СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
О.Н. Гвоздева
Отряд государственной пожарной службы № 2 пожарная часть №20
К.М. Воронин
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Предотвращение распространения пожара достигается мероприятиями, ограничивающими площадь, интенсивность и продолжительность горения.
К ним относятся:
- Конструктивные и объемно-планировочные решения, препятствующие распространению опасных факторов пожара по помещению, между помещениями, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, между пожарными отсеками, а также между зданиями.
- Ограничение пожарной опасности строительных материалов, используемых в поверхностных слоях конструкций зданий, в том числе кровель, отделок и облицовок фасадов, помещений и путей эвакуации.
СНиП 21 – 01 – 97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» устанавливает пределы огнестойкости основных строительных конструкций и пределы распространения огня по ним. Предел огнестойкости конструкций характеризуется временем в часах от начала теплового воздействия до возникновения одного из признаков наступления предельного состояния по огнестойкости и устанавливается экспериментально по стандарту СЭВ 1000 – 78 или расчетным путем в соответствии с рекомендациями по расчету огнестойкости строительных конструкций.
Повышение огнестойкости конструкций осуществляется путем их огнезащиты. Как известно, металлы несгораемые материалы, поэтому предел распространения огня равен нулю. Необходимость огнезащиты металлических конструкций обусловлена высокой чувствительностью металлов к высоким температурам и воздействию огня. В результате высокой теплопроводности они быстро прогреваются и снижают свои механические качества, что ограничивает область применения незащищенных металлических конструкций по огнестойкости. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины элементов сечения и величины действующих напряжений колеблется от 0,1 до 0,4 ч.
Задача огнезащиты металлических конструкций заключается в создании на их поверхности теплоизолирующих экранов, выдерживающих воздействие высокой температуры «до 1100 о С» и непосредственное воздействие огня. Такие экраны замедляют прогревание металла и сохраняют конструкциям их функции при пожаре в течение заданного нормативного периода времени.
Из вновь возводимых промышленных зданий площадью порядка 50 млн. м 2 , 20 млн. м 2 приходятся на многоэтажные, 3,5 млн. м 2 составляют здания со смешанным каркасом и 1,9 млн. м 2 – здания с металлическим каркасом. В соответствии с противопожарными нормами в огнезащите нуждаются стальные конструкции многоэтажных промышленных зданий с размещаемыми в них производствами категории А, Б и В. Их площадь составляет около 2,5 млн. м 2 . Из них по 1,2 млн. м 2 защищается конструктивными способами и облегченными покрытиями, включая «вспучивающиеся краски». Около 0.7млн. м 2 поверхности конструкций защищают с применением автоматических систем пожаротушения.
Существуют следующие конструктивные способы огнезащиты: обетонирование, обкладка кирпичом и др. каменными изделиями; облицовка гипсокартонными, гипсоволокнистыми и асбестоцементными листами, цементно-стружечными и перлитофосфогелевыми плитами, облицовка стальными листами в сочетании с минеральной ватой и минераловатными плитами; оштукатуривание цементно-песчаной штукатуркой, легких штукатурок на основе пористых заполнителей; нанесение фосфатных составов и вспучивающихся красок.
При выборе оптимального способа огнезащиты необходимо учитывать показатели трудозатрат на производство работ. Самые дешевые способы облицовки имеют самые высокие трудозатраты при производстве работ «цементно-песчаные штукатурки», в то время как материалы, требующие наименьших трудозатрат, самые дорогие «вспучивающаяся краска ВПМ – 2»
Сравнительно часто в отечественном строительстве применяется такой вид огнезащиты стальных конструкций, как обетонирование . Такой вид защиты рационален в том случае, когда одновременно производится усиление колонн или стоек, например, при реконструкции зданий и сооружений.
Обкладку кирпичом применяют для защиты колонн и стоек. Ригели, балки и связи в этом случае рационально защищать другими способами, например, оштукатуривание или облицовка гипсокартонными листами.
Для огнезащиты несущих металлических конструкций производственных зданий широко применяют облицовку гипсокартонными листами. Листовые облицовочные материалы для огнезащиты металлических конструкций получили широкое распространение за рубежом. Выпускают листы на основе гипса, цемента, вермикулита, перлита, минеральных волокон и др. материалов.
