Пожарная безопасность

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Раздел 1. ОсновнЫе причинЫ пожаров

К причинам пожаров и гибели людей вследствие пожаров относят влияние следующих факторов:

социального фактора относят поджоги, нарушения правил пожарной безопасности при проведении электрогазосварочных работ, нарушения правил эксплуатации бытовых газовых, керосиновых и других приборов и средств, небрежное обращение с огнем, шалости детей с огнем;

техногенного фактора - неисправность производственного оборудования, нарушение технологического процесса производства, нарушение правил подготовки и эксплуатации электроустановок, взрывы, нарушение правил подготовки и эксплуатации печного отопления, нарушение правил подготовки и эксплуатации теплогенерирующих агрегатов и установок;

природного фактора - самовозгорание предметов и материалов, разряды молнии.

Гибель людей по времени суток остаётся неизменной на протяжении многих лет. Наибольшее количество погибших ночью - с 22 до 6 часов утра (29%), днём - с 10 до 18 часов (22%). Меньше всего погибает людей вечером (с18 до 22 часов).

Анализ пожарной опасности показывает, что основная часть погибших составляет следующие социальные группы: пенсионеры до 42%, лица без определенных занятий - 37%, работники - 13%. Половина людей погибает в состоянии алкогольного опьянения. 44% погибает в возрасте 40 - 60 лет, 36% - в возрасте старше 60 лет, 16% - в возрасте от 21 до 40 лет.

Распределение погибших относительно причин возникновения пожаров приведено на рис. 1.1.



Рис. 1.1. Распределение погибших во время пожаров по причинам их возникновения

Как видно из приведенных данных УкрНИИПБ ГУ МЧС Украины, основными причинами возникновения пожаров является: небрежное поведение с огнём, нарушение пожарной безопасности при эксплуатации электрооборудования, несоблюдение технологии при ведении огневых работ.

Согласно Постановления Кабинета Министров Украины, можно выделить пожары, которые классифицируются как ЧС общегосударственного и объектного уровня. Таких в Украине возникло 49 (17,3% от общего количества ЧС), ними нанесен материальный ущерб на сумму 12 млн. 808 тыс. грн., из них: общегосударственного уровня (где экономические убытки составляют более 1% сведённого годового бюджета страны, или погибло более 5 человек), регионального уровня (где экономические убытки составляют до 1% сведённого годового бюджета страны, или погибло от 3-5 человек).

Раздел 2. Свойства веществ, характеризующие их пожарную опасность

2.1. Пожар и его свойства

Пожары - быстроразвивающиеся процессы горения, при которых пламя уничтожает всё, что встречается на его пути. Основными документами, регулирующими пожарную безопасность, являются Закон Украины “О пожарной безопасности”, “Правила пожарной безопасности в Украине”, ГОСТ 12.1004-91, ГОСТ 12.1044-89, ГОСТ 19433-88, СТ СЭВ 383-87 и др.

Неорганизованные процессы горения веществ, приводящие к потере материальных ценностей, травматизму и гибели людей, называют пожарами. В огне пожара на открытом воздухе температура достигает 700-900⁰С, в закрытых помещениях до 1200-1300⁰С.

По происхождению пожары делятся на: экзогенные, возникающие от внешнего теплового источника (открытого взрыва, короткого замыкания); эндогенные, возникающие от самонагревания, самовозгорания (угля, зерновых).

Горение веществ может происходить в твёрдом, жидком или газообразном (пароподобном) состоянии.

Пожары сопровождаются опасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве зданий и сооружений. С точки зрения пожарной безопасности очень важно принять правильное планировочное решение, предложить защиту строительных конструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации и обеспечить их безопасность, спроектировать автоматические средства тушения пожаров.

Можно выделить несколько основных свойств пожаров:

Высокая температура пламени, достигающая в наиболее горячей части 1200-1400⁰С, передача тепла теплоизлучением, конвекции. Например, при пожаре в помещении с закрытой дверью около 40% тепла передаётся посредством излучения пламени на стены, 5% - через проёмы наружу и 50-55% уносится конвективными потоками также наружу через верхнюю часть окон.

Излучение пламени вызывает ожоги и болевые ощущения у людей, находящихся в зоне пожара. Минимальное расстояние от очага пожара, на котором может находиться человек, м: R=1,6H, где H - средняя высота факела пламени. Эту формулу нужно знать и в случае необходимости уметь применить. Люди в возбуждённом состоянии могут не заметить, что обожглись, или заметить это слишком поздно.

Наличие дыма резко снижает видимость внутри зданий и сооружений. Задымление создаёт угрозу для жизни людей, затрудняет спасение пострадавших.

Наличие токсичных газов в дыме (оксид углерода, оксид азота, сернистый газ, фосген) может привести к отравлению и смерти.

Температура дыма также представляет собой большую опасность для жизни людей. Этот факт часто не учитывают. Так, при температуре вдыхаемого дыма 60⁰С (при отсутствии токсичных веществ) может наступить смерть.

Перенос огня на смежные здания и сооружения искрами, излучением, конвекцией.

Возможность взрыва оборудования, аппаратуры на промышленных предприятиях.

В случае пожара, до прибытия пожарных команд, руководитель производства обязан определить минимальное расстояние от очага пожара, на котором могут находиться люди; выставить охрану, которая должна не пускать в опасную зону людей; организовать правильное тушение (в основном с наветренной стороны); установить контроль над близлежащими зданиями и оценить возможность их загорания от пожара с учётом интенсивности горения и метеорологических условий; выявить места, где может произойти взрыв, и принять соответствующие меры.

