- •А.М. Зайцев, м.Д. Грошев огнестойкость и огнезащита строительных конструкций
- •Введение
- •1. Последствия воздЕйСтвия пожаров на строительные конструкции и материалы
- •1.1. Статистика пожаров в Российской Федерации и последствий огневого воздействия на строительные конструкции и материалы
- •Контрольные вопросы
- •2. Пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций и зданий
- •2.1. Пожарная опасность строительных материалов
- •2.1.1. Горючесть строительных материалов
- •2.1.2. Воспламеняемость горючих материалов
- •2.1.3. Распространение пламени по поверхности материалов
- •2.1.4. Дымообразующая способность горючих строительных материалов
- •2.1.5. Токсичность строительных материалов
- •2.2. Пожарно-техническая классификация строительных конструкций и зданий
- •2.2.1. Классификация строительных конструкций по огнестойкости
- •2.2.2. Классификация строительных конструкций по классу пожарной опасности
- •2.2.3. Классификация зданий по степени огнестойкости
- •2.2.4. Классификация зданий по конструктивной пожарной опасности
- •2.2.5. Классификация зданий по функциональной пожарной опасности
- •2.2.6. Категорирование производственных помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
- •Контрольные вопросы
- •3. Последовательность нормативного обеспечения пРоТивопожарной защиты проектируемого здания
- •Контрольные вопросы
- •4.1.2. Расчетное определение фактических пределов огнестойкости строительных конструкций
- •5.2. Расчет несущей способности бетонных и железобетонных конструкций при воздействии стандартного пожара
- •5.3. Примеры расчета
- •6.2. Расчет температуры прогрева металлических конструкций при воздействии пожара
- •6.3. Методика расчета предела огнестойкости огнезащищенных металлических конструкций при стандартном и экстремальном температурных режимах пожаров
- •6.4. Примеры расчета
- •Контрольные вопросы
- •7.2. Решение прочностной задачи огнестойкости для деревянных конструкций
- •7.3. Примеры расчета
- •8.2. Аналитическое решение задачи с использованием метода перехода от граничных условий третьего рода к граничным условиям первого рода со стороны огневого воздействия
- •8.3. Построение расчетной номограммы
- •8.4. Методика расчета предела огнестойкости ограждающих конструкций с учетом реальных условий теплообмена на ограждающих поверхностях
- •8.5. Анализ расчетной номограммы и методики расчета
- •8.6. Построение расчетных номограмм для температурных режимов, пропорциональных стандартному пожару
- •8.7. Методика расчета предела огнестойкости ограждающих конструкций с учетом реальных условий теплообмена на обеих поверхностях
- •8.8. Примеры расчета
- •Контрольные вопросы
- •9. Способы повышения предела огнестойкости строительных конструкций
- •9.1. Повышение предела огнестойкости железобетонных конструкций
- •9.2. Огнезащита металлических конструкций
- •9.2.1. Способы повышения предела огнестойкости металлических конструкций
- •9.2.2. Огнезащитные материалы для стальных конструкций
- •9.3. Огнезащита элементов деревянных конструкций и их узлов
- •9.3.1. Пожароопасные свойства деревянных конструкций
- •9.3.2. Огнезащитная пропитка древесины
- •9.3.3. Снижение горючести древесных материалов с помощью покрытий
- •9.3.4. Огнезащитные материалы для древесины
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Пожарная безопасность в строительстве. Термины и определения
- •Приложение 2 Требования норм и правил к огнестойкости зданий, сооружений и строительных конструкций
- •Приложение 3 теплофизические характеристики строительных материалов
- •1. Последствия воздЕйСтвия пожаров на строительные конструкции и материалы 6
- •2. Пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций и зданий 12
- •7. Расчет пределов огнестойкости деревянных 74
- •8. Расчет предела огнестойкости ограждающих 84
- •9. Способы повышения предела огнестойкости 100
- •Огнестойкость и огнезащита строительных конструкций
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
9.3. Огнезащита элементов деревянных конструкций и их узлов
9.3.1. Пожароопасные свойства деревянных конструкций
В состав древесины входят органические и минеральные вещества. Органические вещества составляют основную массу древесины (99%). Их подразделяют на три части – углеводную, ароматическую части, а также экстрагивные вещества [20,45]:
а) углеводная часть древесины, представляющая комплекс полисахаридов, массовая доля ее в древесине составляет примерно 70-80 %;
б) ароматическая часть древесины – лигнит, представляет собой комплекс ароматических полимеров родственного строения, его массовая доля составляет в древесине 19-30%;
в) экстрагивные вещества – вещества, которые можно извлекать из древесины нейтральными растворителями, их массовая доля в древесине составляет 3-4 %.