В России и за рубежом для повышения огнестойкости конструкций широко применяют огнезащитные цементно-песчаные и цементно-перлитовые штукатурки, облегченные покрытия и вспучивающиеся краски.
Огнезащитное действие цементно-песчаной штукатурки основано на большой удельной теплоемкости материала (средняя плотность – 1800 кг/м 2 ) В случае пожара тепло тратится на удаление из цементного камня физически и химически связанной воды, что предотвращает быстрый прогрев защищаемой поверхности. При толщине штукатурного слоя от 25 до 60мм предел огнестойкости металлических элементов и конструкций составляет от 0,75 до 2,5ч. Использование цементно-песчаной штукатурки обусловлено такими достоинствами, как недефицитность материалов для приготовления состава, простота его изготовления, возможность механизированного нанесения, обеспечение практически любого предела огнестойкости защищаемой конструкции. Но этот вид огнезащиты имеет ряд недостатков, ограничивающих широкое применение: большая трудоемкость работ по нанесению покрытия из-за необходимости армирования стальной сеткой, большие нагрузки на фундаменты зданий и сооружений в результате утяжеления каркаса; необходимость применения антикоррозийных составов; невозможность применения для защиты конструкций сложной конфигурации.
Нанесение огнезащитных легких штукатурок на основе пористых заполнителей: вспученных перлита, вермикулита и других делают их пригодными за счет высокой температуры плавления заполнителей (около 1400 0 С). В случае пожара они не выделяют дыма, токсичных газов, а только – водяной пар. В качестве вяжущих для приготовления огнезащитных штукатурок используют обычный и быстротвердеющий портландцементы, гипс, известь, жидкое стекло. Наиболее эффективными считаются составы на быстротвердеющем портландцементе, т.к. другие используют для штукатурок в помещениях с относительной влажностью не более 60%. Для улучшения физико-механических, технологических свойств, повышения огнезащитной способности в состав легких штукатурок вводят минеральное волокно (асбест, стекловолокно и стекловату, шлаковолокно, шлаковату, базальтовое волокно и др.)
За последние 30 лет создано множество огнезащитных составов на основе легких заполнителей, чаще всего их применяют в виде цементно-перлитовых, гипсо-вермикулитовых штукатурок. Легкие огнезащитные штукатурки более эффективны по сравнению с цементно-песчаными штукатурками, так как, обеспечивая одинаковый предел огнестойкости конструкции, они в меньшей степени утяжеляют каркас зданий и сооружений, не увеличивая нагрузок на фундамент. Они получили широкое применение за рубежом в таких странах, как Болгария — Sofsterm (вспученный перлит, диатомит, цемент и жидкое стекло); Австрия – Mandoseal и Mandolite; США – цементно-вермикулитовый состав (при толщине слоя штукатурки 65мм повышает огнестойкость стальных конструкций до 4 часов) и т.д.
В то же время этому виду покрытий свойственны недостатки. Материал покрытий мягкий и имеет небольшую прочность, легко отслаивается от поверхности металла. Такие покрытия нельзя использовать для открытых поверхностей, не запущенных от механических повреждений, а также для поверхностей, которые подвергаются атмосферному воздействию. Огнезащитные штукатурки не являются антикоррозионными, поэтому перед их нанесением металлические поверхности должны быть защищены антикоррозионным составом, они не отвечают эстетическим требованиям и не могут быть нанесены на конструкции сложной конфигурации. Необходимость применения арматурных сеток, наличие асбеста в подавляющем большинстве составов увеличивает трудоемкость и ухудшает условия труда.
Большой интерес представляют огнезащитные фосфатные составы. Фосфаты используются как связующие и отвердители жидкого стекла. В настоящее время наиболее распространенными являются составы ОФП-МВ и ОПВ-180. В ОФП-МВ асбест заменен гранулированной минеральной ватой. Состав приготовляют на строительной площадке путем смешивания различных компонентов, входящих в рецептуру: сухой смеси заводского изготовления и жидкого стекла.
