Румынская Е.И., Кузьменков М.И. - Легкие жаростойкие бетоны для огнезащиты стальных строительных конструкций

Румынская Е.И., Кузьменков М.И.


Аннотация

Актуальность проблемы обусловлена существующими в Республике Беларусь тенденциями роста социальных и экономических потерь от пожаров. По данным [1], за последние 25 лет количество пожаров в стране утроилось, гибель людей возросла в 4 раза, а потери от этого достигли 1% ВВП. Согласно статистике МЧС в Республике Беларусь за 2014 г. произошло 5222 пожаров строений. Одними из наименее пожарозащищенных строительных элементов являются стальные несущие конструкции. Для большинства сталей критическая температура принята равной 500°С, а после ее достижения происходят деформации строительных конструкций и практически мгновенное их разрушение [2]. Для надежной огнезащиты стальных конструкций требуются материалы 1-й группы огнестойкости, способные обеспечивать при огневом воздействии до 1100°С их теплоизоляцию в течение 150 минут [3, 4]. Основными компонентами средств огнезащиты, обусловливающими их свойства, являются, безусловно, вяжущие вещества. Именно они создают огнезащитный материал, определяют его главные физико-химические и эксплуатационные свойства, т. е. обеспечивают его огнестойкость, адгезию к подложке, долговечность и др. Кроме этого, для придания огнезащитным составам огнестойкости в них вводят следующие наполнители и модифицирующие добавки [5–7], препятствующие действию теплового потока на защищаемую конструкцию и сохраняющие свои свойства при огневом воздействии:
– тугоплавкие компоненты, способные сохранять свои свойства при высоких температурах;
– вспучивающиеся или вспученные вещества, способные теплоизолировать конструкцию;
– компоненты, содержащие в своем составе химически связанную воду;
– антипирены: легкоплавкие соли борной, фосфорной и кремниевой кислот и/или вещества, при нагревании разлагающиеся с выделением газов, не поддерживающих горение. При разложении антипиренов часть тепла расходуется на подавление эндотермического процесса, что повышает температуру воспламенения. Выделяющиеся при этом негорючие газы препятствуют распространению пламени. В настоящее время в СНГ производятся и применяются различные виды огнезащитных материалов, изготавливаемых на основе органических и неорганических вяжущих, наполнителей и модифицирующих добавок. Применяемые огнезащитные материалы различаются по степени огнестойкости, стоимости, эксплуатационным свойствам, а также характеризуются следующими достоинствами и недостатками:
– вспучивающиеся покрытия на основе органических связующих [8, 9] технологичны, обладают высокими архитектурно-декоративными и техническими характеристиками. Однако они обеспечивают повышение предела огнестойкости конструкций только до 60 минут, а продукты горения таких покрытий токсичны и могут привести к массовому удушью людей в случае пожара.
– огнезащитные составы на основе жидкого стекла могут использоваться в помещениях с относительной влажностью не более 60%, что исключает их применение вне помещений. В то же время огнезащита многих технических сооружений снаружи еще более востребована, чем внутренняя защита. Кроме того, они имеют короткие сроки хранения, являются менее технологичными, хрупкими, характеризуются низкой адгезией, недостаточной климатической стабильностью и долговечностью. Со временем такие составы в затвердевшем состоянии из-за карбонизации покрываются белесым налетом и трещинами, что ухудшает декоративные и эксплуатационные свойства обработанных поверхностей.
– огнезащитные средства на основе фосфатных связующих и цементов [10, 11], сохраняют свои свойства при воздействии температурных нагрузок до 1600°С, обладают пределами огнестойкости не менее 150 минут, являются водостойкими, что позволяет их использовать как для внутренних, так и для наружных работ. Следует отметить, что в настоящее время фосфатные материалы на территории СНГ недостаточно распространены. Однако они нашли широкое промышленное применение за рубежом, особенно в таких странах, как США, Китай, Япония, что подтверждается многочисленными патентами и публикациями [7–13]. На основе проведенного анализа огнезащитных средств, представленных на строительном рынке страны, можно заключить, что в строительном комплексе Республики Беларусь существует проблема отсутствия огнезащитных материалов отечественного производства, способных обеспечить для несущих металлоконструкций предел огнестойкости 150 минут. Поэтому целью исследования и явилась разработка, используя сырьевые ресурсы страны, доступных и эффективных огнезащитных материалов 1-й группы огнестойкости.