2.2 Самовозгорание, воспламенение, температура вспышки и горения, взрыв вещества

Горением называют сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся химическим превышением и сопровождающийся выделением большого количества теплоты и лучистой энергии.

Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию между горючим и окислителем. Горение отличается многообразием видов и особенностей. В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в одинаковом агрегатном состоянии (чаще в газообразном). Причём если реагирующие компоненты перемешаны, то происходит горение предварительно перемешанной смеси, которое иногда называют кинетическим (поскольку скорость горения в этом случае зависит только от кинетики химических превращений). Если газообразные компоненты не перемешаны, то происходит диффузное горение (например, при поступлении потока горючих паров в воздух). Процесс горения лимитируется диффузией окислителя. Горение, характеризующееся наличием раздела фаз в горючей системе (например, горение жидкости и твёрдых материалов), является гетерогенным. Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени, и в зависимости от этого фактора оно может быть дефлаграционным (в пределах нескольких м/с), взрывным (десятки и сотни м/с) и детонационным (тысячи м/с). Кроме того, горение бывает ламинарным (послойное распространение фронта пламени по свежей горючей смеси) и турбулентным (перемешивание слоёв потока с повышенной скоростью выгорания).

Как правило, пожары характеризуются гетерогенным диффузным горением, а скорость горения зависит от диффузии кислорода воздуха в среде. Возникновение и развитие пожаров существенно зависит от степени пожарной опасности веществ. Одним из критериев пожарной опасности твёрдых, жидких и газообразных веществ является температура самовоспламенения, т.е. способность вещества самовоспламеняться.

Для зарождения эндогенного пожара необходимо наличие вещества, способного быстро окислятся при низких температурах, в результате чего может произойти самовозгорание. Это свойство вещества получило название химической активности к самовозгоранию. В результате окисления и накопления тепла самонагревание переходит в воспламенение.

Воспламенение - это качественно новый и отличный от самонагревания процесс, отличающийся большими скоростями окисления, выделением теплоты и излучением света. Самонагревание и самовоспламенение зарождается отдельными небольшими гнёздами, в связи с чем, обнаружить его очень трудно.

Самовозгорание происходит вследствие накопления тепла внутри вещества и не зависит от воздействия внешнего источника тепла.

Все вещества по их опасности в отношении самовозгорания можно разделить на четыре группы:

* вещества, способные самовозгораться при контакте с воздухом при обычной температуре (растительные масла, олифа, масляные краски, грунтовки, бурые и каменные угли, белый фосфор, алюминиевая и магниевая пудра, сажа и т.д.);

* вещества, способные самовозгораться при повышенных температурах окружающего воздуха (50°С и выше) и в результате внешнего нагрева до температур, близких к температурам их воспламенения и самовоспламенения (пленки нитролаков пироксилиновые и нитроглицериновые пороха, растительные полувысыхающие масла и приготовленные из них олифы, скипидар и т.д.);

* вещества, контакт которых с водой вызывает процесс горения (щелочные металлы, карбиды щелочных металлов, карбид кальция, алюминия и т.д.);

* вещества, вызывающие самовозгорание горючих веществ при контакте с ними (азотная, магниевая, хлорноватистая, хлористая и другие кислоты, их ангидриды и соли; перекиси натрия, калия, водорода и др.; газы - окислители - кислород, хлор и др.).

Важнейшей характеристикой твердых сыпучих материалов является степень их возгораемости.

Все материалы, независимо от области применения делятся на три группы:

* Несгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.

* Трудносгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня, а после удаления источника огня горение и тление прекращается.

* Сгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Некоторые химические вещества, горючие и смазочные материалы в определенных концентрациях и условиях способны не только к возгоранию от источников тепла, но и к взрыву.

Пожарная опасность веществ (газообразных, жидких, твердых) определяется рядом показателей, характеристика и количество которых зависят от агрегатного состояния данного вещества.

Критериями пожарной опасности твердых, жидких и газообразных веществ являются: температура вспышки, температура воспламенения и самовоспламенения, индекс распространения пламени, кислородный индекс, коэффициент дымообразования, показатель токсичности продуктов горения и т.д.

Одним из критериев пожарной опасности горючих жидкостей является температура вспышки.

Температурой вспышки паров горючей жидкости называется та минимальная температура жидкости, при которой в условиях нормального давления жидкость выделяет над своей свободной поверхностью пары в количестве, достаточном для образования с окружающим воздухом смеси, вспыхивающей при поднесении к ней открытого огня.

К легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61°С в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

К горючим жидкостям (ГЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61°С в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

Температурой воспламенения называют ту минимальную температуру, при которой нагреваемая в определённых условиях жидкость загорается при поднесении к ней пламени и горит в течение (не менее) 5с. Температура воспламенения опаснее, чем температура вспышки, так как пары и жидкость при воспламенении продолжают гореть после удаления пламени.

При строительных работах, особенно при приготовлении мастик, покрасочных работах, необходимо чётко знать степень возгораемости находящихся поблизости материалов и конструкций, правильно организовать контроль по предупреждению пожаров и обеспечить необходимым количеством средств тушения.

В зависимости от вида горючего материала пожары подразделяются на классы: А, В, С и Д (рис. 2.1.).

При горении твёрдых и жидких горючих веществ различают три стадии развития пожара.

