Поведение металлов и сплавов при воздействии высоких температур и их пожаростойкость. Способы повышения огнестойкости

Определение огнестойкости металлических конструкций. Основные способы увеличения огнестойкости металлических конструкций. Основы огнезащиты металлов. Сущность метода испытания конструкций на огнестойкость. Защита объектов от огневого воздействия.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 17.11.2011
Размер файла 4,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

декоративные гипсовые плиты толщиной 20 мм;

минераловатные плиты;

минераловатные плиты на синтетическом вяжущем 30 мм.

Использование таких подвесных потолков позволяет обеспечить предел огнестойкости металлической конструкции 0,75…2,5 час. Устройство в подвесном потолке отверстий снижает его огнезащитную способность

Водяное охлаждение. Зарубежная и отечественная практика предусматривают в качестве огнезащиты металлических конструкций применять водяное охлаждение этих конструкций. Вода для охлаждения может подаваться непосредственно на поверхность конструкции от спринклерных, дренчерных и других систем.

Рисунок 5. Конструкция огнезащитного подвесного потолка:

1 - швеллер из листовой стали; 2 - гипсокартонный лист 3 - хомут; 4 - самонарезной винт; 5 - подвеска; 6 - пружина подвески; 7 - защищаемая стальная конструкция

Водонаполненные конструкции. Конструкции, выполненные из элементов полого сечения, например труб, могут заполняться водой для их охлаждения при пожаре.

Такие конструкции называются водонаполненными. Водонаполненные конструкции сверху и снизу соединены в замкнутую сеть. Уровень воды поддерживается с помощью расположенного више резервуара (рис. 6, а, б), который одновременно является компенсатором при увеличении объема воды и источником испарения. Когда во время пожара такие колонны нагреваются, в системе, за счет подъема нагретой в отдельных местах воды, устанавливается естественная циркуляция, которая удаляет приток тепла и способствует охлаждению конструкции, которая находится в очаге пожара.

Рисунок 6. Водонаполненные конструкции с питанием водой:

а - из резервуара большой емкости; б - из внешнего источника

Огнезащита строительных изделий из материалов на полимерной основе

Полимерные материалы в строительстве почти не используют в качестве несущих конструктивных элементов. Они, в основном, применяются как отделочные, облицовочные, и потому нет смысла защищать их экранами или покрытиями.

Полимеры и пластмассы имеют низкую стойкость к температурному влиянию. Изменение физико-механических свойств при нагревании связано с необратимыми процессами и в первую очередь - с термоокислительной деструкцией. А т.к. деструкция происходит при относительно невысоких температурах, то даже при незначительном нагревании наблюдается существенное снижение прочности. Особенностью пластмасс является интенсивное образование газообразных продуктов распада при горении. Дымообразование их в 10…250 раз больше в сравнении с древесиной.

При оценке горючести полимерных материалов учитываются следующие показатели: воспламеняемость, способность к распространению пламени, сопротивление кратковременному влиянию пламени, плавкость и каплеобразование, плотность дыма при нормальных условиях горения (в условиях большого количества воздуха), токсичность газообразных продуктов сгорания.

Снижения пожарной опасности полимерных строительных материалов (ПСМ), с учетом многостадийного характера их диффузионного горения, можно добиться, активно влияя физическими и химическими средствами на каждую стадию волны горения.

Среди физических средств влияния можно выделить такие:

1. Снижение тепло- и массопереноса между пламенем и конденсируемой фазой. Например, теплоизолирующее экранирование поверхности вспученным слоем того же (основного) материала.

2. Охлаждение зоны горения в результате увеличения отведения тепла во внешнюю среду:

-отток тепла от покрытия через теплопроводное основание;

-флегматизация пламени негорючими газами;

- потери тепла на испарение и пиролиз полимерной матрицы;

- разложение наполнителей, которые удерживают химически связанную воду;

-унос тепла стекающим расплавом полимера

3 Ухудшение условий переноса реагентов (горючей пары, газов и кислорода) к фронту горения (образования физического барьера между материалом и окисляющей середой).

Химические средства влияния включают:

- целенаправленные изменения химического строения и структуры полимеров;

- изменение состава и соотношения компонентов ПСМ;

- влияние химических реагентов - ингибиторов газофазных реакций горения;

-влияние химических реагентов на твердофазные процессы пиролиза.