Ключевые слова: легкие бетоны, огнезащита, стальные строительные конструкции, термохимические превращения, фосфатные цементы

Полный текст статьи: PDF.968Kb


Список использованных источников

  1. Пожарная безопасность строительства : Г. И. Касперов [и др.] курс лекций. – Минск : КИИ МЧС Республики Беларусь, 2007. – 266 с.
  2. Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Огнезащитные средства для стальных конструкций. Общиетребования. Методы определения огнезащитной эффективности: НПБ 12–2000. – Введ. 01.03.2000. – Минск : КИИ МЧСРеспублики Беларусь, 2000. – 9 с.
  3. Страхов, В. Огнезащита строительных конструкций: современные средства и методы оптимального проектирования / В. Страхов, А. Гаращенко // Строительные материалы. – 2002. – № 6. – C. 2-5.
  4. Филимонов, В. П. Тенденция развития рынка материалов для пассивной огнезащиты / В. П. Филимонов // Пожаро-взрывобезопасность. – 2003. – № 4. – С. 49-55.
  5. Иванова, Н. М. Новые огнезащитные покрытия / Н. М. Иванова [и др.] // Строительные материалы. – 1998. – № 12. – C. 12.
  6. Пат. 2084476 Российская Федерация. МПК C08L027/18 C08K013/02 C09K021/14 Огнезащитная композиция для гибких элементов конструкций. А. Я. Сартан; Ю. П. Богданова; В. Е. Грушко; В. И. Пашинин; И. А. Смирнова. Заявл. 20.07.1997. Опубл. 10.03.1998.
  7. Kalleder A. Non-flammable materials by nanotechnology. Proceedings of Conference “Fire Retardant Coatings III”, Axel Kalleder Berlin: Vincentz. P. 77 – 85.
  8. Судакас, Л. Г. Фосфатные вяжущие системы / Л. Г. Судакас – СПб. : РИА «Квинтет», 2008. – 260 с.
  9. Yang Q., Zhu B. and Wu X. Characteristic and durability test of magnesium phosphate cement-based material for rapid repair of concrete. Materials and Structures. 2000. Vol. 33. P. 229-234.
  10. Phuong T. The effect of fillers on the properties of inorganic phosphate cement (IPC):aster dissertation in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Physical Land Resources,Thai lam Phuong, 2004.106 р.
  11. Ding, Zhu, Li, Zongjin. High-Early-Strength Magnesium Phosphate Cement with Fly Ash. ACI Materials Journal. 2005. P. 45 – 46.
  12. Fei Qiao, Wei Lin, C.K. Chau and Zongjin Li. Property Assessment of Magnesium Phosphate Cement. Key Engineering Materials. 2009. Vol. 400 – 402. P. 115 – 120.
  13. Бычек, И. В. Технология получения фосфатного связующего и жаростойких бетонов холодного отверждения из хромсодержащих отходов: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук : 05.17.11 / И. В. Бычек. – Минск, 2004. – 21 с. : ил. – Библиогр.: с. 17 – 18.
  14. Аммофос. Технические условия: ГОСТ 18918-85. Введ. РБ 17.12.92. – Минск: Белорус. гос. ин-т стандартизации исертификации, 1992. – 32 с.
  15. Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные для футеровки вращающихся печей. Технические условия: ГОСТ 21436-2004. – Введ. 01.01.06. – Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации : Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2006. – 15 с.
  16. Вермикулит вспученный : ГОСТ 12865-67. – Введ. 01.07.68. – М.: Гос. комитет Сов. Мин. СССР по делам строительства, 1968. – 5 с.
  17. Смеси растворные и растворы строительные. Технические условия : СТБ 1307–2012. – Введ. 01.01.13. – Минск : Гос. комитет по стандартизации РБ, 2012. – 26 с.
  18. Констант, З. А. Фосфаты двухвалентных металлов / З.А. Констант, А. П. Диндуне. – Рига : Зинатне, 1987. – 371 с.



ISSN 2076-6033
Оставить заявку на выполнение работ
Мы используем куки
При использовании данного сайта, вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie. Если вы не согласны с тем, что на сайте используется данный тип файлов, то вы должны соответствующим образом установить настройки вашего браузера или не использовать сайт