Что необходимо для начала процесса горения

Условия возникновения горения как основа пожарной безопасности

Условия возникновения горения необходимо изучать и знать как самим пожарным так и обычному человеку. Ведь знание основ возникновения и распространение огня дает большое преимущество во время тушения различных классов пожара.

Огонь и человек

Огонь это неотъемлемая часть жизнедеятельности человека, огонь сопровождает человека на всем пути его развития. Умение человека пользоваться огнем, добывать его, стремительно увеличило возможности человечества в много раз. Возможность человека добывать и контролировать огонь дало ему возможности обеспечить хранение продуктов питания от порчи, осуществлять обогрев жилища, добычу метала.

Огонь сделал возможным расселение рода людского по всем уголкам планеты Земля, дал возможность запустить пароходы, железную дорогу и отправить человека в космос. Овладение огнем было необходимым фактором для возникновения и жизни семьи. Умение пользоваться огнем дало человеку чувства независимости от циклического изменения тепла и холода, света и темноты.

В то же время всем известный пагубное влияние природного действия огня на человека и среду его обитания Не контролируемое горение способно вызвать значительные разрушительные, а также смертоносные последствия к таким не посредственным проявлениям огненной стихии принадлежат пожары.

Что такое пожар?

Пожар – это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Более детальная информация в материале:

Жизнедеятельность человека всегда будет сопровождаться не контролируемым горением – то есть пожарами. Развитие пожара за своими масштабами может зацепить не только национальные интересы страны, но и международные интересы.

Как пример таких пожаров которые вылились в глобальные чрезвычайные происшествия может служить катастрофа на Чернобыльской АЭС, длительные пожары нефтедобывающих комплексов Ирака и как результат войны в Персидском заливе, пожары больших лесных массивов в США, Греции и др. странах Земного шара.

Каждый год на нашей планете возникает приблизительно 7 миллионов пожаров!

Условия возникновения пожара

Основной задачей при обеспечении пожарной безопасности является устранение условий возникновения пожара (горения) и минимизация его последствий. Пожар возникает при одновременном наличии трех основных условий:

Рис. 1. Необходимые условия возникновения пожара.

Горючее вещество вместе с окислителем образуют горючую смесь которой для зажигание не хватает только источника зажигания которым может служить как маленькая искорка так и обычное пламя.

Стоит запомнить вышеприведенный “треугольник огня”, потому что на нем базируются основные направления предупреждения пожаров и способы пожаротушения. Исходя из рис.1. удаление одного из элементов сделает невозможным последующие возникновение горение и как следствие последующие развитие пожара.

Профилактика возникновения пожара

Профилактика предотвращение пожара осуществляется за счет предотвращения образования горючей среды как в технологических процессах так и в хозяйственной деятельности человека в целом.

Основными причинами пожаров является:

В следствии вышеизложенных причин ежегодно возникают приблизительно 92% от общего количества пожаров в государстве. Давно известная истина, что пожар легче предупредить, чем потом ее тушить, является актуальной постоянно.

Исходя из этого обеспечение пожарной безопасности является неотъемлемой частью предпринимательской, промышленной деятельности работников предприятий, должностных лиц учебных учреждений, правительственных организаций и частных предпринимателей.

Не достаточное обеспечение пожарной безопасности, а именно обеспечении ее на низком уровне повышает вероятность возникновения пожара, это вызывает соответствующие действия со стороны органов государственного пожарного надзора, действие которых могут достаточно негативно повлиять, в частности, на ведение малого бизнеса.

Со стороны государственного пожарного надзора могут последовать следующие правомерные действия такие как: отказать в выдаче разрешения на начало работы или аренду помещений, штрафы за нарушение правил пожарной безопасности, приостановка эксплуатации помещений, сооружений, оборудования, объектов, и т. д.

Поэтому необходимо знать хотя бы основные требования, организационно-инженерно-технические мероприятия, по обеспечению пожарной безопасности на объектах, в частности те, от которых непосредственно зависит безопасность людей, собственности и личного имущества.

Обращаясь к основному документу любого пожарного инспектора, а именно Правилам пожарной безопасности можно сказать что основными организационными мероприятиями по обеспечению пожарной безопасности являются:

Источник

Условия, необходимые для горения.

Известно, что для возникновения горения необходимо наличие:
1. Горючего вещества
2. Окислителя
3. Источника зажигания (энергетический импульс)
Эти три составляющие часто называют треугольником пожара. Если исключить одну из них, то горение возникнуть не может. Это важнейшее свойство треугольника используется на практике для предотвращения и тушения пожаров.

