Главная / Освещение

Характеристика пожарной опасности строительных материалов. Классы пожарной опасности. Классификация материалов по степени пожарной безопасности

При получении веществ и материалов, применении, хранении, транспортировании, переработке и утилизации.

Для установления требований пожарной безопасности к конструкции зданий, сооружений и системам противопожарной защиты используется классификация строительных материалов по пожарной опасности.

Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов

Перечень показателей, необходимых для оценки пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния, приведен в таблице 1 приложения к Федеральному закону ФЗ-123 («Технический регламент о пожарной безопасности»).

Методы определения показателей пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов, устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.

Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов используются для установления требований к применению веществ и материалов и расчета пожарного риска.

Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния

Показатель пожарной опасности	Вещества и материалы в различном агрегатном состоянии			Пыли
Показатель пожарной опасности	газообразные	жидкие	твердые	Пыли
Безопасный экспериментальный максимальный зазор , миллиметр	+	+	-	+
Выделение токсичных продуктов горения с единицы массы горючего, килограмм на килограмм	-	+	+	-
Группа воспламеняемости	-	-	+	-
Группа горючести	+	+	+	+
Группа распространения пламени	-	-	+	-
Коэффициент дымообразования, квадратный метр на килограмм	-	+	+	-
Излучающая способность пламени	+	+	+	+
Индекс пожаровзрывоопасности, Паскаль на метр в секунду	-	-	-	+
Индекс распространения пламени	-	-	+	-
Кислородный индекс, объемные проценты	-	-	+	-
Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) в газах и парах, объемные проценты, пылях, килограмм на кубический метр	+	+	-	+
Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе, объемные проценты	+	+	-	-
Критическая поверхностная плотность теплового потока, Ватт на квадратный метр	-	+	+	-
Линейная скорость распространения пламени, метр в секунду	-	-	+	-
Максимальная скорость распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости, метр в секунду	-	+	-	-
Максимальное давление взрыва, Паскаль	+	+	-	+
Минимальная флегматизирующая концентрация газообразного флегматизатора, объемные проценты	+	+	-	+
Минимальная энергия зажигания, Джоуль	+	+	-	+
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода, объемные проценты	+	+	-	+
Низшая рабочая теплота сгорания, килоДжоуль на килограмм	+	+	+	-
Нормальная скорость распространения пламени, метр в секунду	+	+	-	-
Показатель токсичности продуктов горения, грамм на кубический метр	+	+	+	+
Потребление кислорода на единицу массы горючего, килограмм на килограмм	-	+	+	-
Предельная скорость срыва диффузионного факела, метр в секунду	+	+	-	-
Скорость нарастания давления взрыва, мегаПаскаль в секунду	+	+	-	+
Способность гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами	+	+	+	+
Способность к воспламенению при адиабатическом сжатии	+	+	-	-
Способность к самовозгоранию	-	-	+	+
Способность к экзотермическому разложению	+	+	+	+
Температура воспламенения , градус Цельсия	-	+	+	+
Температура вспышки , градус Цельсия	-	+	-	-
Температура самовоспламенения , градус Цельсия	+	+	+	+
Температура тления , градус Цельсия	-	-	+	+
Температурные пределы распространения пламени (воспламенения), градус Цельсия	-	+	-	-
Удельная массовая скорость выгорания , килограмм в секунду на квадратный метр	-	+	+	-
Удельная теплота сгорания , Джоуль на килограмм	+	+	+	+

Классификация веществ и материалов (за исключением строительных, текстильных и кожевенных материалов ) по пожарной опасности

Классификация веществ и материалов по пожарной опасности основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара или взрыва.

По горючести вещества и материалы подразделяются на следующие группы:
1) негорючие - вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);
2) трудногорючие - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;
3) горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Методы испытаний на горючесть веществ и материалов устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности .

Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности

Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара.

Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:
1) горючесть ;
2) воспламеняемость ;
3) способность распространения пламени по поверхности ;
4) дымообразующая способность ;
5) токсичность продуктов горения .

Скорость распространения пламени по поверхности

По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:

1) нераспространяющие (РП1) , имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 11 киловатт на квадратный метр;

2) слабораспространяющие (РП2) , имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 8, но не более 11 киловатт на квадратный метр;

3) умереннораспространяющие (РП3) , имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 5, но не более 8 киловатт на квадратный метр;

4) сильнораспространяющие (РП4) , имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 5 киловатт на квадратный метр ..

Дымообразующая способность

По дымообразующей способности горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются на следующие группы:

1) с малой дымообразующей способностью (Д1) , имеющие коэффициент дымообразования менее 50 квадратных метров на килограмм;

2) с умеренной дымообразующей способностью (Д2) , имеющие коэффициент дымообразования не менее 50, но не более 500 квадратных метров на килограмм;

3) с высокой дымообразующей способностью (Д3) , имеющие коэффициент дымообразования более 500 квадратных метров на килограмм ..

Токсичность

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы в соответствии с таблицей 2 приложения к Федеральному закону №123-ФЗ:

1) малоопасные (Т1) ;
2) умеренноопасные (Т2) ;
3) высокоопасные (Т3) ;
4) чрезвычайно опасные (Т4) .