Пожарную опасность ПСМ, учитывая перечисленные физические и химические средства, пытаются снизить несколькими распространенными методами:

-химической модификацией полимеров;

- введением наполнителей;

- введением антипирена, дымоподавителей или других целевых добавок;

-нанесением огнезащитных покрытий;

- комбинацией разных методов.

Снижение горючести полимерных материалов может приводить к увеличению дымообразования и токсичности продуктов горения при его торможении. Снижения выхода токсичных продуктов осуществляют:

- путем простого разбавления;

- изменением хода реакций пиролиза и горения, в результате чего увеличивается выход инертных веществ;

-путем поглощения и связывания токсичных компонентов.

Особенности огнезащиты полимерных материалов определяются их разнообразием и многокомпонентностью составов. Поскольку горючесть полимерных материалов зависит от соотношения теплоты, которая выделяется при сгорании продуктов пиролиза, и теплоты, необходимой для их образования и газификации, то снижение горючести можно обеспечить за счет уменьшения скорости газификации и снижения количества образовавшихся горючих продуктов следующими методами:

-введением инертных наполнителей;

-введением антипиренов;

- нанесением огнезащитных покрытий.

Введение наполнителей. Наполнители используют для получения материалов с заданными свойствами и для снижения их стоимости. Минеральные наполнители также снижают содержание горючих компонентов, влияют на процесс пиролиза полимеров и изменяют условия тепло- и массообмена при горении.

Введение антипиренов. Антипирены делят на два класса: которые механически соединяются с полимерами и создают с ними однородную смесь, и реакционноспособные соединения, которые включаются (в процессе синтеза или переработки полимерных материалов) в молекулярную структуру полимера.

К инертным антипиренам относятся группы:

1. Неорганические вещества - элементарный фосфор, фосфат или полифосфат аммония, гидроокись алюминия, сульфиды фосфора, бура борат цинка со слабой ступенью гидратации, фторобораты щелочных металлов, сульфаты, нитраты, хлориды алюминия, калия.

2. Низкомолекулярные галоидосодержащие органические соединения ациклического (хлорированные парафины, пентаброметан, тетрабромбутан), алициклического (гексабромциклогексан, производные гексахлорциклопентадиена) или ароматического (пентабром- и гексабромбензол, гексабром- и тетрабромбисфенол) строения.

3. Низкомолекулярные фосфорорганические соединения - эфиры фосфорной, фосфоновой или фосфиновой кислот.

4. Высокомолекулярные галоид- и фосфоросодержащие соединения.

5. Органические азотосодержащие вещества, соединения бора, сурьмы и олова.

К реакционноспособным антипиренам относятся низко- и высокомолекулярные соединения, которые содержат вместе с пламегасящими группами атомов разные функциональные группы, способные к реакциям полимеризации, поликонденсации и полиприсоединение (ненасыщенные двойные связи, гидроксильные, карбоксильные, изоцианатные группы). Такие антипирены используют в качестве сомономера и сшивающих агентов при синтезе полимеров или модификаторов это галоидосодержащие сомономери (винилбромид, винилхлорид, монохлорстирол), хлорэндиковый, тетрахлор- и тетрабромфталевый ангидрид; хлокетил; Н-бромвинилфосфонат.

По механизму их действия антипирены можно условно разделить на группы:

разлагающиеся с выделением негорючих газов; при этом горение замедляется в результате повышения нижнего концентрационного предела воспламенения и снижения температуры пламени вследствие разбавления горючих продуктов пиролиза негорючими;

галоидосодержащие, действие которых основано на ингибировании радикальных цепных процессов в газовой фазе;

антипирен, который создает защитные пленки и способствует повышению коксообразования - фосфоро- и боросодержащие соединения; горючесть ПСМ снижается вследствие замедления тепло- и массообмена между пламенем и поверхностью полимерных материалов.

Особое место занимают вещества, которые сами не являются антипиренами, однако усиливают их действие. Это так называемые синергисты. Типичный представитель этой группы - соединения триокиси сурьмы.

Антипирен должен отвечать следующим требованиям: обладать высокой эффективностью пламегасящего действия, хорошо соединяться с полимерами, создавать минимальное влияние на физико-механические свойства ПСМ, а также быть нетоксичными, доступными и относительно дешевыми. В настоящее время нет индивидуальных составов, удовлетворяющих все эти требования. Поэтому для снижения горючести полимерных материалов применяют комбинацию антипиренов перечисленных выше групп.