Воздух и горючее вещество составляют систему, способную гореть, а температурные условия обуславливают возможность самовоспламенения и горения системы.

Наибольшая скорость горения получается при горении вещества в чистом кислороде, наименьшая (прекращение горения) – при содержании 14–15% кислорода.

Горение веществ может происходить за счет кислорода, находящегося в составе других веществ, способных легко его отдавать. Такие вещества называются окислителями. Приведем наиболее известные окислители.

· Бертолетова соль (KClO₃).

В составе окислителей содержится кислород, который может быть выделен путем разложения соли, например:

Разложение окислителей происходит при нагревании, а некоторых из них даже под воздействием сильного удара.

2. Продукты горения. Полное и неполное сгорание. Экологические аспекты процессов горения.

В процессе горения образуются продукты сгорания. Состав usшвисит от горящего вещества и условий горения. Продукты сгорания, за исключением окиси углерода, гореть не способны.

Дым, образующийся при горении органических веществ, содержит твердые частицы и газообразные продукты (углекислый газ, окись углерода, азот, сернистый газ и другие). В зависи­мости от состава веществ и условий их горения получается различный по содержанию дым. Дымы, образующиеся при горении разных веществ, отличаются не только составом, но цветом и запахом. По цвету дыма можно определить, какое вещество горит, хотя цвет дыма изменяется в зависимости от условий трения. При горении древесины дым имеет серовато-черный пнет; бумаги, сена, соломы — беловато-желтый; ткани и хлоп­ка— бурый; нефтепродуктов — черный и т. д.

Продукты горения – это газообразные, жидкие или твердые вещества, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и от условий его горения. Органические и неорганические горючие вещества состоят, главным образом, из углерода, кислорода, водорода, серы, фосфора и азота. Из них углерод, водород, сера и фосфор способны окисляться при температуре горения и образовывать продукты горения: СО, CO₂, SO₂, P₂O₅. Азот при температуре горения не окисляется и выделяется в свободном состоянии, а кислород расходуется на окисление горючих элементов вещества. Все указанные продукты сгорания (за исключение окиси углерода СО) гореть в дальнейшем больше не способны. Они образуются при полном сгорании, то есть при горении, которое протекает при доступе достаточного количества воздуха и при высокой температуре.

Углекислый газ или двуокись углерода (СО₂) – продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4.5%, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни.

Оксид углеродаили угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен.

Сернистый газ (SO₂) – продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом.

ДымПри горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым – дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты – окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Экологические аспекты процессов горения.Применение природного газа позволяет уменьшить загрязнение атмосферы оксидам серы, твердыми частицами и окисью углерода, однако в атмосферу поступает большое количество оксидов азота, окиси углерода и канцерогенных веществ (3,4-бенз(о)перен). Правильная организация горения, выбор рациональных способов сжигания позволяет свести к минимуму образование вредных веществ и выделение их в воздушный бассейн. Использование природного газа позволяет вести не только пассивную, но и активную борьбу за чистоту воздуха: использование установок для дожигания, использование выбросных газов для подачи в газовый горелки вместо соответствующего количества воздуха.

Экологические проблемы горения. Задача – не навредить при сжигании топлив. Негативные проявления:

-Техногенное тепловыделение соизмеримо с компонентами теплового баланса атмосферы;

— Акустический шум турбулентных пламен при работе авиационных и ракетных двигателей – загрязнитель окружающей среды.

— Выброс вредных продуктов сгорания – окислов азота, окислов металлов, угарного газа (при высоких Тг), окислов серы, канцерогенных веществ – продуктов неполного пиролиза органических горючих, сажи, углекислого газа (при низких Тг) – является причиной: изменения оптических свойств атмосферы и уменьшения потока солнечного излучения, возникновения кислотных дождей, усиления «парникового эффекта», разрушения озонового слоя Земли, негативного воздействия на флору и фауну, здания и конструкции. Общий итог : глобальное потепление, климатические катастрофы (циклоны, бураны, смерчи, цунами, наводнения, засухи, сходы лавин, сели)..

3. Уравнения горения веществ в кислороде и на воздухе, методика их составления. Термодинамика процессов горения. Тепловые эффекты реакций горения.

Общее уравнение реакции горения любого углеводорода
C_mH_n + (m + n/4) O₂ = mCO₂ + (n/2) Н₂O + Q (8.1)
где m, n — число атомов углерода и водорода в молекуле; Q — тепловой эффект реакции, или теплота сгорания.