Начальная стадия (загорание) характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага горения (длится обычно 5 - 20 мин). В этой стадии горение может быть быстро прекращено с применением простейших средств (1 - 2 огнетушителя и т. п.). Медленное развитие пожара объясняется тем, что приток свежего воздуха затруднён, так как закрыты окна и двери, кроме того, много тепла тратится на прогрев и подготовку горючих материалов к воспламенению.

Вторая стадия характеризуется тем, что выделяющееся при горении тепло усиливает процесс разложения и испарения горючих веществ. Площадь горения и факел пламени увеличиваются, и горение переходит в устойчивую форму. Для ликвидации пожара в этой стадии уже требуется применение водяных или пенных струй объёмного тушения.

Третья стадия отличается большой площадью горения, высокой температурой, большим размером излучающих поверхностей, конвективными потоками, деформацией и обрушением конструкций. В третьей фазе по мере выгорания содержимого температура в помещении начинает падать.

При воспламенении горючих газов горение развивается настолько быстро, что стадии развития пожара обычно не различаются (скорость распространения пламени не менее 1,0 м/с).

Пожары сопровождаются опасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве зданий и сооружений, ведении работ. С точки зрения пожарной безопасности очень важно принять правильное планировочное решение, предложить защиту строительных конструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации.

Взрыв - это разновидность горения и характеризуется чрезвычайно быстрыми процессами физико- химических превращений горючих веществ с образованием огромных количеств тепловой энергии, практически, без рассеивания тепла в окружающую среду.

Различают два концентрационных предела взрываемости веществ.

Минимальная концентрация газа, пара или пыли в смеси с воздухом, способная к воспламенению или взрыву называется нижним пределом воспламенения (НП).

Наибольшая концентрация газов или паров в воздухе, при которой ещё возможно воспламенение или взрыв (в дальнейшем с повышением концентрации воспламенение или взрыв считаются невозможными) называется верхним пределом воспламенения (ВП).

В таблице 2.4. приведены показатели некоторых взрывопожароопасных ЛВЖ и ГЖ.

Взрыв от горения отличается ещё большей скоростью распространения огня. Так, скорость распространения пламени во взрывчатой смеси, находящейся в закрытой трубе, 2000 - 3000 м/с. Сгорание смеси с такой скоростью называется детонацией. Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и движением несгоревшей смеси перед фронтом пламени, что приводит к ускорению распространения пламени и возникновению в смеси ударной волны. Образующиеся при взрыве газовоздушной смеси воздушные ударные волны обладают большим запасом энергии и распространяются на значительные расстояния. Во время движения они разрушают сооружения и могут стать причиной несчастных случаев. Оценка опасности воздушных ударных волн для людей и различных сооружений производится по двум основным параметрам - давлению во фронте ударной волны ?Р и сжатию ф. Под фазой сжатия понимается время действия избыточного давления в волне. При ф ? 11 мс безопасным для людей считается давление 0,9-113 Па. Расчёты безопасных расстояний для людей при потенциальной угрозе взрыва ведутся только по давлению во фронте ударной волны, так как при взрывах всегда ф во много раз больше 11 мс

Таблица 2.1.

Показатели некоторых взрывоопасных ЛВЖ и ГЖ

п/п	Название веществ	Температура вспышки (t всп), °С	Температура самовоспламенения (t св), °С	Концентрационные пределы распространения пламени, % объём	Температурные границы распространения пламени, °С
				НКП	ВКП	НТП	ВТП
1	Ацетон	-18	465	2,2	13	-20	6
2	Бензин автомобиль-ный А-76	-36	300	0,76	5,16	-36	-4
3	Бензол	-11	562	1,4	7,1	-14	13
4	Бутилацетат	29	450	2,2	14,7	13	48
5	Ксилол	29	590	1,2	6,2	24	50
6	Спирт этиловый	13	404	3,6	19	11	41
7	Спирт метиловый?	8	464	6,0	34,7	7	39
8	Скипидар	34	300	0,8	-	32	53
9	Толуол	4	536	1,3	6,7	0	30
10	Уай-спирт	33-36	260	-	-	33	68

2.3 Категории производств и помещений по взрывопожарной опасности

Исходя из взрывопожарной характеристики технологического процесса, все производства, согласно ОНТП 24-86 делят на пять категорий: А, Б, В, Г, Д (табл. 2.5.). Категория производства регламентирует степень огнестойкости зданий, допустимое количество этажей, площадь этажа между противопожарными стенами зданий.

При проектировании в помещениях спринклерных или автоматических дренчерных установок площади этажа между противопожарными стенами допускается увеличивать на 100%. Наиболее опасные по взрыву и пожару виды производств необходимо располагать в одноэтажных зданиях у наружных стен, а в многоэтажных - на верхних этажах у наружных стен.

Для зданий IV и V степени огнестойкости необходимо рассчитывать противопожарные стены на устойчивость. В результате пожара происходит обрушение конструкций, примыкающих к противопожарной стене, и последняя превращается в свободно стоящую, что может привести к её обрушению.

Устойчивость стены определяется по толщине из уравнения:

(1)

де - расчётная толщина противопожарной стены, м;

М₀ - опрокидывающий момент, Н•м;

- плотность кладки противопожарной стены, кг/м³;

h - общая высота противопожарной стены, м.

Если д_факт > д_р, то стена не обрушится.

Как видим, при отнесении производства к той или иной категории необходимо знать само производство, степень взрывчатости, возгораемости, температуры вспышки веществ и материалов. Для определённого вида производства рекомендуются конструкции с заданным минимальным пределом огнестойкости и группой возгораемости.