Огнезащитные покрытия, которые наносятся на полимерные материалы, имеют ограниченное использование. Чаще всего такие покрытия используют для снижения пожарной опасности пенопластов и стеклопластиков, полимерных строительных материалов с содержанием древесины, древесностружечных и деревноволокнистих плит.

Для каждого типа полимера присущи свои методы повышения теплостойкости и огнестойкости.

Полиолефиновые ПСМ. К ним относят полиэтилен, полипропилен и их сополимеры. В строительстве из них изготовляют гидроизоляционные пленки, водопроводные и канализационные трубы, погонажные изделия, фитинги. При использовании полиолефиновых ПСМ нужно учитывать, что вместе с полезными свойствами: прочностью, химической стойкостью, морозоустойчивостью, влагонепроницаемостью, они имеют низкую термостойкость, легкую воспламеняемость и повышенную пожарную опасность. Их горение проходит с плавлением и распрыскиванием горючих капель, без сильного дымообразования. Для повышения прочности, жесткости, твердости полиолефинов к ним добавляют наполнители: асбест, тальк, карбонат кальция, слюду. Эти наполнители практически не снижают горючесть композиций. Несколько повысить пожароопасность полиолефиновых ПСМ позволяет добавление мелкодисперсного порошка алюмосиликатов (цеолита), гидроксидов алюминия и магния. Это повышает температуру самовоспламенения на 50…700С, снижает время самозатухания и потери массы при горении. Снизить горючесть также можно методом модификации основы галогенами.

Поливинилхлоридные ПСМ, из которых производят трубы, линолеум, пенопласты, материалы для лицовки, кровли и электроизоляции, относятся, в основном, к трудновоспламеняемым материалам. Но их пожароопасные характеристики имеют очень большую зависимость от состава и количества наполнителей, пластификатора.

Все пластификаторы, кроме галоид- и фосфоросодержащих повышают пожарную опасность ПВХ. Потому из них чаще используют хлорпарафины. Но введение пластификаторов повышает дымообразующую способность пластмасс. Уменьшения дымовыделения и пожарной опасности добиваются добавлением в композицию наполнителей, таких как каолин, талькомагнезит, Mg(OH)2, Al(OH)3, Sb2O3. Комплекс мероприятий позволяет значительно снизить для ПВХ-материалов дымообразующую способность на 25 %, повысить кислородный индекс на 15…19 % (до КІ=60 %), температуру воспламенения - до 6200С при сохранении удовлетворительных эксплуатационных характеристик.

Полистирольные ПСМ очень распространены в строительстве. Чаще из них производят стенные облицовочные плитки, сантехнические изделия и пенопласты. Способ снижения горючести для полистирольных ПСМ зависит от их назначения. Перспективным методом считают химическую модификацию стирола галоид- и фосфоросодержащими мономерами (например, это может быть винилхлорид, винилбромид, хлорирование полимера). При этом для повышения эффективности огнетушительного действия антипирена дополнительно используют вещества-синергисты (например Sb2O3, органические перекиси, ароматические амины и др.). Пенополистирольные изделия в некоторых случаях защищают от действия огня с помощью огнезащитных покрытий на основе жидкого стекла, армированного наполнителем: волокнистым (асбестом) или порошковым (диатомитом, кварцевой мукой).

Эпоксидные ПСМ отличаются большим многообразием. Для улучшения огнезащиты в их составе пытаются использовать бром-, галоген-, фосфоросодержащие олигомеры или отверддители. Также очень популярным является введение синергистов (Sb2O3, ZnO SnO2), которые способствуют сохранению свойств ПСМ и препятствуют выделению пластификатора при старении. Выбор антипирена определяется требованиями к технологическим, эксплуатационным, санитарно-гигиеническим свойствам эпоксидных ПСМ. Здесь, как правило, используют галоидосодержащие антипирен (хлорируемый парафин, гексабромбензол, хлорэндиковый ангидрид и др.). Среди неорганических наполнителей наибольшее использование для снижения горючести эпоксидных полимеров получили Al(OH)3, борат цинка, ортофосфат аммония, микрокапсулированные хладоны, CCl4.