Итог единичного цикла:
2СН₄ + 4О₂ —› 2СО₂ + 4Н₂О

Термодинамика горения

Исходный состав горючей смеси характеризуется молярными или массовыми долями компонентов и начальными давлением и температурой. Если состав смеси подобран так, что при её сгорании и горючее, и окислитель полностью преобразуются в продукты реакции, то такая смесь называется стехиометрической. Смеси с избытком топлива называются богатыми, а с недостатком топлива — бедными. Степень отклонения состава смеси от стехиометрического характеризуется коэффициентом избытка топлива (англ. equivalenceratio) [35] :

где Y_F и Y_O — массовые доли топлива и окислителя соответственно, а (Y_F/Y_O)_st — их отношение в стехиометрической смеси. В русскоязычной литературе используется также коэффициент избытка окислителя (или воздуха), обратный коэффициенту избытка топлива.

Адиабатическая температура горения смесей CH₄ с воздухом в зависимости от коэффициента избытка топлива. P = 1 бар, T₀ = 298,15 K.

Если горение происходит адиабатически при постоянном объёме, то сохраняется полная внутренняя энергия системы, если же при постоянном давлении — то энтальпия системы. На практике условия адиабатического горения приближённо реализуются в свободно распространяющемся пламени (без учёта теплопотерь излучением) и в других случаях, когда потерями тепла из зоны реакции можно пренебречь, например, в камерах сгорания мощных газотурбинных установок или ракетных двигателей.

Термодинамический расчёт позволяет определить равновесный состав и температуру продуктов, но не даёт никакой информации о том, с какой скоростью система приближается к равновесному состоянию. Полное описание горения требует знания механизма и кинетики реакций и условий тепло- и массообмена с окружающей средой.

4. Типы пламени и скорость горения. Теории горения: тепловая, цепная, диффузионная.

В общем случае скорость горения зависит от скорости смешения исходных компонентов в зоне прогрева и зоне реакции (для гетерогенных систем), от скорости химических реакций между компонентами, от скорости передачи тепла и активных частиц из зоны реакции к исходной системе. Нормальная скорость горения (и тем более форма фронта горения) зависит от условий течения свежей смеси и продуктов горения (особенно при горении в двигателях).

Поэтому в теории горения рассматривается несколько основных типов пламен. Они неодинаковы по своему научному и практическому значению и степени изученности. Неодинаковы параметры, представляющие наибольший интерес для данного типа пламени. Существенно отличается подход к теоретическому рассмотрению каждого типа пламени. Некоторые различия имеются и в экспериментальных методах.

Перечислим наиболее важные для теории горения типы пламен:

1) ламинарное пламя в гомогенной газовой смеси. К этому же типу относится пламя при горении летучих взрывчатых веществ;

2) ламинарное диффузионное пламя при горении струи горючего газа в окислительной атмосфере. К этому типу примыкает пламя при диффузионном горении жидкого горючего, налитого в цилиндрический сосуд, и т. п.;

3) пламя при горении капли жидкого горючего или частицы твердого горючего в окислительной атмосфере;

4) турбулентные пламена в гомогенных или в предварительно не смешанных газовых смесях;

5) пламя при горении нелетучих взрывчатых веществ, порохов и т. д. в тех случаях, когда существенную роль играет реакция в конденсированной фазе.

Коротко рассмотрим некоторые характеристики основных типов пламен в той мере, в какой это полезно для понимания закономерностей горения конденсированных смесей.

Для гомогенных конденсированных систем чаще всего измеряется скорость горения цилиндрических зарядов, горящих с торца, причем фронт горения полагается плоским (опыт показывает, что в большинстве случаев при наличии надлежащей оболочки это допущение справедливо, и искажения наблюдаются лишь на краях заряда). К тому же для твердых веществ (и достаточно вязких жидких веществ) исходное (твердое или жидкое) вещество неподвижно во время горения. Поэтому в данном случае нормальная скорость горения просто равна видимой скорости пламени (в лабораторной системе координат) и постоянна в различных точках заряда.

Источник

Тема 5. Горение веществ и материалов, общие сведения о горении, показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов

Вопрос №1. Общие сведения о процессе горения. Основные понятия и определения.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и свечением. Окислителем чаще всего является кислород воздуха, иногда – другие химические элементы: хлор, фтор и др.

Для возникновения процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Горючим называется вещество Нажмите для перехода на ПожВики (материал, смесь, конструкция), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Под источником зажигания понимают горячее или раскаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточной для возникновения горения других веществ (пламя, искры, раскаленные предметы, выделяемая при трении теплота и др.).