Согласно данным, представленным в 20, среднестатиcтический состав древесины следующий: углерод – 49,5%; водород – 6,3%; кислород – 44,1%; азот – 0,1%. Минеральные вещества составляют до 1% массы древесины. Стандартной считается влажность древесины 12%, при которой определяют и сравнивают ее свойства.
В пожарном отношении древесина и материалы на ее основе практически одинаковы. При полном сгорании 1 кг абсолютно сухого материала они выделяют сравнительно одинаковые количества теплоты, кДж/кг, древесина (сосна) – 18465-20887. Температурные показатели воспламеняемости древесных материалов: воспламенение 238…255 0С; самовозгорание тлением 258…305 0С и самовозгорание пламенным горением (самовоспламенение) 360…427 0С. Массовая скорость выгорания древесины зависит от температуры, причем доски и бревна при одинаковой влажности имеют одну и ту же массовую скорость (8,3310-3 кг/м2с) при стандартной температуре пожара 1073 0С. Линейная скорость выгорания древесины составляет в среднем 1710-6 м/с. Для полного сгорания 1 кг воздушно-сухой древесины требуется в среднем 4,6 м3 воздуха. Конечным результатом горения является СО2 и незначительное (около 0,5% по массе) количество минеральных остатков золы.
Термическое разложение древесины включает в себя 4 стадии: начальная стадия – сушка и начало разложения древесины (при температуре выше 210 0С и наличии источника открытого огня воспламеняются летучие вещества, температура повышается и процесс переходит в экзотермическую стадию горения с выделением тепла); на второй стадии происходит распад макромолекул (t = 265 0С), сопровождающийся выделением СО, СН4 и других низкомолекулярных углеводородов; третья стадия соответствует максимальной скорости разложения целлюлозы при t = 310 0С. Эта стадия завершается при t = 360 0С и характеризуется образованием основного количества летучих продуктов (55 % от массы образца); четвертая стадия – формирование структуры угля при t = 480 0С. При температуре 450 0С и более пламенное горение древесины переходит в беспламенное горение угля с температурой до 900 0С. Лигнин на этой стадии подвержен термическому распаду с выделением летучих продуктов.
Для снижения горючести древесины необходимо снизить скорость нагрева поверхности материала с целью образования слоя угля, обладающего плохой теплопроводностью; направить пиролиз материала в сторону образования негорючих газов или снижения количества выделяющихся горючих газов; создать условия для предотвращения тления угля.
Поскольку древесина относится к традиционным сгораемым материалам, предел распространения огня по конструкциям из нее в основном определяет их пожарную опасность, в этой связи задача огнезащиты деревянных конструкций заключается в переводе древесины в группу трудносгораемых материалов. Как правило, трудносгораемые материалы разрушаются лишь в зоне непосредственного действия огня и ограниченно распространяют горение за ее пределами.
В зависимости от назначения и области применения средства, используемые для огнезащиты древесины и изделий из нее, подразделяются на пропиточные составы, лаки, краски и эмали, пасты и обмазки [44].
Огнезащиту деревянных конструкций осуществляют также конструктивными способами, путем увеличение сечения конструкций, применением несгораемых облицовок, огнезащитных подвесных потолков, диафрагм и других конструктивных решений.