resistant concrete and building materials, the grouping of building materials by fire resistance, the level of fire resistance of buildings and structures, as well as the determination of the fire-resistant properties of buildings by a fire test. The question of the use of heat-resistant heavy concrete with their properties is considered.
Keywords: fire resistance, fire resistance limit of building structures, heat-resistant concrete, heavy concrete, slag Portland cement, fire resistance of buildings.
УДК 614.841
Огнестойкость - это способность строительной конструкций ограничивать распространение огня, а также сохранять необходимые эксплуатационные качества при высоких температурах в условиях пожара. Характеризуется пределами огнестойкости и распространения огня.
Пределы огнестойкости строительных конструкций (рис. 1) определяются путем их огневых испытаний по стандартной методике и выражаются временем (ч или мин) действия на конструкцию температуры стандартного пожара до достижения ею предельного состояния [1].
Пределы распространения огня определяются размерами (см) их повреждений вследствие горения или обугливания вне зоны воздействия стандартного пожара. Эти пределы находятся посредством огневых испытаний конструкций по специальной методике.
Критерии предельного состояния конструкций
1) Потери несущей способности (обрушение или прогиб) при проектной схеме опнрания и действии нормативной нагрузки - постоянной от собственного веса конструкции и временной, длительной, от веса, например, стационарного оборудования: (станков, аппаратов и машин, электродвигателей и др.);
2) Повышения температуры необогреваемой поверхности в среднем более чем на -160° С или в любой ее точке более чем на +190° С в сравнении с начальной температурой либо более -220е С независимо от температуры конструкции до испытаний;
-\
3) Образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя;
4) Достижения при испытаниях ненагр уженной конструкции критической температуры (т. е. температуры, при которой происходят необратимые изменения физико-механических свойств) ее несущих элементов или частей, защищенных огнезащитными покрытиями и облицовками; характеризует потерю несущей способности.
Рис. 1. Критерии предельного состояния конструкций
Стандартный пожар воспроизводится в печах, футерованных огнеупорным кирпичом (объемная масса 1500-1600кг/м 3), путем сжигания керосина с помощью специальных форсунок. При этом температура в печах контролируется термопарами, горячие спаи которых отстоят от поверхностей испытываемых конструкций на 100 мм. Карауш в работе «Теория горения и взрыва» представляет работу форсунок: регулируют так, чтобы их пламя не имело контакта с контрольными термопарами и поверхностью каждой конструкции. Температура в печи (0С) при испытаниях повышается в соответствии с зависимостью [2]:
Т-То=34518(8т +1),
Где: т -время от начала испытания, мин; Т- температура в печи за время т; То - начальная температура.
Предел огнестойкости конструкции по предельным состояниям 1,2 и 4 может быть определен расчетным путем, если известны схемы ее разрушения при действии огня, а также теплофизические, прочностные и деформационные характеристики строительных материалов этой конструкции при высоких температурах.
Жаростойкий бетон представляет собой специальный вид материалов, которые под воздействием высоких температур (до 18000С) способны сохранять в установленных границах собственные физико-механические характеристики. Жаростойкие смеси с успехом применяются во всех сферах промышленного строительства, ни в чем не уступая мелкоштучным огнеупорным материалам. Так, например, жаростойкие бетоны ГОСТ 2091090, в сравнении с обычными огнеупорными материалами, не нуждаются в специальном предварительном обжиге. Термообработку (обжиг), жароупорный бетон, проходит при первом нагреве готовой конструкции, в момент пуска теплового агрегата.
Плотные тяжелые жаростойкие бетоны применяются для изготовления огнестойких строительных конструкций, и в качестве жаростойкой футеровки в тепловых агрегатах:
рекуператоров доменных печей, на предприятиях химической промышленности, в печах для обжига строительного кирпича, при строительстве дымовых труб и др. Применение тяжелых термостойких растворов позволяет значительно сократить сроки ремонта и строительства тепловых агрегатов, и при этом снизить себестоимость и трудоемкость процессов.
1. Портландцемент с присутствием тонкомолотой добавки (микронаполнителя).
2. Шлакопотрландцемент с микронаполнителями.
3. Глиноземистый и высокоглиноземистый цемент.
4. На жидком стекле.
В щелочной и нейтральной среде мы рекомендуем применять бетон на шлакопортландцементе и портландцементе; в кислой газовой среде - смеси на жидком стекле; углеродная, фосфорная и водородная среда требует применения растворов на глиноземистых и высокоглиноземистых цементах.