Основной мерой предупреждения возникновения взрывов и пожаров, согласно “Правилам устройства электроустановок (ПУЭ)” является подразделение помещений на взрывоопасные: В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II, В-IIа и на пожароопасные: n-I, n-II, n-IIа, n-III (табл. 2.6.). Взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объём взрывоопасной смеси составляет 5 и более процентов свободного объёма помещения. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.

Согласно ПУЭ во взрывоопасных зонах следует использовать взрывозащитное оборудование, выполненное согласно ГОСТ 12.2.020-76.

Электрические машины и аппараты, применяемые в электроустановках, должны обеспечивать как необходимую степень защиты их изоляции от вредного действия окружающей среды, так и достаточную безопасность в отношении пожара или взрыва вследствие какой-либо неисправности.

Стандарт устанавливает следующую классификацию видов исполнения электрооборудования (электрических устройств): общего и специального (холодостойкое, влагостойкое и др.) назначения; открытое или защищённое (от прикосновения к движущимся и токоведущим частям); закрытое; герметичное; взрывозащищённое. Также предусмотрены конструктивные меры для устранения или затруднения возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды.

В пожароопасных помещениях (зонах) всех классов допускается открытая электропроводка непосредственно по несгораемым конструкциям и поверхностям изолированными проводами. Во взрывоопасных зонах рекомендуется применять взрывозащищённые электрические машины и аппараты, пусковые аппараты, магнитные пускатели для классов В-I и В-II необходимо выносить за пределы взрывоопасности, используя дистанционное управление. Разводка электропроводов должна проводиться в металлических трубах с установкой размыкателей за пределами помещений. При использовании светильников для классов В-I, В-II, В-IIа они должны быть во взрывобезопасном исполнении. Всё оборудование подлежит обязательному защитному заземлению или занулению, независимо от напряжения источников питания. Категория пожаро- и взрывопожарной опасности помещений, его класс по ПУЭ должны быть обозначены на входной двери помещения.

Таблица 2.5.

Категории помещений по взрывопожарной опасности

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А (взрыво-пожароопасная)	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, которые могут создавать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при вспышке которых распространяется расчётное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водою, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, при котором расчётное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б (взрыво-пожароопасная)	Горючая пыль или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки больше 28°С, горючие жидкости в таком количестве, которые могут образовывать взрывоопасные пыле- и паровоздушные смеси, при возгорании которых распространяется расчётное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В (взрыво-пожароопасная)	Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости, твёрдые горючие и трудногорючие вещества и материалы, которые способны при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещение, где они присутствуют или используются, не относятся к категории А или Б
Г	Негорючие вещества или материалы в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается излучением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твёрдые вещества, которые зажигаются или утилизируются в качестве топлива
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Таблица. 2.6.

Классификация помещений и внешних установок согласно ПУЭ

Зоны класса	Общая характеристика среды в помещении и внешних установках	Примеры производств
	Пожароопасные зоны
П - I	Есть в наличии горючие жидкости с температурой возгорания больше 61°С	Склады минеральных масел
1	2	3
П - II	Выделяется горючие пыль или волокна с нижним концентрационным пределом взрываемости (НКПВ)- 65 г • м-3 к объёму воздуха в помещении	Деревообрабатывающие, прядильные цеха
П - IIа	Присутствуют твёрдые горючие вещества	Склады бумаги, мебели, одежды
П - III	Есть в наличии горючие жидкости с температурой возгорания более чем 61°С или твёрдые горючие вещества вне помещения	Открытые склады угля и древесины
	Взрывоопасные зоны
В - I	Образуются взрывоопасные смеси горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) с воздухом во время нормальных режимов работы	Фасовка и розлив ЛВЖ, открытые ёмкости
В - Iа	То же самое, что и В-I, но вследствие аварии, повреждения или неисправности	Насосные перекачивания ЛВЖ
В - Iб	То же самое, что и В-Iа, при наличии одной из таких особенностей: горючие газы имеют высокий НКПВ (больше 15%) и резкий запах; в верхней части помещения может собираться газоподобный водород; горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости есть в небольшом количестве	Машинные залы аммиачных компрессорных, аккумуляторные, лаборатории с сохранением ЛВЖ и горючих жидкостей
В - Iг	Пространство вокруг внешней установки, в которой содержится горючий газ или легковоспламеняющаяся жидкость в границах по горизонтали и вертикал: 0,5 м от разрыва до помещений класса В-I, В-Iа, В-II; 3м от закрытых аппаратов с горючими газами или ЛВЖ; 5м от предохранительных дыхательных клапанов; 8м от резервуаров с горючими газами или ЛВЖ; 20м от мест слива и налива сливно-наливных эстакад	Надземные и подземные резервуары с горючими газами или ЛВЖ, автозаправочные станции
В - II	Образуются взрывоопасные смеси горючей пыли или волокна с воздухом при нормальных режимах работы	Приготовление угольной, торфяной пыли
В - IIа	То же самое, что и В - II, но только вследствие аварий или неисправностей	Склады муки

Рис .2.1. Классы пожаров

Раздел 3. Огнестойкость строительных конструкций

3.1 Понятие огнестойкости

Строительные конструкции, выполненные из органических материалов, являются одним из компонентов горючей системы и способствуют возникновению и распространению пожара. Конструкции, выполненные из неорганических материалов, не горят, но аккумулируют значительную часть теплоты (до 50%), выделяющуюся при пожаре. При определённой дозе аккумулированной теплоты, прочность конструкций падает и происходит их обрушение. Так, металл, который может нести значительные нагрузки десятки лет, при достижении критических температур 470 - 500°С разрушается.