Классификация горючих строительных материалов по значению показателя токсичности продуктов горения

Класс опасности	Показатель токсичности продуктов горения в зависимости от времени экспозиции
Класс опасности	5 минут	15 минут	30 минут	60 минут
Малоопасные	более 210	более 150	более 120	более 90
Умеренноопасные	более 70, но не более 210	более 50, но не более 150	более 40, но не более 120	более 30, но не более 90
Высокоопасные	более 25, но не более 70	более 17, но не более 50	более 13, но не более 40	более 10, но не более 30
Чрезвычайно опасные	не более 25	не более 17	не более 13	не более 10

Классификация отдельных видов веществ и материалов

Для напольных ковровых покрытий группа горючести не определяется.

Текстильные и кожевенные материалы по воспламеняемости подразделяются на легковоспламеняемые и трудновоспламеняемые. Ткань (нетканое полотно) классифицируется как легковоспламеняемый материал, если при испытаниях выполняются следующие условия:

1) время пламенного горения любого из образцов, испытанных при зажигании с поверхности, составляет более 5 секунд;

2) любой из образцов, испытанных при зажигании с поверхности, прогорает до одной из его кромок;

3) хлопчатобумажная вата загорается под любым из испытываемых образцов;

4) поверхностная вспышка любого из образцов распространяется более чем на 100 миллиметров от точки зажигания с поверхности или кромки;

5) средняя длина обугливающегося участка любого из образцов, испытанных при воздействии пламени с поверхности или кромки, составляет более 150 миллиметров.

Для классификации строительных, текстильных и кожевенных материалов следует применять значение индекса распространения пламени (I) - условного безразмерного показателя, характеризующего способность материалов или веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло. По распространению пламени материалы подразделяются на следующие группы:

1) не распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени 0;

2) медленно распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени не более 20;

3) быстро распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени более 20.

Методы испытаний по определению классификационных показателей пожарной опасности строительных, текстильных и кожевенных материалов устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности

Цель классификации веществ и материалов по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности (гл.3 ст. 10-13 ФЗ№123):

1. Классификация веществ и материалов по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности используется для установления требований пожарной безопасности при получении веществ и материалов, применении, хранении, транспортировании, переработке и утилизации.

2. Для установления требований пожарной безопасности к конструкции зданий, сооружений и системам противопожарной защиты используется классификация строительных материалов по пожарной опасности.

Классификация строительных материалов по пожарной опасности (Статья 13 ФЗ №123).

1. Классификация строительных материалов по пожарной опасности основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара, приведенных в таблице 1 приложения к Федеральному закону №123 .

2. Пожарная опасность строительных материалов характеризуется следующими свойствами :
1) горючесть;
2) воспламеняемость;
3) способность распространения пламени по поверхности;
4) дымообразующая способность;
5) токсичность продуктов горения.

3. По горючести строительные материалы подразделяются на: горючие (Г) и негорючие (НГ).

Строительные материалы относятся к негорючим при следующих значениях параметров горючести, определяемых экспериментальным путем: прирост температуры - не более 50 градусов Цельсия, потеря массы образца - не более 50 процентов, продолжительность устойчивого пламенного горения - не более 10 секунд.

Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных выше значений параметров, относятся к горючим.

Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

1) слабогорючие (Г1), имеющие температуру дымовых газов не более 135 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20 процентов, продолжительность самостоятельного горения 0 секунд;

2) умеренногорючие (Г2), имеющие температуру дымовых газов не более 235 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд;

3) нормальногорючие (ГЗ) , имеющие температуру дымовых газов не более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 300 секунд;

4) сильногорючие (Г4 ), имеющие температуру дымовых газов более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения более 300 секунд.

Для материалов, относящихся к группам горючести Г1-ГЗ, не допускается образование горящих капель расплава при испытании (для материалов, относящихся к группам горючести Г1 и Г2, не допускается образование капель расплава). Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

По воспламеняемости горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:

1) трудновоспламеняемые (В1 ), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 35 киловатт на квадратный метр;

2) умеренновоспламеняемые (В2), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 20, но не более 35 киловатт на квадратный метр;

3) легковоспламеняемые (ВЗ), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 20 киловатт на квадратный метр.

По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:

1) нераспространяющие (РП1 ), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 11 киловатт на квадратный метр;

2) слабораспространяющие (РП2 ), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 8, но не более 11 киловатт на квадратный метр;

3) умереннораспространяющие (РПЗ ) , имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 5, но не более 8 киловатт на квадратный метр;

4) сильнораспространяющие (РП4 ), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 5 киловатт на квадратный метр.

По дымообразующей способности горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются на следующие группы:

1) с малой дымообразующей способностью (Д1 ), имеющие коэффициент дымообразования менее 50 квадратных метров на килограмм;

2) с умеренной дымообразующей способностью (Д2 ), имеющие коэффициент дымообразования не менее 50, но не более 500 квадратных метров на килограмм;
3) с высокой дымообразующей способностью (ДЗ), имеющие коэффициент дымообразования более 500 квадратных метров на килограмм.

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы в соответствии с таблицей 2 приложения к Федеральному закону №123:

1) малоопасные (Т1);

2) умеренноопасные (Т2) ;

3) высокоопасные (ТЗ) ;

4) чрезвычайно опасные (Т4).
Таблица 2. Классификация горючих строительных материалов по значению показателя токсичности продуктов горения (прил. К ФЗ №123)

Классы пожарной опасности строительных материалов в зависимости от групп пожарной опасности строительных материалов приведены в табл. 3 приложения к ФЗ №123.

