CC BY
31
УДК 614.841 Доц. В.Б. Логк, канд. техн. наук; курсант В.В. Кащй;
курсант Р.М. Типа; курсант А.В. Супранюк - Львгвський ДУ БЖД
П1ДВИЩЕННЯ МЕЖ1 ВОГНЕСТ1ЙКОСТ1 МЕТАЛЕВИХ БУД1ВЕЛБНИХ КОНСТРУКЦ1Й КОМПОЗИЦ1ЯМИ НА ОСНОВ1 СПУЧЕНОГО ПЕРЛ1ТУ
Запропоновано використання композицiй на ochobí перлiту для шдвищення вог-нестiйкостi металевих бущвельних конструкцiй. На основi проведеного експерименту здiйснено яюсну оцiнку вогнезахисного ефекту композицiй на основi перлiту. Проана-лiзовано позитивнi та негативнi сторони вогнезахисного ефекту сумiшi внаслiдок впли-ву стандартного температурного режиму пожеж^ Проведено експериментальнi досль дження з визначення межi вогнестiйкостi металевих будiвельних конструкцiй, покри-тих композидiями на основi спученого перлiту. Створено передумови для застосування перлiтових розчинiв з метою шдвищення межi вогнестiйкостi металевих будiвельних конструкцiй у будiвнидтвi та реконструкцй будiвель та споруд рiзних за призначенням.
Ключов1 слова: спучений перлiт, межа вогнестiйкостi, вогнезахисний ефект, мета-левi будiвельнi конструкцй.
Вступ. Через стр1мкий розвиток буд1вництва в УкраЫ та cbítí загалом, широкого застосування набувають металев1 буд1вельн1 конструкций Основною проблемою цих конструкцш е мала межа вогнестшкосп.
Метал мае високу теплопроввдшсть, це призводить до того, що в умовах пожеж1 швидко прогр1ваеться до температури, що перевищуе 400-500 °С, внас-лщок навантаження в металевих конструкщях розвиваються температурш де-формаци [1, 2]. Межа вогнестшкосп незахищених металевих конструкцш ста-новить REI 10-15.
Постановка проблеми. Для шдвищення вогнестшкосп металевих конструкцш застосовують р1зноман1тн1 способи захисту, а саме: р1зномашгш вогнезахисш покриття; вогнезахисш фарби; вогнестшю плитами, панел1 тощо. Для потреб буд1вництва широкого застосування набувають матер1али, виготов-леш з перлпу, а особливий штерес становить можливкть використання вогне-захисно! штукатурки на основ1 спученого перл1ту.
Перлгг - це клас природних силшатних порщ, що мають вулкашчне по-ходження. Його особливкть полягае в тому, що в раз1 швидкого нагр1вання (термоудару) за температури 900-1100 °C його гранули лопаються на зразок попкорну i збшьшуються в обсяз1 до 20 раз1в, осюльки зв'язана вода, яка пере-бувае у перлiтi, пiд час випаровування створюе незлiченнi дрiбнi бульбашки у розм'якшених осклянiлих частинках. Саме щ бульбашки забезпечують малу вагу й iншi винятковi фiзичнi властивостi спученого перлiту. Внаслiдок виходять пористi стерильнi гранули бiлого кольору розмiром 1-10 мм, якi мають насипну щiльнiсть 75-150 кг/м3. Спучений перл^ - натуральний, дуже легкий, еколопч-но чистий матерiал з вщмшними теплопровiдними якостями (0,046-0,08 Вт/мК за 25 oC), який використовують у багатьох галузях промисловостi: будiвництвi, металурги, сiльському господарствi та шших областях в температурному дiапа-зош вiд -200 до +900 °C.
Основна перевага спученого перлiту - пожежобезпечшсть. Температура його плавления становить близько 1200 °C i в ньому немае горючих компонен-ттв, тому вiн не запалюеться. У разi шдвищено! температури розчини на основi
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраУни
спученого перлиу не видiляють н1яких ra3ÍB, що е важливою перевагою nopiB-няно з iншими вiдoмими матеpiалами неоргашчного походження. Отже, досль дження тдвищення вoгнестiйкoстi металевих кoнстpукцiй розчинами на oснoвi спученого пеpлiту е актуальною задачею.
Мета. Проведення експериментальних дослщжень з визначення межi вoгнестiйкoстi металевих будiвельних кoнстpукцiй, покритих кoмпoзицiями на oснoвi спученого пеpлiту.