Под огнестойкостью строительных конструкций понимается их способность сохранять несущую и ограждающую способность. Показателем огнестойкости строительных конструкций является предел огнестойкости - время (в часах, минутах) от начала испытания (пожара) конструкции до возникновения одного из следующих признаков:

а) появление трещин;

б) повышения температуры на её необогреваемой поверхности в среднем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания или более 200°С независимо от температуры конструкции до испытания;

в) потери несущей способности.

3.2 Огнестойкость железобетонных конструкций

Основными факторами, влияющими на предел огнестойкости конструкций, являются влага, коэффициент теплопроводности и прочность арматуры.

Влага в бетоне играет двоякую роль. Во-первых, при действии на бетон высоких температур вода, испаряясь, замедляет темп прогрева, увеличивая тем самым предел огнестойкости. Во-вторых, вода способствует взрывообразному разрушению бетона при интенсивном прогреве вследствие образования пара. Необходимым условием взрыва бетона является быстрое повышение температуры, т.е. прогрев по стандартному температурному режиму или непосредственное воздействие огня на конструкцию.

При пожарах и испытаниях через 10 - 20 мин после воздействия огня на конструкцию бетон взрывообразно разрушается, откалываясь от обогреваемой поверхности пластинами площадью 200 см² и толщиной 0,5 - 1см. куски бетона отлетают на расстояние до 15м. Такое разрушение происходит по всей поверхности, приводя к быстрому уменьшению сечения конструкции и, как следствие, к потере несущей способности и огнезащитных свойств. При влажности бетона выше 5% и температуре 160 - 200°С, что способствует максимальному давлению пара в порах, бетон разрушается почти во всех случаях. При влажности 3,5 - 5% разрушение носит местный характер. При влажности менее 3% взрывы не наблюдаются. При нагревании по растянутому во времени режиму (с достижением стандартных температур через промежуток времени, увеличенный вдвое) бетон не взрывается, несмотря на его повышенную влажность (5 - 6%). При этом вид заполнителя бетона заметно не влияет на его разрушение.

Обычно взрывоопасное разрушение происходит на новостройках, в неотапливаемых подвалах и других влажных помещениях. Бетоны с плотностью, ниже 1250 кг/м³ не взрываются при влажности 12 - 14%. Это обусловлено тем, что такие бетоны имеют сообщающиеся поры и благодаря паропроницаемости внутри конструкций не создаётся значительных внутренних усилий.

Повышение температуры окружающей среды при пожаре сопровождается переносом теплоты в материал конструкции. Её тепло стремится к тепловому равновесию. Поэтому температура внутренних точек будет изменяться не только в зависимости от координат и их взаимного расположения, но и от времени. Такие процессы теплопередачи принято называть нестационарными.

В настоящее время разработано много различных методов решения задач нестационарной теплопроводности, приводящих к удовлетворительным для инженерной практики результатам. Эти методы условно можно разделить на две группы - аналитические и численные.

3.3 Огнестойкость строительных конструкций

Небольшой предел огнестойкости металлических конструкций затрудняет, а в отдельных случаях делает невозможным тушение пожаров и безопасную эвакуацию людей и материальных ценностей. Очень важно знать также предел огнестойкости различного рода технологического оборудования и металлических сооружений в период работы в экстремальных условиях повышенных температур.

Нет необходимости доказывать важность разработки экспресс-метода по определению предела огнестойкости металлических строительных конструкций, сооружений, оборудования.

Незащищенные металлические конструкции в процессе воздействия огня прогреваются равномерно по сечению. Предел их огнестойкости характеризуется временем прогрева металла до критической температуры, которая составляет в среднем для стали 500°С, для алюминиевых сплавов -- 250°С.

3.4 Огнестойкость конструкций из дерева и полимеров

Если для оценки огнестойкости металлических и железобетонных конструкций существуют проверенные на практике методы, то для оценки огнестойкости конструкций из дерева и полимеров таких методов почти нет.

Сущность оценки огнестойкости деревянных конструкций заключается в определении времени горения, по истечении которого сечение конструкции уменьшится до критического значения. Вследствие уменьшения сечения напряжение увеличивается и при достижении предела прочности конструкция разрушается.

В последнее время все более широко применяются строительные конструкции из полимеров. К основному недостатку конструкций, изготовленных из этих материалов, можно отнести горючесть, выделение вредных веществ при горении и способность к размягчению в зоне повышенных температур. До настоящего времени в практике строительства отсутствуют расчетные методы предела огнестойкости конструкций из полимеров.

3.5 Повышение огнестойкости строительных конструкций

Теория и практика показывают, что строительные конструкции, оборудование и материалы, даже если последние не горят, требуют защиты от огня. Если предел огнестойкости строительных конструкций мал, то происходит их обрушение, что способствует проникновению огня в другие помещения, затрудняет или делает невозможным эвакуацию людей и материальных ценностей и усложняет тушение пожаров. Таким образом, основной задачей с точки зрения пожарной защиты является повышение предела огнестойкости строительных конструкций.

Практика позволяет выделить следующие пути повышения огнестойкости строительных конструкций.

1. Повышение огнестойкости путем применения различного рода обмазок и штукатурки. Этот способ повышения огнестойкости можно рекомендовать для строительных конструкций из различных материалов (дерево, металл, железобетон, пластмассы). Толщина слоя в любом случае должна быть не менее 20-25 мм. Хорошо зарекомендовали себя для обмазок такие материалы, как вермикулит, асбестовермикулит, перлит, известково-цементная штукатурка.