Таблица 3. Классы пожарной опасности строительных материалов (прил. К ФЗ №123)

(Таблица в редакции, введенной в действие с 12 июля 2012 года Федеральным законом от 10 июля 2012 года N 117-ФЗ.

Примечание. Перечень показателей пожарной опасности строительных материалов, достаточных для присвоения классов пожарной опасности КМ0-КМ5, определяется в соответствии с таблицей 27 приложения к ФЗ №123.

Таблица 27 Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной опасности строительных материалов (Таблица в редакции ФЗ №123, введенной в действие с 12 июля 2012 года от 10 июля 2012 года N 117-ФЗ)


Назначение строительных материалов	Перечень необходимых показателей в зависимости от назначения строительных материалов
группа горючести	группа распрост- ранения пламени	группа воспламе- няемости	группа по дымообразую- щей способности	группа по токсичности продуктов горения
Материалы для отделки стен и потолков, в том числе покрытия из красок, эмалей, лаков	+	-	+	+	+
Материалы для покрытия полов, в том числе ковровые	-	+	+	+	+
Кровельные материалы	+	+	+	-	-
Гидроизоляционные и пароизоляционные материалы толщиной более 0,2 миллиметра	+	-	+	-	-
Теплоизоляционные материалы	+	-	+	+	+

Примечания:

1. Знак "+" обозначает, что показатель необходимо применять.

2. Знак "-" обозначает, что показатель не применяется.3. При применении гидроизоляционных материалов для поверхностного слоя кровли показатели их пожарной опасности следует определять по позиции "Кровельные материалы".

Для классификации строительных материалов следует применять значение индекса распространения пламени (I) - условного безразмерного показателя, характеризующего способность материалов или веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло.

По распространению пламени материалы подразделяются на следующие группы:

1) не распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени 0;

2) медленно распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени не более 20;

3) быстро распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени более 20.

Введение

Номенклатура строительных материалов содержит сотни названий. Каждый материал в определенной мере отличается от других внешним видом, химическим составом, структурой, свойствами, областью применения в строительстве и поведением в условиях пожара. Вместе с тем между материалами не только существуют различия, но и множество общих признаков.

Знать пожарные свойства строительных материалов, оценивать поведение конструкций при пожаре, предлагать эффективные способы огнезащиты конструктивных элементов, проводить расчеты прочности и устойчивости зданий при огневом воздействии обязан инженер-проектировщик, инженер-строитель, инженер-эксплуатационник. Но в первую очередь это обязанность инженера пожарной безопасности.

Под поведением строительных материалов в условиях пожара понимается комплекс физико-химических превращений, приводящих к изменению состояния и свойств материалов под влиянием интенсивного высокотемпературного нагрева.

Внешние и внутренние факторы, определяющие поведение строительных материалов в условиях пожара

строительный материал нагревание металл огнезащита

Для того чтобы понять, какие изменения происходят в структуре материала, как меняются его свойства, т.е. как влияют внутренние факторы на поведение материала в условиях пожара, необходимо хорошо знать сам материал: его происхождение, сущность технологии изготовления, состав, начальную структуру и свойства.

В процессе эксплуатации материала в обычных условиях на него воздействуют внешние факторы:

область применения (для облицовки пола, потолка, стен; внутри помещения с нормальной средой, с агрессивной средой, снаружи помещения и т.п.);

влажность воздуха (чем она выше, тем выше влажность пористого материала);

различные нагрузки (чем они выше, тем тяжелее материалу сопротивляться их воздействию);

природные воздействия (солнечная радиация, температура воздуха, ветер, атмосферные осадки и т.п.).

Перечисленные внешние факторы влияют на долговечность материала (ухудшение его свойств в течение времени нормальной эксплуатации). Чем они агрессивнее (интенсивнее) воздействуют на материал, тем быстрее изменяются его свойства, разрушается структура.

При пожаре, помимо перечисленных, на материал воздействуют и значительно более агрессивные факторы, такие как:

высокая температура окружающей среды;

время нахождения материала под воздействием высокой температуры;

воздействие огнетушащих веществ;

воздействие агрессивной среды.

В результате воздействия на материал внешних факторов пожара в материале могут протекать те или иные негативные процессы (в зависимости от вида материала, его структуры, состояния в период эксплуатации). Прогрессирующее развитие негативных процессов в материале ведет к отрицательным последствиям.

Основные свойства, характеризующие поведение строительных материалов в условиях пожара

Свойствами называют способность материалов реагировать на воздействие внешних и внутренних факторов: силовых, влажностных, температурных и др.

Все свойства материалов взаимосвязаны. Они зависят от вида, состава, строения материала. Ряд из них оказывает более существенное, другие - менее существенное влияние на пожарную опасность и поведение материалов в условиях пожара.

Применительно к изучению и объяснению характера поведения строительных материалов в условиях пожара предлагается в качестве основных рассмотреть следующие свойства:

Физические свойства: объемная масса, плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, паро- и газо-проницаемость.

Механические свойства: прочность, деформативность.

Теплофизические свойства: тепловпроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение, теплоемкость.

Свойства, характеризующие пожарную опасность материалов: горючесть, тепловыделение, дымообразование, выделение токсичных продуктов.