Фенолформальдегидные и карбамидные ПСМ применяются очень широко. На их основе производят ДСП, ДВП, бумажно-слоистые и стеклопластики, пено- и сотопласты. Фенолформальдегидные полимеры - трудновоспламеняемые материалы, а карбамидные (мочевино-формальдегидные) - еще менее горючи. При высокотемпературном разложении карбамидные полимеры испаряют токсичные газы, вспучиваются, разрушаются, образуют обугленный слой, который постепенно выгорает. Фенолформальдегидные полимеры, хотя и более горючи, образовывая обугленный слой, меньше разрушаются.

Горючесть этих материалов определяется горючестью наполнителей. Если они минеральные (асбест, мраморное крошево, жидкое стекло), фенольные пенопласты относят к огнезащищенным материалам. Но эти наполнители ухудшают механические и теплофизические свойства пенопластов. Прочностные характеристики удается улучшить при добавлении стекловолокна, перлитного песка. Органические наполнители повышают горючесть фенольных и карбамидных пластмасс, и тогда для уменьшения пожарной опасности к их составу вводят антипирен. Например, слоистый пластик на основе бумаги и фенолформальдегидных полимеров - гетинакс, который относят к горючим материалам (tзайм = 3350С, tс/з = 4950С, tрозклад = 2500С, Кі= 25.7), при добавлении антипирена (тетрабромдифенилолпропана) переходит в группу трудногорючих материалов.

6 Библиографический список

1«Основы общей химии». Ю.Д.Третьяков, Ю.Г.Метлин. Москва «Просвещение» 1980 г.

2. «Общая химия». Н.Л.Глинка. Издательство «Химия», Ленинградское отделение 1972 г.

3. «Отчего и как разрушаются металлы». С.А.Балезин. Москва «Просвещение» 1976 г

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Состав, строение, свойства строительных металлов. Поведение металлических строительных конструкций при пожаре. Методы огнезащиты металлических конструкций. Применение низколегированных сталей. Расчет предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия.

    курсовая работа [94,9 K], добавлен 30.10.2014

  • Анализ возможности применения расчетной методики по определению фактических пределов огнестойкости металлических строительных конструкций на примере здания административно-торгового комплекса "Автоцентр Lexus". Экспертиза строительных конструкций.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 14.02.2014

  • Обеспечение пожарной безопасности зданий. Расчет фактического предела огнестойкости металлической фермы покрытия, деревянной балки, железобетонных плит перекрытий с круглыми пустотами и железобетонной колонны. Меры по увеличению огнестойкости конструкций.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.11.2013

  • Проверка соответствия фактической степени огнестойкости здания противопожарным требованиям, повышение огнестойкости строительных конструкций. Расчет фактического предела огнестойкости металлической фермы покрытия, деревянной балки, железобетонных плит.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 12.12.2013

  • Характеристика проектируемого объекта, расчет огнестойкости железобетонных конструкций. Вентилируемая фасадная система с лицевым слоем из композитных панелей. Требования пожарной безопасности. Применение огнезащитной вермикулитовой штукатурки "Совер".

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 05.09.2013

  • Расчет фактических пределов огнестойкости железобетонных балок, многопустотных железобетонных плит и других строительных конструкций. Теплофизические характеристики бетона. Определение нормативной нагрузки и характеристика расчетного сопротивления.

    курсовая работа [738,3 K], добавлен 12.02.2014

  • Общая характеристика металлических конструкций. Состав и свойства строительных сталей. Основные этапы проектирования строительных конструкций. Нагрузки и воздействия. Основы расчёта металлических конструкций по предельным состояниям. Сварные соединения.

    презентация [5,1 M], добавлен 23.01.2017

  • Оценка огнестойкости железобетонных конструкций производственной базы ВПОПТ г. Владивостока с учетом воздействия машинных масел; характеристика здания, анализ пожарной опасности производства и экспертиза строительных конструкций; влияние агрессивных сред.

    дипломная работа [548,7 K], добавлен 06.03.2013

  • Портландцемент, его разновидности, химический состав. Разработка проекта национального стандарта "Портландцемент. Метод определения огнестойкости", а так же определение целесообразного использования данного метода в процессе производства и эксплуатации.

    курсовая работа [123,3 K], добавлен 10.10.2012

  • Основы закономерности длительной прочности древесины и пластмасс. Сравнение методик расчета болтовых соединений металлических конструкций и нагельных соединений деревянных конструкций. Применение металлических зубчатых пластин в зарубежном строительстве.

    лекция [1,4 M], добавлен 24.11.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.