Методика проведення дослщжень. Основним нормативним документом, що регламентуе методичш пiдхoди з проведення випробувань продукцн на вогнеспйюсть, е методика (УкрНД1ПБ МВС Украши вiд 22 травня 2002 р.), розроблена зпдно з ДСТУ Б В. 1.1-4-98 "Захист вiд пожеж! Будiвельнi конструкци. Методи випробувань на вогнестшюсть. Загальнi вимоги" з ураху-ванням европейського стандарту EN 1363-1: 1999 'Тке resistanse test - Рай 1: General requirements" (Випробування на вoгнестiйкiсть - Частина 1: Загальш вимоги) та мiждеpжавнoгo стандарту ГОСТ 30247.1-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции" [3-5].
Варто зазначити, що методики визначення межi вогнестшкосп, як вико-ристовуються та pегламентoванi стандартами Украши. е наближеш до вщповщ-них Свропейських стандаpтiв i враховують положення Директиви 89/106 ЕЕС та мають низку недoлiкiв, що пoв,язанi iз випробуваннями сучасних енергозбе-piгаючих технологш i пов'язано iз складнiстю i багатошаровютю енергоефек-тивних кoнстpукцiй. Суть методики випробування полягае у на^ванш за стан-дартним температурним режимом дослщних зpазкiв, якi встановлюються у вер-тикальний oтвip печi (рис. 1), та визначенш пpoмiжку часу вщ початку теплового випробування до настання граничного стану за втратою теплoiзoлювальнoi спpoмoжнoстi.
1 5 2 6 4 3
Рис. 1. Схемарозм1щення прилад1ву neui: 1) тч; 2) дослгдний зразок фрагменту металевог конструкци покрыто! композицгею перлгту; 3) перетворювач температури; 4) персональный комп'ютер; 5) термопара в печ1; 6) термопара в фрагмент1 металевог конструкци
Шд час вибору дослщних зразюв враховували вимоги нормативних документов i характеристики матеpiалiв. Для проведення експерименпв було ви-
готовлено фрагменти металевих будiвельних конструкцш по два зразки кожного. Перший дослщжуваний фрагмент - це металева пластина товщиною 5 мм, оброблена розчином на основi перлiту з товщиною шару 30 мм, (рис. 2) загаль-ними розмiрами 220x160x35 мм.
Рис. 2. Фрагмент конструкци: а) металева пластина, оброблена розчином перлту товщиною 30 мм; б) габаритнг розмгри тарозр1з
В табл. наведено маркування та характеристики дослщжуваних зразюв.
Найменуван-ня (марка) Юль-юсть Розмiр Склад композицй, % Примаки витрати компонента на 1м2 (кг)
довжи-на, мм висота, мм ширина, мм
Металева пластина з розчином перлиу товщиною 30 мм 2 220 160 35 Спучений перлгг - 22,5 Замшник вапна - 0,35 Армувальне волокно - 0,05 Цемент - 21 Вода - 56,1 4,5-4,8 0,075 0,009 4,5 10,8-12
Металева пластина з розчином перлиу товщиною 30 мм 2 220 160 35 Спучений перл^ - 25,5 Замшник вапна - 0,35 Армувальне волокно - 0,05 Цемент - 18 Вода - 56,1 4,5-4,8 0,075 0,009 4,5 10,8-12
Випробування фрагменлв проведено в електропечi СНОЛ-1,6.2,0.0,8/9-М1 УХЛ4,2 [6]. Для фксування температури пiд час проведення експеримен-тальних дослiджень було пщбрано комплект ТХА довжиною 1-1,5 м з iзоля-цieю iз керамiчного намиста. Термопари в печi та термопари у дослщному зраз-ку тд'еднали до регулятора-вимiрювача РТ 0102-8-К [7], якi було пiд,eднано до персонального комп'ютера.
Експериментальнi дослщження. Здшснено випробування для визна-чення межi вогнестiйкостi за втратою теплоiзолювальноí спроможносп метале-во'1 пластини, покрито'' розчином на основi спученого перлiту товщиною шару 30 мм. Для проведення випробування було тдготовлено два фрагменти металевих пластин (сталь Ст5), покритих розчином на основi спученого перлиу. Металева пластина товщиною 5 мм, товщина шару розчину 30 мм. Вiдповiдно до методики проводили випробування фрагменпв конструкци.
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни
Випробування тривало 145 хв. Результати показникiв термопар зображе-нi на рис. 3, 4. Проведення випробування фрагмента № 1 показали, що втрата межi вогнестiйкостi за ознакою тео^золювально'' спроможноста була на 120-й хв, зовтшня необiгрiвальна поверхня металево'' пластини прогршася до темпе-ратури 200 °С. Пiд час проведення випробувань максимальне вiдхилення вiд стандартного температурного режиму пожежi набуло до 2,5 %, що е допустимо.