Свойства материалов обычно характеризуют соответствующими числовыми показателями, которые определяют с помощью экспериментальных методов и средств.

Свойства, характеризующие пожарную опасность строительных материалов

Под пожарной опасностью принято понимать вероятность возникновения и развития пожара, заключенную в веществе, состоянии или процессе.

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

Горючесть - свойство, характеризующее способность материала гореть. Строительные материалы подразделяются на две категории: негорючие (НГ) и горючие (Г).

Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

Г1 (слабогорючие);

Г2 (умеренногорючие);

Г3 (нормальногорючие);

Г4 (сильногорючие).

Воспламеняемость - способность материала воспламеняться от источника зажигания, либо при нагреве до температуры самовоспламенения. Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

В1 (трудновоспламеняемые);

В2 (умеренновоспламеняемые);

В3 (легковоспламеняемые).

Распространение пламени - способность образца материала распространять пламя по поверхности в процессе его горения. Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

РП1 (нераспространяющие);

РП2 (слабораспространяющие);

РП3 (умереннораспространяющие);

РП4 (сильнораспространяющие).

Дымовыделение - способность материала выделять дым при горении, характеризуется коэффициентом дымообразования.

Коэффициент дымообразования - величина, характеризующая оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании образца материала в экспериментальной установке. Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы:

Д1 (с малой дымообразующей способностью);

Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);

ДЗ (с высокой дымообразующей способностью).

Показатель токсичности продуктов горения материалов - отношение количества материала к единице объема камеры экспериментальной установки, при сгорании которого выделяющиеся продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы:

Т1 (малоопасные);

Т2 (умеренноопасные);

ТЗ (высокоопасные);

Т4 (чрезвычайно опасные).

Металлы, их поведение в условиях пожара и способы повышения стойкости к его воздействию

Черные (чугун, сталь);

Цветные (алюминий, бронза).

Алюминиевые сплавы

Поведение металлов в условиях пожара

При нагреве металла подвижность атомов повышается, увеличиваются расстояния между атомами и связи между ними ослабевают. Термическое расширение нагреваемых тел - признак увеличения межатомных расстояний. Большое влияние на ухудшение механических свойств металла оказывают дефекты, число которых возрастает с увеличением температуры. При температуре плавления количество дефектов, увеличение межатомных расстояний и ослабление связей достигает такой степени, что первоначальная кристаллическая решетка разрушается. Металл переходит в жидкое состояние.

В интервале температур от абсолютного нуля до точки плавления изменения объема всех типичных металлов приблизительно одинаково - 6-7,5%. Судя по этому, можно считать, что увеличение подвижности атомов и расстояний между ними, а соответственно, и ослабление межатомных связей, свойственно всем металлам почти в одинаковой степени, если они нагреты до одной и той же гомологической температуры. Гомологическая температура - это относительная температура, выражается в долях температуры плавления (Тпл) по абсолютной шкале Кельвина. Так, например, железо и алюминий при 0,3Тпл обладают одинаковой прочностью межатомных связей, а следовательно, и одинаковой механической прочностью. По стоградусной шкале это будет: для железа 331 оС, для алюминия 38 оС, т.е. ?в железа при 331 оС равно ?в алюминия при 38 оС.

Повышение температуры приводит к уменьшению прочности, упругости и увеличению пластичности металлов. Чем ниже температура плавления металла или сплава, тем при более низких температурах происходит снижение прочности, например у алюминиевых сплавов - при более низких температурах, чем у сталей.

При высоких температурах также происходит увеличение деформаций ползучести, которые являются следствием увеличения пластичности металлов.

Чем выше величина нагружения образцов, тем при более низких температурах начинается развитие деформации ползучести и происходит разрыв образца, причем при меньших величинах относительной деформации.

При повышении температуры изменяются и теплофизические свойства металлов и сплавов. Характер этих сложный и трудно поддается объяснению.

Наряду с общими закономерностями, характерными для поведения металлов при нагреве, поведение сталей в условиях пожара имеет особенности, которые зависят от ряда факторов. Так, на характер поведения оказывает влияние прежде всего химический состав стали: углеродистая или низколегированная, затем способ изготовления или упрочнение арматурных профилей: горячая прокатка, термическое упрочнение, холодная протяжка и т.п. При нагревании образцов горячекатанной арматуры из углеродистой стали происходит уменьшение ее прочности и увеличение пластичности, что приводит к снижению пределов прочности, текучести, возрастанию относительного удлинения и сужения. При остывании такой стали ее первоначальные свойства восстанавливаются.

Несколько иной характер поведения при нагревании низколегированных сталей. При нагревании до 300 оС происходит некоторое увеличение прочности ряда низколегированных сталей (25Г2с, 30ХГ2С и др.), которая сохраняется и после остывания. Следовательно, низколегированные стали при невысоких температурах даже повышают прочность и менее интенсивно теряют ее с увеличением температуры благодаря легирующим добавкам. Особенности поведения термически упрочненной арматуры в условиях пожара является необратимая потеря упрочнения, которая вызывается отпуском стали. При нагревании до 400 оС может происходить некоторое улучшение механических свойств термически упрочненной стали, выражаемое в повышении условного предела текучести при сохранении предела прочности. При температуре выше 400 оС происходит необратимое снижение как предела текучести, так и предела прочности (временного сопротивления).