2.Повышение огнестойкости за счет облицовки конструкций плитами и кирпичом. При облицовке колонн гипсовыми плитами толщиной 60--80 мм предел огнестойкости достигает 3,3 -- 4,8 ч, а при применении обыкновенного глиняного кирпича толщиной 60 мм -- 2ч.

3.Повышение огнестойкости в результате применения различных экранов. Например, подвесные потолки из несгораемых или трудносгораемых материалов являются хорошим экраном для несущих металлических конструкций. Экраны могут быть передвижные и стационарные, а по конструктивному решению -- теплоотводящие и поглощающие лучистую энергию. Водяные экраны (прозрачные, полупрозрачные и практически непрозрачные) применяются довольно часто в виде водяных завес, создаваемых спринклерными и дренчерными головками.

4.Повышение огнестойкости охлаждением конструкций водой. Металлические конструкции охлаждаются водой с помощью срабатывания дренчерных или спринклерных систем. При быстром развитии пожара на больших площадях этот метод неэффективен. В настоящее время предложен более оригинальный метод, при котором колонны охлаждаются за счет циркуляции воды внутри них.

5.Повышение огнестойкости обработкой конструкций антипиренами - химическими веществами, придающими древесине свойство невозгораемости. Обработанные образцы испытываются на огнезащитные свойства методом керамической трубы. Однако этот способ обработки очень трудоемкий и дорогой, качество обработки зависит от вида дерева и его строения. Кроме того, приобретенные огнезащитные свойства не очень надежны.

6. Повышение огнестойкости нанесением покрытий на поверхность конструкций. В последнее время для защиты конструкций от огня применяются различные огнезащитные покрытия. Принцип их действия заключается в том, что при воздействии пламени покрытия вспучиваются, создавая тем самым дополнительный изоляционный слой. Небольшая стоимость большинства покрытий, простота приготовления и нанесения, возможность обработки в любых условиях, высокие огнезащитные свойства способствуют широкому их применению. Разработано покрытие на основе жидкого стекла и асбеста, которое состоит из 10 частей (по массе) жидкого стекла и 1--4 частей порошка мелковолокнистого асбеста. Простое механическое перемешивание в течение 10 мин обеспечивает готовность покрытия. Наносится покрытие любым распылителем. Расход на 1 м поверхности -- от 0,5 до 1 кг при не большой стоимости . Огнезащитные свойства его очень высоки. Эксперименты показали, что при действии на обработанную древесину в течение 50 мин теплового импульса порядка 23012 МДж тепловое напряжение составляло более 418,41 МДж/мин, а температура на участке 10--12 м достигала 920°С. После испытания древесина сохранилась -- покрытие предохранило ее от сгорания.

В последние годы в ряде стран разработаны и успешно применяются огнезащитные вспучивающиеся покрытия, которые позволяют повысить огнестойкость металла и перевести древесину в группу трудногорючих материалов: “Пироморс”, “ПироСейф”, “Унитерм” (Германия); “Винтер” (Финляндия); “Фламс САФЕ” (Венгрия); “Файрекс” (НПА “Крилак”, Россия); “ОВК - 2”, “Эндотерм - ХТ - 150” (Украина).

Однако следует учесть, что все приведенные огнезащитные покрытия многокомпонентны и содержат органические компоненты, что не позволяет их относить к негорючим покрытиям, а тем более безопасным (при температурах выше 300°С претерпевают деструкцию и разложение с выделением небезопасных веществ).

Учитывая данное обстоятельство, всё большее применение в Украине находят отечественные не горючие на минеральной основе эффективные вспучивающиеся покрытия на основе жидкого стекла (ВЗП-1ВЗП-12).

7.Повышение огнестойкости прессованием древесины после введения химических веществ. Это новый способ придания древесине огнезащитных свойств. Сущность его состоит в том, что в древесину вводятся вещества, которые размягчают целлюлозу и клетчатку, после чего древесина прессуется. Спрессованная древесина имеет большую плотность, тонет в воде, обладает прочностью стали, очень трудно загорается от огня и относится к категории трудносгораемых материалов.

3.6 Огнестойкость зданий и сооружений

Здание состоит из конструкций и элементов с различной степенью, или пределом, огнестойкости. Фактическая степень огнестойкости зданий определяется по минимальным пределам огнестойкости основных строительных конструкций.

Здания классифицируются на пять степеней огнестойкости: I, II, III, IV и V. Например, у зданий I степени огнестойкости колонны, стены лестничных площадок, несущие стены имеют минимальный предел огнестойкости 2,5ч; II - III степени - 2,0ч. Причём данные конструкции выполнены из несгораемых материалов. Для зданий IV степени применяются трудносгораемые материалы с минимальным пределом огнестойкости 0,5ч; для зданий V степени применяются сгораемые материалы. Ниже приводятся данные по выбору и обоснованию необходимых строительных норм для каждого вида производства (табл.4.3.2.).

Разрешается применять незащищённые (стальные) конструкции в зданиях I и II степени огнестойкости в одноэтажных зданиях, независимо от размещаемых в них производств; многоэтажных зданиях с категорией производства Г и Д.

В зависимости от степени огнестойкости определяются конструктивные особенности зданий и сооружений (табл. 4.3.3.).

Таблица .3.2.