При взаимодействии жидкого стекла и нефелинового антипирена образуется большое количество стеклообразующих комплексных соединений сложного состава и ряд фосфатных солей: фосфатов аммония, алюминия и железа. Волокнистый наполнитель не только механически армирует покрытие, повышая его прочность, но и участвует в процессах твердения. Он адсорбирует воду, ускоряя процессы коагуляции жидкого стекла, способствует его кристаллизации.
Огнезащитное фосфатное покрытие ОФП-МВ имеет высокую адгезию к поверхности стальных конструкций, очищенной от продуктов коррозии, окалины, жировых пятен, а также к поверхности, огрунтованной железным суриком или составом на основе глифталевых лаков.
В случае пожара при нагревании поверхности до 200—300 о С разупрочнения покрытия не происходит, а наблюдается даже некоторое повышение его прочности. После нагревания до 600 о С прочность покрытия несколько падает, однако трещин или разрушений покрытия не наблюдается. Морозоустойчив, применение фосфатного покрытия вместо бетонирования значительно снижает трудовые затраты, экономит дефицитные материалы (цемент, сталь, древесину).
Эффективным огнезащитным материалом являются вспучивающиеся краски – композиционные материалы, включающие полимерное связующее и наполнители (антипирены, газообразователи, жаростойкие вещества и стабилизаторы вспененного угольного слоя).
При вспучивании и одновременном обугливании покрытия происходит образование мелкоячеистого слоя, обладающего низкой теплопроводностью, в результате чего резко замедляется прогрев металлических конструкций до критических температур, определяющих наступление предела огнестойкости.
В условиях эксплуатации огнезащитные вспучивающиеся покрытия в сочетании с покровными эмалями могут выполнять функции отделочных материалов. Вспучивающиеся краски позволяют отказаться от значительного количества ручных работ в строительстве, сэкономить дефицитные материалы – сталь, цемент, песок, известь; осуществлять работы по огнезащите механизированными средствами; сократить удельный расход материалов для огнезащиты более чем в 10 раз. Указанные преимущества огнезащитных вспучивающихся красок дают возможность проектировать здания с облегченным фундаментом, что позволяет уменьшить сроки строительства и создает значительный экономический эффект. В нашей стране наиболее распространенными вспучивающими красками являются такие, как ВПМ-2 и ВПМ-3. Среди зарубежных аналогов наиболее приемлемы Vnitenm (Австрия), Bydatern (Венгрия), Pezenoks (Германия), Fireflex (Финляндия) и другие.
Выбор конкретного типа огнезащитного состава или материала, установление области применения производят технико-экономическим расчетом с учетом: требуемого предела огнестойкости конструкций; типа защищаемой конструкции и ориентации защищаемых поверхностей в пространстве; вида нагрузки, действующей на конструкцию; температурно-влажностных условий эксплуатации и производства монтажных работ; степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции, а также степени агрессивности материала огнезащиты по отношению к стали; увеличения нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты; периода монтажа огнезащиты; эстетических требований к конструкции; технико-экономических показателей и др.
Необходимо также учитывать долговечность материалов при определенных условиях эксплуатации, возможность восстановления огнезащитных облицовок и другие специфические особенности конкретного объекта.
На основании анализа и сопоставления эффективности отечественных и зарубежных строительных огнезащитных материалов и составов можно сделать следующие выводы.
- Огнезащита металлических конструкций направлена на повышение предела огнестойкости, который в соответствии со СНиП 21.-01.-97 должен составлять от 0,25 до 3ч. Металлические конструкции для обеспечения предела огнестойкости от 0,25 до 3 часов нуждаются в огнезащите. Ежегодный требуемый объем огнезащитных работ составляет до 2,5 млн. м 3 .
- Отечественные огнезащитные материалы и составы для металлических конструкций существенно уступают применяемым в зарубежном строительстве.
Не полностью удовлетворяется потребность строительства в эффективных материалах и составах, обеспечивающих индустриализацию работ по огнезащите металлических конструкций. - Необходимо расширить номенклатуру отечественных огнезащитных облицовочных материалов, понизить их стоимость и исключить дефицитные материалы, заменив их наиболее простыми материалами в изготовлении, дающими возможность механизированного нанесения, особенно на конструкции сложной конфигурации и в труднодоступных местах, отвечающих эстетическим требованиям, исключающих выделение токсичных компонентов.