Арматурная проволока, упрочненная наклепом, при нагреве также необратимо теряет упрочнение. Чем выше степень упрочнения (наклепа), теа при более низкой температуре начинается ее потеря. Причиной этого является термодинамически неустойчивое состояние кристаллической решетки, упрочненной наклепом стали. При повышении температуры до 300-350 оС начинается процесс рекристаллизации, в ходе которого деформированная в результате наклепа кристаллическая решетка перестраивается в сторону нормализации.

Главной особенностью алюминиевых сплавов является низкая, по сравнению со сталями, устойчивость к нагреву. Важной особенностью некоторых алюминиевых сплавов является способность восстанавливать прочность после нагревания и охлаждения, если температура нагревания не превысила 400 оС.

Наибольшей устойчивостью к действию высокой температуры обладают низколегированные стали. Несколько хуже ведут себя углеродистые стали без дополнительного упрочнения. Еще хуже - стали, упрочненные термическим способом. Самой низкой стойкостью к действию высокой температуры обладают стали, упрочненные наклепом, а еще ниже - алюминиевые сплавы.

Способы повышения стойкости металлов к воздействию пожара

Обеспечить продление времени сохранения свойств металлов в условиях пожара можно следующими способами:

выбором изделий из металлов, более стойких к воздействию пожара;

специальным изготовлением металлических изделий более стойких к нагреву;

огнезащитой металлоизделий (конструкций) посредством нанесения внешних теплоизоляционных слоев.

Каменные материалы и их поведение в условиях пожара

Классификация горных пород по происхождению:

Изверженные (магматические, первичные) породы

Осадочные (вторичные) породы

Метаморфические (видоизмененные) породы

Изверженные (магматические, первичные) породы:

Массивные:

глубинные (граниты, сиениты, диориты, габбро);

излившиеся (порфиры, диабазы, базальты, и др.).

Обломочные:

рыхлые (вулканические пеплы, пемзы);

сцементированные (вулканические туфы).

Осадочные (вторичные) породы:

Химические (гипс, ангидрит, магнезиты, доломиты, мергели, известковые туфы и др.).

Органогенные (известняки, мел, ракушечники, диатомиты, трепелы).

Механические отложения:

рыхлые (глины, пески, гравий);

сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии).

Метаморфические (видоизмененные) породы:

Изверженные (гнейсы).

Осадочные (кварциты, мраморы, глинистые сланцы).

Классификация неорганических вяжущих веществ:

Воздушные (воздушная известь, гипс).

Гидравлические (портландцемент, глиноземистый цемент).

Кислотоупорные (жидкое стекло).

Каменные искусственные материалы:

Безобжиговые строительные материалы на основе неорганических вяжущих веществ:

бетоны и железобетоны;

растворы;

асбестоцемент;

гипсовые и гипсобетонные изделия;

силикатные изделия.

Обжиговые строительные материалы:

керамика;

каменные расплавы.

Силикатные материалы:

Облицовочные плиты

Ячеистые изделия (пеносиликат, газосиликат).

Поведение каменных материалов в условиях пожара

Изучением поведения каменных материалов в условиях пожара занимались в течении нескольких десятилетий многие исследователи нашей страны.

Характер поведения каменных материалов в условиях пожара в принципе одинаков для всех материалов, отличаются лишь количественные показатели. Специфические особенности обусловлены действием лишь внутренних факторов, присущих анализируемому материалу (при анализе поведения материалов в идентичных условиях действия внешних факторов).

Особенности поведения природных каменных материалов в условиях пожара

Мономинеральные горные породы (гипс, известняк, мрамор и др.) при нагреве ведут себя более спокойно, чем полиминеральные. Они претерпевают в начале свободное тепловое расширение, освобождаясь от физически связанной влаги в порах материала. Это не приводит, как правило, к снижению прочности и даже может наблюдаться ее рост при спокойном удалении свободной влаги. Затем в результате действия химических процессов дегидратации (если материал содержит химически связанную влагу) и диссоциации материал претерпевает постепенное разрушение (снижение прочности практически до нуля).

Полиминеральные горные породы ведут себя в основном аналогично мономинеральным, за исключением того, что при нагреве возникают значительные напряжения, обусловленные различными величинами коэффициентов теплового расширения у компонентов, входящих в состав горной породы. Это приводит к разрушению (снижению прочности) материала.

Проиллюстрируем особенности поведения мономинеральных и полиминеральных горных пород при нагреве на примере двух материалов: известняка и гранита.

Известняк - мономинеральная горная порода, состоящая из минерала кальцита СаСО3. Нагревание кальцита до 600 оС не вызывает значительных изменений минерала, а сопровождается лишь его равномерным расширением. Выше 600 оС (теоретически температура 910 оС) начинается диссоциация кальцита по реакции СаСО3 = СаО + СО2, в результате которой образуются углекислый газ (до 44% по массе от исходного материала) и рыхлый низкопрочный оксид кальция, что вызывает необратимое снижение прочности известняка. При испытании материала при нагреве, а также после нагрева и остывания ненагруженном состоянии было установлено, что при нагревании известняка до 600 оС происходит увеличение его прочности на 78% в связи с удалением физически связанной (свободной) влаги из микропор материала. Затем прочность снижается: при 800 оС она достигает первоначальной, а при 1000 оС прочность составляет всего 20% от начальной.