Необходимым и достаточным условием для горения при пожаре обычно представляют в виде «классического треугольника пожара» (рис. 1): горючее – окислитель – источник воспламенения. Устранив одно из слагаемых треугольника, снижается вероятность возникновения пожара.

Рис. 1 Классический треугольник пожара.

Горение бывает полное и неполное. Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14 %), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.). При недостаточном содержании кислорода (менее 10 %) происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т. п.).

Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Пожар следует отличать от сжигания, представляющего собой контролируемое горение внутри или вне специального очага.

Взрыв – это быстрое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся образованием большого количества сжатых газов, под давлением которых могут происходить разрушения. Горючие газообразные продукты взрыва, соприкасаясь с воздухом, часто воспламеняются, что обычно приводит к пожару, усугубляющему негативные последствия взрыва.

Детонационное горение возникает во взрывоопасной среде при прохождении по ней достаточно сильной ударной волны. При ударном сжатии температура газа может повыситься до температуры самовоспламенения. Происходит химическая реакция. Часть выделившейся теплоты затрачивается на энергетическое развитие и усиление ударной волны, поэтому она перемещается по горючей смеси не ослабевая. Такой комплекс, представляющий собой ударную волну и зону химической реакции, называют детонационной волной, а само явление – детонацией. Детонационное горение вызывает сильные разрушения и поэтому представляет большую опасность при образовании горючих газовых систем.

Следует различать термины «самовозгорание» и «самовоспламенение».

Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к горению вещества, материала или смеси в отсутствие источника зажигания. Оно может быть тепловое, химическое и микробиологическое.

Самовоспламенение представляет собой самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура самовоспламенения большинства горючих жидкостей находится в пределах 250. 700 °С (исключения: сероуглерод – 112…150 °С, серный эфир – 175. 205 °С), а твердых горючих веществ – 150. 700 °С, хотя, например, целлулоид способен самовоспламеняться уже при температуре 141 °С.

Вопрос №2. Показатели, характеризующие взрывопожароопасные свойства веществ и материалов.

Изучение взрывопожароопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:

Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл. 1.

Показатели и их применяемость для характеристики

взрывопожароопасных свойств веществ и материалов

Концентрационные пределы воспламенения

Условия теплового самовозгорания

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами

Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов

(Знак «+» обозначает применяемость, знак «—» неприменяемость показателя).

Температура самонагревания – самая низкая температура вещества, при которой самопроизвольный процесс его нагревания не приводит к тлению или пламенному горению.

Безопасной температурой длительного нагрева вещества считают температуру, не превышающую 90% температуры самонагревания.

Коэффициент дымообразования – показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

Различают 3 группы материалов по дымообразующей способности (табл. 2).

Группы материалов по дымообразующей способности

Группы материалов по дымообразующей способности

Коэффициент дымообразования, м 2 /кг (м 3 /кг)

до 50 вкл. (до 10 вкл.)

свыше 50 до 500 вкл. (св. 10 до 100 вкл.)

свыше 500 (свыше 100)

Примеры дымообразующей способности строительных материалов при тлении (горении), м 3 /кг:

Древесное волокно (береза, осина) — 62.

Декоративный бумажно-слоистый пластик — 75.

Фанера марки ФСФ — 140.

ДВП, облицованная пластиком — 170.

Классификация материалов приведена в таблице 3:

Показатели токсичности веществ и материалов

при времени экспозиции, мин

* Для материалов чрезвычайно опасных по токсичности масса не превышает 25 грамм, чтобы создать смертельную концентрацию в объеме 1 м 3 за время 5 мин. Соответственно, за время 15 мин — до 17; 30 мин — до 13; 60 мин — до 10 грамм.

Нижний (верхний) концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Температура тления — температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

Негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрыво-опасными (например, окислители или вещества, выделяющие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом).

Трудногорючие (трудносгораемые) — вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие (сгораемые) — вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие жидкости (ГЖ) с Т_всп Вопрос №3. Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности.

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

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:

3) способность распространения пламени по поверхности;

4) дымообразующая способность;

5) токсичность продуктов горения.

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

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 (Г3), 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.

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 Нажмите для перехода на ПожВики (В3), 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 (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.

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.

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы (см. табл. 3):

2) умеренноопасные (Т2);

3) высокоопасные (Т3);

4) чрезвычайно опасные (Т4).

Вопрос №4. Огнестойкость строительных конструкций и способы их огнезащиты.