- При разработке новых конструктивных решений огнезащиты металлических конструкций целесообразно использовать листовые и рулонные материалы, обладающие способностью вспучиваться при нагревании и тем самым образовывать теплозащитные экраны по поверхности конструкции.
- Необходимо создать огнезащитные материалы и составы для металлических конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности и на открытом воздухе.
- При разработке новых составов уделять особое внимание на адгезионные свойства составов, прочность и долговечность самих составов, на материалы, которые уменьшают теплопроводность металлических конструкций за счет теплоотдачи.
- В целях расширения объема работ по огнезащите металлических конструкций необходимо расширить научно-технические разработки по созданию эффективных огнезащитных составов, обладающих надежностью, долговечностью и технологичностью.
Источник
Способы повышения огнестойкости металлических конструкций
Пожары занимают лидирующее место среди чрезвычайных ситуаций техногенного характера – 70% всех ЧС, в связи с этим государство и собственники объектов уделяют большое внимание мероприятиям в области противопожарной защиты. Мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности, не дадут желаемого эффекта, если при пожаре не будет обеспечена требуемая огнестойкость строительных конструкций здания.
С 1 июля 2008 года вступило в силу Постановление Правительства Российской Федерации №87 от 16 февраля 2008 года, утвердившее «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
В соответствии с п. 26 данного положения впервые был введен раздел проектной документации «Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности». Данный раздел является одним из основных в проектной документации объекта капитального строительства. Выполнение мероприятий, заложенных в разделе, направлено на обеспечение безопасности, защиту жизни и здоровья людей и защиту имущества при пожаре.
Составной частью раздела «Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности» является описание и обоснование принятых конструктивных и объемно-планировочных решений, степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности здания.
Наиболее актуальным на сегодняшний день остается вопрос обоснования огнестойкости и необходимости огнезащиты металлических конструкций. Огнестойкость незащищенных металлических конструкций составляет 6-25 минут, конструкций из алюминиевых сплавов – не более 6 минут. Низкая огнестойкость металлических конструкций объясняется их высокой температуропроводностью, обусловленной высокой теплопроводностью и низкой теплоемкостью металлов.
В соответствии с ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» фактические пределы огнестойкости металлических строительных конструкций определяются одним из способов:
1. В условиях стандартных огневых испытаний. Пределы огнестойкости строительных конструкций и их условные обозначения устанавливают по ГОСТу 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования».
2. Расчетно-аналитическим способом на основании имеющихся экспериментальных данных по аналогичным конструкциям.
Требуемый предел огнестойкости определяется в соответствии с ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» в зависимости от требуемой степени огнестойкости здания.
Основное условие, по которому допустима возможность применения строительной конструкции по огнестойкости: фактический предел огнестойкости (Поф ) должен быть больше либо равен пределу огнестойкости требуемому (Потр ):
Поф > Потр
Если условие выполняется, то конструкция соответствует требованиям пожарной безопасности по огнестойкости, следовательно, допустимо применение данной конструкции без мероприятий, повышающих огнестойкость.
Если условие не выполняется, то конструкция не соответствует требованиям по огнестойкости, следовательно, необходимо предусмотреть мероприятия по огнезащите конструкции.
Для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций до нормируемых значений применяются следующие способы огнезащиты:
1. Конструктивные способы огнезащиты:
– огнезащитные облицовки;
– огнезащитные покрытия.
2. Неконструктивные способы огнезащиты:
– вспучивающиеся тонкослойные покрытия.
К конструктивным способам огнезащиты относятся:
– обкладка кирпичом, оштукатуривание цементно-песчаной штукатуркой, обетонирование металлических конструкций («классические» способы огнезащиты);
– оштукатуривание легкими эффективными штукатурками (огнезащитными) на основе термостойких минеральных заполнителей;
– облицовка конструкций негорючими теплоизоляционными материалами (минеральная вата и т.д.);
– облицовка конструкций плитными негорючими материалами (ГВЛ, стекломагнезитовые листы, ГКЛ и т.д.).