Следует иметь в виду, что в процессе охлаждения большинства материалов после высокотемпературного нагрева продолжается изменение (чаще - снижение) прочности. Снижение прочности известняка до первоначальной происходит после нагрева до 700 оС с последующим остыванием (в горячем состоянии до 800 оС).

Поскольку процесс диссоциации СаСО3 протекает со значительным поглощением тепла (178,5 кДж/кг), и образующийся при этом пористый оксид кальция обладает малой теплопроводностью, слой СаО создает на поверхности материала теплозащитный барьер, несколько замедляющий дальнейший прогрев известняка вглубь.

При контакте с водой при тушении пожара (либо влагой из воздуха после остывания материала) происходит повторно реакция гидратации образовавшийся при высокотемпературном нагреве негашеной извести СаО. Причем эта реакция протекает с остывшей известью.

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,1 кДж.

Образующийся при этом гидроксид кальция увеличивается в объеме и является очень рыхлым и непрочным материалом, который легко разрушается.

Рассмотрим поведение гранита при нагревании. Поскольку гранит - полиминеральная горная порода, состоящая из полевого шпата, кварца и слюды, его поведение в условиях пожара будет во многом определяться поведением этих компонентов.

После нагревания гранита до 200 оС и последующего остывания наблюдается увеличение прочности на 60%, связанное со снятием внутренних напряжений, возникших в период образования гранита в результате неравномерного охлаждения расплавленной магмы, и разницы величины коэффициентов температурного расширения минералов, составляющих гранит. Кроме того, увеличение прочности в некоторой степени, видимо, также обусловлено удалением свободной влаги из микропор гранита.

При температуре выше 200 оС начинается постепенное снижение прочности, которое объясняется возникновением новых внутренних напряжений, связанных с различием коэффициентов термического расширения минералов.

Уже значительное снижение прочности гранита наступает выше 575 оС из-за изменения объема кварца, претерпевающего модификационное превращение (?-кварц в ?-кварц). При этом в граните невооруженным глазом можно обнаружить образование трещин. Однако суммарная прочность гранита в рассмотренном температурном температурном интервале еще остается высокий: при 630 оС предел прочности гранита равен начальному значению.

В диапозоне температур 750…800 оС и выше продолжается снижение прочности гранита за счет дегидратации минералов полевого шпата и слюды, а также модификационного превращения кварца из ?-кварца в ?-тридимит при 870 оС. При этом в граните образуются более глубокие трещины. Предел прочности гранитапри 800 оС составляет всего 35% от первоначального значения. Установлено, что скорость прогрева оказывает влияние на изменение на изменение прочности гранита. Так, при быстром (одночасовом) нагреве прочность его начинает снижаться после 200 оС, в то время как после медленного (восьмичасового) - лишь с 350 оС.

Таким образом, можно сделать вывод, что известняк является более стойким к нагреванию материалом, чем гранит. Известняк практически полностью сохраняет свою прочность после нагревания до 700 оС, грант - до 630 оС и последующего остывания. Кроме того, известняк претерпевает значительно меньше температурное расширение, чем гранит. Это важно учитывать при оценке поведения искусственных каменных материалов в условиях пожара, в которые гранит и известняк входят в качестве заполнителей, например, бетона. Также следует учитывать, что после прогрева до высоких температур и последующего остывания природных каменных материалов их прочность не восстанавливается.

Особенности поведения искусственных каменных материалов при нагревании

Поскольку бетон является композиционным материалом, его поведение при нагреве зависит от поведения цементного камня, заполнителя и их взаимодействия. Одна из особенностей - химическое соединение при нагреве до 200 оС гидроксида кальция с кремнеземом кварцевого песка (этому соответствуют условия, аналогичные тем, что создают в автоклаве для бысрого твердения бетона: повышенное давление, температура, влажность воздуха). В результате такого такого соединения образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция. Кроме того, при этих же условиях происходит дополнительная гидратация клинкерных минералов цументного камня. Все это способствует некоторому повышению прочности.

При нагреве бетона выше 200 оС возникают противоположно направленные деформации претерпевающего усадка вяжущего и расширяющегося заполнителя, что снижает прочность бетона наряду с деструктивными процессами, происходящими в вяжущем и заполнителе. Расширяющаяся влага при температурах от 20 до 100 оС давит на стенки пор и фазовый переход воды в пар также повышает давление в порах бетона, что приводит к возникновению напряженного состояния, снижающего прочность. По мере удаления свободной воды прочность может возрастать. При прогреве образцов бетона, заранее высушенных в сушильном шкафу при температуре 105…110 оС до постоянной массы, физически связанная вода отсутствует, поэтому такого резкого снижения прочности в начале нагрева не наблюдается.

При остывании бетона после нагрева прочность, как правило, практически соответствует прочности при той максимальной температуре, до которой образцы были нагреты. У отдельных видов бетона она несколько снижается при остывании за счет более длительного нахождения материала в нагретом состоянии, что способствовало более глубокому протеканию в нем негативных процессов.

Деформативность бетона по мере прогрева увеличивается за счет увеличения его пластичности.

Чем выше относительная нагрузка на образец, тем при меньшей критической температуре он разрушится. По этой зависимости исследователи делают вывод, что с увеличением температуры прочность бетона падает при испытании в напряженном состоянии.