Степень огнестойкости зданий	Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций, час (над чертой), и максимальные пределы распространения огня по ним, см. (под чертой)
	Стены	Колонны	Площадки лестниц, косоуры, ступеньки, балки и марши лестничных клеток	Плиты, настилы (в том числе с утеплителем) и другие несущие конструкции перекрытий	Элементы покрытий
	Несущие и лестницных клеток	Самонесущие	Внешние несущие (в том числе из навесных панелей)	Внутренние несущие (перегородки)
								Плиты, настилы (в том числе с утеплителем) и прогоны	Балки, фермы, арки, рамы
I
II
III			;
IIIа
IIIб			;					;
IV
IVа
V	Не нормируются

Примечания: в скобках приведены пределы распространения огня для вертикальных и наклонных участков конструкций, сокращение н.н. означает, что показатель не нормируется.

Таблица. 3.3.

Назначение огнестойкости зданий и сооружений

Степень огнестойкости	Конструктивные характеристики
I	Здания с несущими и ограждающими конструкциями из природных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона с использованием листовых и плиточных негорючих материалов
II	То же самое. В покрытии зданий допускается использование незащищённых стальных конструкций
III	Здания с несущими и ограждающими конструкциями из природных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона. Для перекрытий допускается использование деревянных конструкций, защищённых штукатуркой или трудногорючими листовыми, а также плиточными материалами. К элементам покрытий не предъявляются требования, относительно предела огнестойкости и предела распространения огня, при этом элементы чердачных покрытий из дерева подлежат огнезащитной обработке
IIIа	Здания преимущественно с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из стальных незащищённых конструкций. Ограждающие конструкции - из стальных профильных листов или других негорючих листовых материалов с трудногорючим утеплителем
IIIб	Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины, подвергнутые огнезащитной обработке, которая обеспечивает необходимый предел распространения огня. Ограждающие конструкции - из панелей или поэлементного сложения, выполненные с использованием древесины или материалов на её основе. Древесина и другие горючие материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты огнезащитной обработке или быть защищены от влияния огня и высоких температур таким образом, чтобы обеспечить необходимый предел распространения огня
IV	Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины и других горючих и трудногорючих материалов, защищённых от влияния огня и высоких температур штукатуркой или другими листовыми и плиточными материалами. К элементам покрытия не предъявляются требования относительно предела огнестойкости и предела распространения пламени, при этом элементы чердачных перекрытий из древесины подвергаются огнезащитной обработке
IVа	Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из стальных незащищённых конструкций. Ограждающие конструкции - из стальных профильных листов или других негорючих листовых материалов с горючим утеплителем
V	Здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не предъявляются требования относительно предела огнестойкости и предела распространения огня

При этом следует руководствоваться Противопожарными нормами, другими нормативными документами и соответствующими разделами СНиП и ДБН.

Как видим, для правильного проектирования зданий важно знать не только огнестойкость конструкций и категорию производства, но и степень огнестойкости зданий и сооружений.

Для деревянных конструкций, применяемых в производственных, складских, сельскохозяйственных и общественных зданиях II степени огнестойкости, в табл. 4.3.4. приведены минимальные пределы огнестойкости в часах.

4. ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА

4.1 Общие положения

Противопожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации пожаров, а также по обеспечению безопасной эвакуации людей и материальных ценностей в случае пожаров.

Пожарная безопасность - это такое состояние промышленного объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предупреждается влияние на людей опасных факторов и обеспечивается защита материальных ценностей. Пожары наносят огромный материальный ущерб, приводят к травмам и гибели людей, так как сопровождаются возникновением опасных факторов, таких как открытый огонь, повышенная температура, токсичные вещества, дым, недостаток кислорода, повреждение и нарушение зданий, сооружений, взрывы технического оборудования и тому подобное. Поэтому выполнение правил пожарной безопасности на предприятиях является обязательным для всех должностных лиц и граждан. Основы пожарной безопасности закладываются на стадии проектирования предприятия, здания, сооружения, планирования технологического процесса, установления оснащения, то есть учитывается инженерно - технологическими мероприятиями, которые представлены в проектах при разработке проектной документации на строительство, и требует сурового выполнения противопожарных правил в процессе эксплуатации.

Пожарная безопасность промышленных предприятий состоит из системы предупреждения пожаров, системы пожарной защиты и организационно-технических мероприятий.

Система предупреждения пожаров - это комплекс организационных и технических средств, направленных на исключение возможности возникновения пожаров, на предотвращение образования горючей и взрывоопасной среды путем регламентации содержимого горючих газов, паров и пыли в воздухе, а также исключение возможности возникновения источников загорания или взрыва; обеспечение пожарной безопасности технологических процессов, оборудования, электрооборудования, систем вентиляции, сохранение сырья и других материалов.

Исключению и предотвращению пожаров содействует: герметизация производственного оборудования, замена горючих веществ, которые применяются в технологических процессах на негорючие, ограничение объемов веществ, применяемых и сохраняемых на предприятии; контроль над концентрацией веществ в воздухе в помещениях и технологическом оборудовании; применение рабочей и аварийной вентиляции; отвод горючей среды в специальные устройства и безопасные места; применение ингибирующих и флегматизирующих примесей; выбор безопасных скоростных режимов движения среды и пр.

Система пожарной защиты обеспечивается применением архитектурно-проектных решений, преград пути распространения пожара, огнеотсекающих устройств на технологических коммуникациях, в системах вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха.

