Основы огнезащиты металлов

Страница 1

Металлы, которые применяются в строительстве (сталь, алюминий), являются негорючими материалами, но их предел огнестойкости в естественном виде, в зависимости от толщины элементов пересечения и величины действующих напряжений, составляет от 0,1 до 0,4 час. Исключение составляют стальные оболочки, мембранные покрытия, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 0,75…1 час.

Основная опасность при прогревании металлических конструкций заключается в том, что они очень быстро теряют прочность, при этом становятся более пластичными, а линейные температурные деформации вызывают большие изменения размеров, коробление и даже разрушение конструкций. Строительные металлы имеют высокую теплопроводность и невысокую температурную прочность (стали - до 350 оС, а алюминиевые сплавы - до 200 оС), потому их огнезащита заключается в повышении жаропрочности, а также в создании на поверхности металлических элементов конструкций теплоизолирующих экранов, которые способны выдержать действие огня или высоких температур.

Для строительных металлов существует три направления повышения огнестойкости:

-легирование;

-применение защитных покрытий;

- экранирование.

Легирование металлов

Один из путей повышения температурной прочности металлических сплавов - легирование. Его цель - повысить температуру предела текучести, температуру рекристаллизации, коррозионную стойкость и сохранить оптимальный размер зерен сплава.

Например, в то время, когда обычные углеродные стали уже при незначительном прогревании становятся менее твердыми и более пластичными, низколегированные стали до температуры 600 оС не только не теряют своей прочности, но в интервале температур 200…500оС значительно упрочняются. Повышению жаропрочности сталей способствуют, в основном, добавки молибдена (который повышает температуру рекристаллизации) и хрома (который повышает коррозионную стойкость). Также полезными добавками являются присадки вольфрама и ванадия, которые стабилизируют зерно, и кремния, который добавляет окалиностойкость. Распространенными марками низколегированных жаропрочных сталей являются 12МХ, 12ХМ, 12ХМФ, 12Х2МФБ, Х5ВФ. У них длительная прочность сохраняется на уровне 500 кГ/см2 до температур 500…600 оС.

В алюминиевых сплавах не следует ожидать большого влияния легирующих примесей на повышение температурной прочности, потому для них следует использовать огнезащиту покрытиями и экранами.

Фактический предел огнестойкости стальных конструкций при «стандартном» режиме пожара, в зависимости от толщины элементов сечения и величины действующих напряжений, составляет от 0,1 до 0,4 час. Исключение составляют стальные оболочки, мембранные покрытия, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать 0,75…1 час. При проектировании зданий и сооружений предел огнестойкости незащищенных стальных конструкций с приведенной толщиной металла в 1 см допускается принимать равным 0,25 час. Значение же необходимых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в частности металлических, составляет от 0,25 до 2,5 час., в зависимости от степени огнестойкости здания и типа конструкций.

Выбор конкретного типа огнезащитного состава и материала, установление их областей использования проводится на основе технико-экономического анализа с учетом:

-величины необходимой предела огнестойкости конструкции;

-типа защищаемой конструкции;

-вида нагрузки;

-температурно-влажностных условий эксплуатации и проведения монтажных работ;

- степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащитному материалу и материалу конструкции;

-увеличение нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты;

- трудоемкости монтажа огнезащиты;

- эстетичных требований к конструкции, технико-экономическим показателям.

Наиболее надежными способами огнезащиты:

- облицовка из негорючих материалов;

-огнезащитные покрытия;

-подвесные потолки.

Как облицовочные материалы для огнезащиты металлических конструкций используются бетон, кирпич, гипсокартонные листы (ГКЛ) и другие плиточные и листовые изделия, а также разные типы штукатурки

Обетонирование. Огнезащита металлических конструкций с помощью бетона используется часто, особенно, когда одновременно проводится усиление ригелей, колонн, стоек. Обетонирование выполняют после прикрепления к изделию армирующей сетки (см. рис. 1, а). Толщина слоя бетона 5 см обеспечивает предел огнестойкости 2 час.

Рисунок. 1. Облицовка стальных колонн:

а - бетоном или штукатуркой по сетке; б - кирпичом; в - плиточным материалом.

Облицовка. Облицовки из бетона и кирпича (рис. 1, б) не боятся влажности, могут применяться практически при любых температурно-влажностных условиях, при наличии агрессивной среды, они стойки к атмосферным действиям и динамическим нагрузкам. Толщина слоя кирпича 6,5 см обеспечивает предел огнестойкости 2 час.

Облицовка из теплоизоляционных плит. Наиболее перспективны облицовки из теплоизоляционных плит на основе перлита, вермикулита и цемента, азбестоперлитоцементных и полужестких минераловатных плит (рис.1, в) и (рис. 2). Заводская толщина плит составляет около 5 см, что обеспечивает предел огнестойкости до 2 часов при условии надежного крепления плит к конструкции.

Устройство котлована под фундамент
Размеры котлована в плане должны соответствовать размерам фундамента с запасом не менее 0,5 м в каждую сторону. Котлован отрывают одноковшовым экскаватором ЭО-4121 с удалением грунта навымет. При отрывке котлована грунт не добирают до проектной отметки на 10 см. Окончательно дорабатывают котлован до проектн ...

Определение огнестойкости металлических конструкций
Сущность метода испытания конструкций на огнестойкость сводится к тому, что образец конструкции, выполненный в натуральную величину, нагревают в специальной печи и одновременно подвергают воздействию нормативных нагрузок. При этом определяют время от начала испытания до появления одного из признаков, характ ...

Объемно-планировочное решение здания
Объемно-планировочным решением здания называется объединение главных и подсобных помещений избранных размеров и форм в единую композицию. Быстрое развитие строительной науки и техники в нашей стране непрерывно выявляет новые материалы и методы конструирования. Выбор того или иного материала должен происхо ...