Неконструктивные способы огнезащиты металлических конструкций имеют ряд преимуществ: быстрое нанесение на защищаемую поверхность; малая нагрузка на защищаемые конструкции. Однако нанесению вспучивающегося покрытия предшествует тщательная подготовка защищаемой поверхности: очистка от ржавчины, обезжиривание и грунтовка. Кроме того, огнезащитные покрытия сохраняют свою эффективность в течение ограниченного срока эксплуатации, а значит, периодически нуждаются в восстановлении или проведении повторной обработки. В соответствии с Правилами противопожарного режима в Российской Федерации руководитель организации должен обеспечить устранение нарушений огнезащитных покрытий строительных конструкций, а также осуществлять проверку качества огнезащитной обработки в соответствии с инструкцией завода-изготовителя с составлением акта проверки качества огнезащитной обработки (пропитки). Проверка качества огнезащитной обработки при отсутствии в инструкции сроков периодичности проводится не реже двух раз в год. Применение огнезащитной обработки в местах, исключающих возможность периодической проверки ее состояния и восстановления после истечения гарантийного срока эксплуатации, не допускается. Внесенные за последнее время изменения в нормативные документы по пожарной безопасности устанавливают применение только конструктивных способов огнезащиты несущих элементов для следующих объектов:
– жилых зданий I и II степеней огнестойкости (п. 6.5.3 СП 2.13130.2009);
– административных зданий I и II степеней огнестойкости (п. 6.6.3 СП 2.13130.2009).
Кроме того, в проекте изменений СП 2.13130.2009 указано, что в зданиях I-III степеней огнестойкости для обеспечения требуемого предела огнестойкости несущих элементов, отвечающих за его общую устойчивость и геометрическую неизменяемость при пожаре, следует применять только конструктивную огнезащиту.
Дополнительное ограничение применения тонкослойных вспучивающихся покрытий возникает ввиду того, что определение предела огнестойкости конструкции с нанесенным покрытием невозможно расчетно-аналитическим способом.
Перечисленные аспекты указывают на недостатки неконструктивных способов огнезащиты.
Акции! Скидки!
Скидка 1000 рублей.
Скидка на наши услуги 1000 рублей за каждый отзыв в социальных сетях, google, яндекс и других. В отзыве должна присутствовать гиперссылка на наш сайт https://txcom.ru/
Установка пожарной сигнализации в офисе по акционной цене.
Площадь офиса:
3 помещения — 15000 рублей
4 помещения — 20000 рублей
5 помещений — 25000 рублей
Ежемесячное обслуживание пожарной сигнализации по акционной цене.
На объекте:
до 100 м2 — 1500 рублей
100 м2 — 200 м2 — 2000 рублей
200 м2 — 500 м2 — 3000 рублей
Установка GSM сигнализации на затопление за 9000 рублей.
Установка GSM сигнализации на затопление на
1 точку контроля 9000 руб.
2 точки контроля 11000 руб.
3 точки контроля 12000 руб.
Обслуживаем пожарную сигнализацию за 1 рубль.
Предложение для ТСЖ, УК. Проводим ежемесячное техническое обслуживание пожарной сигнализации в помещениях жилых домов по 1 рублю за 1 м2 обслуживаемой площади.
В среднем за 1 подъезд:
14 этажей — 2000 рублей
16 этажей — 3000 рублей
20 этажей — 4000 рублей
24 этажа — 5000 рублей
Перейти в раздел Обслуживание систем безопасности
Установка противопожарных дверей от 26500 рублей под ключ. Отделка откосов в подарок.
Покажите предложение конкурентов и мы сделаем вам гарантированную скидку 10% и больше на эти работы.
При заказе монтажа Охранно-пожарной сигнализации, пожаротушения скидка на техническое обслуживание смонтированных систем 30%.
При заказе огнезащитной обработки свыше 1500 м2 протокол испытаний образцов из ИПЛ бесплатно.
Обслуживание пожарной сигнализации от 1000 рублей в месяц .
Проект бесплатно.
При заказе пожарной или охранной сигнализации
от 50 000 рублей проект бесплатно.
Работаем по бартеру.
Вы оплачиваете оборудование и материалы, оплата работ возможна бартером.
Источник