Кроме того, строительные конструкции из тяжелого бетона (железобетона) склонны к взрывообразному разрушению при пожаре. Это явление наблюдается у конструкций, материал которых имеет влагосодержание выше критической величины при интенсивном подъеме температуры при пожаре. Чем плотнее бетон, тем ниже его паропроницаемость, больше микропор, тем он более склонен к возникновению такого явления, несмотря на более высокую прочность. Легкие и ячеистые бетоны с объемной массой ниже 1200 кг/м3 не склонны к взрывообразному разрушению.

Спецификой поведения легких и ячеистых бетонов, в отличие от поведения тяжелых бетонов при пожаре, является более длительное время прогрева вследствие их низкой теплопроводности.

Древесина, ее пожарная опасность, способы огнезащиты и оценка их эффективности

Физическое строение древесины:

Заболонь.

Сердцевина.

Зависимость объемной массы от породы древесины

№Порода древесиныВеличина влагосодержания1.Хвойныелиственница, сосна,650кедр, пихта, ель5002.Твердые лиственныедуб, береза, клен, ясень, бук, акация, вязь7003.Мягкие лиственныеосина, тополь, ольха, липа500

Продукты разложения древесины:

35% - уголь;

45% - жидкий дистиллят;

20% - газообразные вещества.

Поведение древесины при нагреве в условиях пожара:

°С - начинается разложение древесины, сопровождающееся выделением летучих веществ, что можно обнаружить по характерному запаху.

150°С - происходит выделение негорючих продуктов разложения (вода - Н2О, углекислый газ - СО2), что сопровождается изменением цветы древесины (она желтеет).

200°С - древесина начинает обугливаться, приобретая коричневую окраску. Газы, выделяющиеся при этом, являются горючими и состоят в основном из окиси углерода - СО, водорода - Н2 и паров органических веществ.

250-300°С - происходит воспламенение продуктов разложения древесины.

Идеальная схема разложения древесины:

Зависимость массовой скорости выгорания деревянных брусков от площади поперечного сечения.

Зависимость массовой скорости выгорания древесины от объемной массы 1. r0=350 кг/м3; 2. r0=540 кг/м3; 3. r0=620 кг/м3.

Способы огнезащиты древесины

Термоизолирующие одежды (мокрая штукатурка; покрытие негорючими материалами; покрытие вспучивающимися красками);

Огнезащитные краски (фосфатные покрытия; краска МФК; краска СК-Л);

Огнезащитные обмазки (суперфосфатная обмазка; известково-глино-солевая обмазка (ИГС));

Пропиточные составы (глубокая пропитка древесины: раствором антипиренов под давлением; в горячехолодных ваннах).

Заключение

Чтобы здание выполняло свое назначение и было долговечным, необходимо правильно выбрать материалы, как конструкционные, так и отделочные. Нужно хорошо знать свойства материалов, камень это, металл или дерево, каждый из них имеет свои особенности поведения в условиях пожара. В наше время мы имеем достаточно хорошую информацию о каждом материале и к его выбору нужно подходить очень серьезно и обдуманно, с точки зрения безопасности.

Список литературы

1.Гайдаров Л.Э. Строительные материалы [Текст] / Л.Э. Гайдаров. - М.: Техника, 2007. - 367 с.

2.Грызин А.А. Задания, сооружения и их устойчивость при пожаре [Текст] / А.А. Грызин. - М.: Проспект, 2008. - 241 с.

.Лахтин Ю.M. Материаловедение [Текст]: учебник для высших технических учебных заведений / Ю.М. Лахтин - М.: Машиностроение, 1999. - 528 с.

.Романов А.Л. Свойства строительных материалов и оценка их качества [Текст] / А.Л. Романов. - М.: Мир книги, 2009. - 201 с.

5.СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений, п. 5 Пожарно-техническая классификация . Строительные материалы.

Зенков Н.И. Строительные материалы и их поведение в условиях пожара. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1974. - 176 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

В соответствии со СниП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» пожарная опасность строительных материалов характеризуется следующими показателями:

горючестью;

воспламеняемостью;

распространением пламени по поверхности;

дымообразующей способностью;

токсичностью продуктов горения.

По горючести строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

Г1 – слабогорючие;

Г2 – умеренногорючие;

Г3 – нормальногорючие;

Г4 – сильногорючие.

По воспламеняемости горючие строительные материалы подразделяются на три группы:

81 – трудновоспламеняемые;

82 – умеренновоспламеняемые;

83 – легковоспламеняемые.

По распространению пламени по поверхности горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

РП1 – нераспространяющие пламя;

РП2 – слабораспространяющие пламя;

РП3 – умереннораспространяющие пламя;

РП4 – сильнораспространяющие пламя.

Группа строительных материалов по распространению пламени устанавливается только для поверхностных слоев кровли и полов (в том числе для ковровых покрытий).

По дымообразующей способности горючие строительные материалы подразделяются на три группы:

Д1 – с малой дымообразующей способностью;

Д2 – с умеренной дымообразующей способностью;

Д3 – с высокой дымообразующей способностью;

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

Т1 – малоопасные;

Т2 – умеренноопасные;

Т3 – высокоопасные;

Т4 – чрезвычайно опасные.