20 40 60 80 100 120 140 160 Час, хв Рис. 3. ЗмШа температуры по товщит фрагмента № 1 - металева пластина покрита композищею на основ1 спученого перлшу товщиною 30 мм
Показники термопар у фрагмента № 2 (рис. 4) вщносно попереднього випробування були з невеликим вдаиленням. Втрата межi вогнестшкоста за ознакою теп^золяцшно'1 здатноста була на 123-й хв, зовтшня необiгрiвальна поверхня металево'1 пластини прогршася до температури 200 °С. Шд час проведення випробувань було максимальне вщхилення вщ стандартного температурного режиму пожежi до 2,5 %, що е допустимо.
120 140 160 Час, хв Рис. 4. Змта температури по товщиш фрагмента № 2 - металева пластина покрита композищею на основ1 спученого перлшу товщиною 30 мм
Експериментально встановлено межу вогнестшкоста металевих будь вельних конструкцш, покритих композищями на основi спученого перлпу. Перед нанесенням композицш на основi спученого перлiту конструкцн потрiбно обробити. Використання цих композицш зумовлене такими властивостями, як низька вартють матерiалiв для приготування композицп, забезпечення значно'' межi вогнестiйкостi - 120 хв, за невелико'' товщини композицш - 30 мм, стшюсть до атмосферних впливiв.
Висновки:
1. Межа вогнестшкост металево!' пластини за втратою теп^золювально!' спроможноста, оброблено!' композицiями на 0CH0Bi спученого перлпу тов-щиною шару 30 мм - REI-120.
2. Проведене випробування показуе, що ефективно використовувати компози-цп на основi спученого перлпу як вогнезахисних покривiв для металевих будiвельних конструкцш, виготовлених i3 металопрокату (металевих балок, ферм, перегородок, протипожежних дверей тощо).
Лiтература
1. ДБН В.1.1-7-2002 "Пожежна безпека об'ектв будониптва". - К. : Вид-во "Держбуд Украши", 2003. - 42 с.
2. Ройтман М.Я. Пожарная профилактика в строительном деле / М.Я. Ройтман. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1961. - 368 с.
3. ДСТУ Б В.1.1-4-98* "Бущвельш конструкцИ'. Методи випробувань на вогнестшшсть. За-гальн1 положения".
4. ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 - Еврокод 3. Проектування сталевих конструкцш, ч. 1-2. Загальн1 положення. Розрахунок конструкций на вогнестшшсть.
5. ГОСТ 30247.1-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции".
6. Муфельна електрошч СН0Л-1,6.2,0.0,8/9-М1 УХЛ4,2. Настанова з експлуатацл.
7. Перетворювач вишрювальний штелектуальний РТ 0102-8-К. Настановаз експлуатаци.
ЛоикВ.Б., Кащий В.В., ТипаР.М., СупранюкА.В. Повышение предела огнестойкости металлических строительных конструкций композициями на основе вспученного перлита
Предложено использование растворов на основе перлита для повышения огнезащиты металлических конструкций. На основе проведенного эксперимента осуществлена качественная оценка огнезащитного эффекта композиций на основе перлита. Проанализированы положительные и отрицательные стороны огнезащитного эффекта смеси вследствие воздействия стандартного температурного режима пожара. Проведены экспериментальные исследования по определению огнестойкости металлических конструкций, покрытых растворами на основе перлита. Созданы предпосылки для применения перлитовых растворов с целью повышения огнестойкости металлических конструкций при строительстве и реконструкции зданий и сооружений различных по назначению.
Ключевые слова: раствор перлита, огнестойкость, огнезащитный эффект, металлические строительные конструкции.
Loik V.B., Kashiy V.V., Tupa R.M., Supranyuk A.V. Increasing Fire Resistance of Building Structures of Metal Compositions Based on Expanded Perlite
The use of solutions based on perlite to improve fire protection of metal structures is proposed. Based on the experiment, a qualitative assessment of the effect of fire retardant compositions based on perlite is revealed. Some positive and negative sides of fire retardant mixture effect due to the impact of the standard fire temperature conditions are analysed. Experimental study to determine the fire resistance of metal structures sealed solutions based on perlite is conducted. Prerequisites for the use of perlite solutions to improve the fire resistance of metal structures in the construction and reconstruction of buildings and structures for various purposes are created.
Keywords: solution perlite, fire resistance, fireproof effect, metal constructions.