В общем случае расчёт предела огнестойкости по потере несущей способности, применяемый для любой конструкции, сводится к решению теплотехнических и статистических задач. [3] Теплотехнический расчёт заключается в определении температуры по сечению конструкции при действии на неё огня. Однако решением данной задачи ограничиваются, если предел огнестойкости конструкции находят по предельному состоянию. Статическую задачу решают на основе выявленной при огневых испытаниях схемы разрушения конструкции и использования уравнений её равновесия и деформаций, а также данных об изменении прочности и деформационных свойств материалов при высоких температурах. Статический расчёт позволяет найти зависимость снижения несущей способности (прочности) или роста деформации конструкции от времени огневого воздействия. По этим зависимостям предел огнестойкости определяется как время, по истечении которого несущая способность конструкции снижается до величины рабочей нагрузки или её деформации достигают максимума. В некоторых случаях можно сразу вычислить критическую температуру, вызывающую обрушение конструкции. Затем, решая обратную теплотехническую задачу, рассматривают время прогрева конструкции до критической температуры; это время принимают за предел огнестойкости.
Строительные материалы и конструкции по огнестойкости делятся на три группы:
1. Несгораемые материалы и конструкции;
2. Трудносгораемые материалы и конструкции;
3. Сгораемые материалы и конструкции.
Данные о пределе огнестойкости и распространения огня используют при проектировании зданий и сооружений. Согласно нормативным документам здания и сооружения разделены на по степени огнестойкости на пять категорий. Для них установлены требуемые пределы огнестойкости (минимальные) и распространения огня (максимальные) основных строительных конструкций [4].
I категория огнестойкости здания - это когда все элементы сделаны из несгораемых материалов и конструкций. Огнестойкость здания - до 2,5 часа;
II категория огнестойкости здания - это когда внутренние несущие стены сделаны из трудносгораемых материалов и конструкций. Огнестойкость здания до - 2,0 часа;
III категория огнестойкости здания - это когда все элементы сделаны из трудносгораемых материалов и конструкций. Огнестойкость здания до - 1,5 часа;
IV категория огнестойкости здания - это когда основные элементы сделаны из трудносгораемых материалов и конструкций. Для внутренних конструкций использовались сгораемые материалы. Огнестойкость здания - до 1,0 часа;
V категория огнестойкости здания - все конструкции сделаны из сгораемых материалов. Огнестойкость здания - до 0,5 часа.
В зависимости от их вида указанные пределы огнестойкости изменяются от 0,5 до 2,5 часа, пределы распространения огня - от 0 до 40 см. повышение огнестойкости достигается методами огнезащиты. Критерии определения предала распространения огня:
Предел огнестойкости строений оределяется временем с момента пожара до уменшения грузоподёмности или начала разрушения структуры строения и называется порогом огнестойкости.
Испытания строений изреряются во времени от начала испытания и до появления одного из следующих признаков:
-образование трещин, способных пропускать дым или пламя;
- температура на поверхности конструкции достигает 1600С или на любой точке конструкции температура превышает 2200С;
- разрушение конструкции, повлекшее за собой уменьшение грузоподёмной способности и т.д. [4].
Для совершенствования структуры цементного состава и повышения прочности конструкций, в вяжущее добавляют минеральные компоненты (бой магнезитового или шамотного кирпича, андезит, доменный гранулированный шлак, лессовидный суглинок и т.д.), обладающие необходимыми показателями огнеупорности.
При нагревании железобетонных конструкций, деструктивные процессы протекают не только в цементах вяжущих, но и в применяемых заполнителях. Возникновение этих реакций объясняется неравномерным тепловым расширением минеральных заполнителей. Поэтому, нужно внимательно подходить к вопросу выбора заполнителей для конкретной марки жаростойкого бетона.
Список литературы /References
1. Акрамов Х.М., Масалиев Ш.ДПоказатели пожаро-взрывоопасности веществ и материалов «Молодежь и XXI век». Курск, 2018. 8-11 с.
2. Карауш С.А. Теория горения и взрыва. М. «Академия», 2013. 208 с.
3. Халилова П.Ю. Пожаробезопасность. Учебно-методическое пособие. Т. ТГТУ, 2013. 120 с.
4. Юсупов А. Некоторые особенности определения предела огнестойкости строительных конструкций, журнал «Пожарная безопасность». Ташкент, 2019. № 7.