Условия пожаровзрывоопасности при использовании веществ и материалов

Для обеспечения пожаровзрывобезопасности процессов производства, переработки, хранения и транспортирования веществ и материалов необходимо данные о показателях пожаровзрывоопасности веществ и материалов использовать с коэффициентами безопасности, приведенными в табл. 3

Способ предотвращения пожара, взрыва	Регламентируемый параметр	Условия пожаровзрывобезопасности
Предотвращение образования горючей среды


Ограничение воспламеняемости и горючести веществ и материалов	Горючесть вещества (материала)	Горючесть вещества (материала) не должна быть более регламентированной
Предотвращение образования в
горючей среде (или внесения в
нее) источников зажигания

Воспроизводимость метода определения показателя пожарной опасности при доверительной вероятности 95%;

Безопасная температура, °С;

Допустимая температура вспышки, °С;

Температура вспышки в закрытом тигле, °С;

Важнейшим качеством применяемого в строительстве материала является его горючесть. Горючесть — это свойство материала противостоять воздействию пламени. Поэтому законодательно определены пять групп горючести. Четыре группы горючих материалов и одна негорючая. В Федеральном законе № 123 они определены аббревиатурами: Г1, Г2, Г3, Г4 и НГ. Где НГ расшифровывается как негорючая.

Главный индикатор при определении группы горючести конкретного материала — это время горения. Чем дольше может выстоять материал, тем ниже группа горючести. Время горения не единственный индикатор. Также, при огневых испытаниях будут оцениваться взаимодействие материала с пламенем, будет ли он поддерживать горение и в какой степени.

Группа горючести неразрывна связана с другими параметрами огнестойкости материала, такими как воспламеняемость, выделение токсичных веществ и другими. Все вместе показатели огнестойкости позволяют судить о классе горючести. То есть группа горючести — это один из индикаторов присвоения класса горючести, она ему предшествует. Давайте подробнее разберем элементы оценки огнестойкости материала.

Все вещества в природе подразделяются на . Перечислим их:

Негорючие. Это вещества, которые сами по себе не могут гореть в воздушной среде. Но даже они могут при взаимодействии с другими средами быть источниками образования горючих продуктов. Например, взаимодействуя с кислородом воздуха, друг с другом или с водой.
Трудносгораемые. Трудно горючие строительные материалы лишь при воздействии на них источника воспламенения способны возгораться. Дальнейшее их горение при прекращении действия источника воспламенения происходить самостоятельно не может, они гаснут.
Сгораемые. Горючие (сгораемые) строительные материалы определяются, как способные возгораться без постороннего источника воспламенения. Тем более, они быстро воспламеняются, если такой источник имеется. Материалы этого класса продолжают гореть и после исчезновения источника зажигания.

Предпочтительнее использование в строительстве негорючих материалов, но далеко не все широко используемые строительные технологии могут основываться на использовании изделий, которые могут обладать таким замечательным свойством. Точнее, таких технологий практически нет.

К противопожарным характеристикам строительных материалов также относятся:

горючесть;
воспламеняемость;
способность выделять токсины при нагреве и горении;
интенсивность образования дыма при высоких температурах.

Группы горючести

Склонность строительных материалов к горению обозначается символами Г1, Г2, Г3 и Г4. Этот ряд начинает группа горючести слабо горючих веществ, обозначенных символом Г1. Заканчивается ряд группой сильно горючих Г4. Между ними располагается группа материалов Г2 и Г3, которые являются умеренно горючими и нормально горючими. Эти материалы, включая и группу слабо горючих Г1, в основном и используются в строительных технологиях.

Группа горючести Г1 показывает, что это вещество или материал могут выделять дымовые газы, нагретые не выше 135 градусов по шкале Цельсия и самостоятельно, без внешнего запального действия, гореть не способны (негорючие вещества).

Для полностью негорючих строительных материалов характеристики пожарной безопасности не исследуются и нормы для них не устанавливаются.

Конечно, группа материалов Г4 также находит своё применение, но в силу большой склонности к горению, требует соблюдения дополнительных противопожарных мер. В качестве примера таких дополнительных мер, может выступать поэтажная противопожарная отсечка из стали внутри конструкции вентфасада, если была применена ветрозащитная мембрана с группой горючести Г4, то есть горючая. В таком случае отсечка призвана купировать пламя внутри вент зазора в рамках одного этажа.

Применение в строительстве

Применение материалов при сооружении зданий зависит от степени огнестойкости этих зданий.

Основная классификация строительных конструкций по классам пожарной безопасности выглядит так:

Чтобы определить, материалы какой горючести допустимы в строительстве конкретного объекта, нужно знать класс пожарной опасности этого объекта и группы горючести используемых стройматериалов. Класс пожарной опасности объекта устанавливается в зависимости от пожароопасности тех технологических процессов, которые будут происходить в этом здании.

Например, для строительства зданий детских садов, школ, больниц или домов престарелых допускаются материалы лишь и группы горючести НГ.

В пожароопасных зданиях с огнестойкостью третьего уровня, малопожарных К1 и умереннопожарных К2 не разрешается выполнять внешнюю облицовку стен и фундамента из горючих и трудногорючих материалов.

Для ненесущих стен и светопрозрачных перегородок могут быть использованы материалы без дополнительных испытаний пожароопасности:

конструкции из негорючих материалов – К0;
конструкции из материалов группы Г4 – К3.

Любые строительные сооружения не должны распространять скрытое горение. В перегородках стен, местах их соединения не должны присутствовать пустоты, которые отделены одна от другой сплошными заполнениями из горючих материалов.