Для строительных конструкций, а также зданий или сооружений важным фактором является огнестойкость. Огнестойкость – это способность строительных конструкций сохранять свои рабочие функции под действием высоких температур пожара. Огнестойкость зданий и сооружений делят на пять степеней (I, II, III, IV и V), которым должны соответствовать пределы огнестойкости строительных конструкций и пределы распространения огня по ним (табл. 4).

Классификация зданий и пожарных отсеков по конструктивной пожарной опасности

Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее

Несущие элементы здания

Наруж-ные не-несущие стены

(в т.ч. чердачные и над подвалами)

Элементы бесчердачных покрытий

Настилы (в том числе с утеплите-лем)

Фермы, балки, прогоны

Марши и площадки лестниц

Огнестойкость строительных конструкций характеризуется пределом огнестойкости «П». Под пределом огнестойкости понимают время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность. Потеря несущей способности означает обрушение строительной конструкции при пожаре. Потеря ограждающей способности означает прогрев конструкции при пожаре до температур, превышение которых может вызвать самовоспламенение веществ, находящихся в смежных помещениях, или образование в конструкции трещин, через которые могут проникать в соседние помещения продукты горения.

Нормируемые признаки предельных состояний строительных конструкций [6]:

потеря несущей способности (R);

потеря целостности (Е);

потеря теплоизолирующей способности (I).

Различают фактический и требуемый предел огнестойкости. Требуемая огнестойкость – тот минимальный предел огнестойкости Птр, которым должна обладать соответствующая строительная конструкция, чтобы удовлетворить требованиям пожарной безопасности. Значения требуемых пределов огнестойкости определяют опытным путем. Фактический предел огнестойкости Пф запроектированных или уже функционирующих конструкций определяют расчетным путем.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на четыре класса [6]:

Поведение железобетонных конструкций при действии высоких температур различно для разных типов конструкций. Предел огнестойкости центрально сжатых железобетонных колонн с гибкой арматурой зависит от сечения колонн, теплотехнических показателей материала колонн, коэффициента изменения прочности бетона при действии высоких температур. Поэтому при необходимости увеличения пределов огнестойкости колонн рекомендуют увеличение сечения, выбор бетона с меньшим коэффициентом температуропроводности, снижение нагрузки на колонну, выбор бетона с более высокой критической температурой, что достигается подбором вяжущих веществ и соответствующих заполнителей для бетонов или применением жаростойких бетонов.

Повышение пределов огнестойкости свободно опертых плит и балок может быть достигнуто путем увеличения толщины защитного слоя бетона, снижения его температуропроводности, нанесения штукатурок или облицовок из малотеплопроводных материалов, уменьшения нагрузки и выбора арматуры с более высокой критической температурой.

Опыты и наблюдения на пожарах показали, что огнестойкость стальных несущих конструкций незначительна, они в основном под действием высоких температур теряют устойчивость. Предел огнестойкости металлических конструкций ограничивается несколькими минутами и зависит от их сечения и температуры пожара. Особенно неблагоприятные условия работы для металлических конструкций при пожаре создаются в тех случаях, когда они находятся в сочетании с горючими материалами, например деревянные прогоны и обрешетки, горючая кровля, заполнение перекрытий горючими материалами. Такое сочетание вызывает быстрое распространение пожара на значительной площади.

Увеличение огнестойкости металлических конструкций осуществляют с помощью технических и проектных решений. К техническим решениям, замедляющим нагрев конструкций до критических температур, относят применение штукатурки, облицовки вспучивающихся красок (рис. 2). Использование вспучивающихся красок очень выгодно. Окраска слоем 2,5. 3 мм по огнезащитному эффекту равноценна штукатурке или облицовочным плитам толщиной 2,5. 3 см.

Рис. 2. Огнезащита стальных конструкций с применением вспучивающихся красок.

В качестве строительного материала широко применяется древесина. Чтобы предотвратить ее воспламенение, необходимы защитные меры. Древесина, предварительно обработанная защитными средствами, подвергаясь действию огня, будет разлагаться, но не воспламеняется. Вследствие этого горение открытым пламенем не будет возникать и распространяться от действия внешнего источника огня. Кроме общеизвестной и широко применяемой для строительных деревянных конструкций облицовки (штукатурки) обработка древесины может осуществляться с помощью обмазки, окраски, пропитки и минерализации.

Обработка древесины окраской состоит в том, что на поверхность древесины наносят плотный слой обмазки или краски, приготовленной из таких веществ, которые сами по себе не горят, достаточно долго не разрушаются в огне и малотеплопроводны.

Обработка древесины пропитыванием огнезащитными веществами — антипиренами более эффективно защищает от загорания, чем окраска. Но этот способ огнезащитной обработки более дорог и трудоемок.

Источник