Организационно-технические мероприятия связаны с системами предупреждения пожаров и системами противопожарной защиты и должны включать: организацию пожарной охраны, организацию ведомственных служб в соответствии с законодательством Украины и решениями местных органов самоуправления; паспортизацию веществ, материалов, изделий, технологических процессов, зданий и сооружений в части обеспечения

Все мероприятия пожарной безопасности производства по назначению разделяются на четыре группы:

1). Мероприятия, которые обеспечивают пожарную безопасность технологического процесса и оборудования, сохранение сырья и готовой продукции.

2). Строительно-технические мероприятия, направленные на исключение причин возникновение пожаров и на создание устойчивости ограждающих конструкций и зданий, на предотвращение возможности распространения пожаров и взрывов.

3). Организационные мероприятия, которые обеспечивают организацию пожарной охраны, обучение работающих методам предупреждения пожаров и применения первичных способов тушения пожаров.

4). Мероприятия по эффективному выбору способов тушения пожаров, оснащения пожарного водоснабжения, пожарной сигнализации, создания запаса средств тушения.

Противопожарная защита обеспечивается: выбором класса огнестойкости объекта и пределов огнестойкости строительных конструкций; ограничением распространения огня в случае возникновения очага пожара; применением систем противодымной защиты; обеспечением безопасной эвакуации людей; применением средств пожарной сигнализации, извещения и пожаротушения; организацией пожарной охраны предприятия,

Согласно Закона Украины «О пожарной безопасности», обеспечение безопасности предприятий, учреждений возложено на руководителей или уполномоченных ими лиц. Обязанности владельцев предприятий по обеспечению пожарной безопасности определены ст.5 данного Закона Украины.

Владельцы предприятий, учреждений и организаций, а также арендаторы обязаны:

* Разрабатывать комплексные мероприятия по обеспечению профилактики пожарной безопасности;

* В соответствии с нормативными актами по пожарной безопасности разрабатывать, утверждать положения, инструкции, другие нормативные акты, действующие в пределах предприятия, осуществлять постоянный контроль над их исполнением;

* Обеспечивать исполнение противопожарных требований стандартов, норм, правил, а также исполнение предписаний и постановлений органов государственного пожарного надзора;

* Организовывать обучение работников правилам пожарной безопасности и пропагандировать мероприятия по их обеспечению;

* Содержать в исправном состоянии средства противопожарной защиты и связи, пожарную технику, оборудование и инвентарь, не допускать их использования не по назначению;

* Создавать в случае необходимости, в соответствии с установленным порядком, подразделения пожарной безопасности и необходимую для их функционирования материально-техническую базу;

* Подавать по требованию государственной пожарной охраны сведения и документы о состоянии пожарной безопасности объектов и продукции, которая ими выпускается;

* Проводить мероприятия по внедрению автоматических средств выявления и тушения пожаров;

* Своевременно информировать пожарную охрану о неисправности пожарной техники, систем пожаротушения, водоснабжения и т.д.

4.2 Противопожарные требования

Основными мерами пожарной безопасности при проектировании генеральных планов промышленных предприятий являются:

1.Обеспечение безопасных расстояний от границ промышленных предприятий до жилых и общественных зданий.

2.Зонирование зданий и сооружений на территории промышленных предприятий с учетом их назначения и др. признаков.

3.Соблюдение требуемых противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями предприятия.

Здания и сооружения, с учетом категории производства, группируют в зоны. Зоны и сами здания и сооружения внутри каждой зоны размещают с учетом рельефа местности, розы ветров и противопожарных разрывов, чтобы возникший пожар не мог причинить ущерб соседним объектам. Так, помещения, в которых расположено производство категории А, по отношению к зданию с категорией В или бутимоварочные котлы по отношению к штабелям пиломатериалов должны располагаться с подветренной стороны, ниже по рельефу местности. Между зонами, а также зданиями, назначаются противопожарные разрывы (табл. 4.4.1.).

Таблица 4.1.

Противопожарные разрывы

Степень огнестойкости зданий и сооружений	Расстояние, м., при степени огнестойкости соседних зданий и сооружений
	I,II	III	IV, V
I	Не нормируются (здания по категориям производства Г и Д)	9	12
II	9 (здания по категориям производства А, Б, В)	9	12
III	9	12	15
IV,V	12	15	13

Во многих случаях расстояние между промышленными предприятиями и жилыми, общественными зданиями определяется необходимостью создания санитарно-защитных зон, исходя из производственной вредности. Санитарно-защитные зоны, как правило, по площади превышают противопожарные зоны, что удовлетворяет требованиям пожарной безопасности.

На территории предприятия должно быть не менее двух проездов. Ширина дорог при одностороннем движении должна быть не менее 4 метров, при двухстороннем - не менее 6 метров. Радиус закругления должен быть не менее 10 метров, а для провоза длинномерных конструкций и изделий - не менее 12 метров. На дорогах должны быть установлены дорожные знаки направления движения, скорость движения по прямым участкам не должна превышать 10 км/час, на участках поворотов и плохого обзора - 5 км/час. Дороги должны быть кольцевыми, беступиковыми.

Кроме того, обязательно предусматриваются меры по молниезащите зданий и строительных лесов, указываются способы хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Передвижные вагончики (административно-бытовые помещения) располагают группами на расстоянии не менее 24 м от строящихся зданий. В группе может быть не более 10 вагончиков и расстояние между группами не менее 18 м. Ко всем строящимся и эксплуатируемым зданиям, в том числе и вагончикам, должен быть устроен свободный подъезд. К зданиям шириной более 18 м подъезды устраиваются с двух сторон, более 100 м -- с четырех.