АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Поведение строительных материалов и конструкций в условиях пожара

Как правило, строительный эксперт прибывает на место пожара после ликвидации горения, поэтому ему приходится определять температуры на участках по­вреждения строительных конструкций по следам по­жара.

Вследствие огневого воздействия вещества и материалы, из которых изготовлены строительные конструк­ции " оборудование, оказавшиеся в зоне действия вы­соких температур, претерпевают различные изменения. Эти изменения сопровождаются характерными призна­ками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в пол­ном уничтожении (выгорании) частей здания. При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естествен­ных' термоиндикаторов (термосвидетелей).

Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) темпе­ратуре; плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре; характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответст­вующей мощности.

Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойством «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относятся распространенные строительные материалы — бетон, дерево, пластмассы.

Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведе­ние строительных конструкций. К числу основных фак­торов, определяющих разрушительные последствия по­жара на здание, относятся пожарно-техническая харак­теристика здания; размер нагрузок на элементы строи­тельных конструкций; длительность воздействия пла­мени или высокой температуры; температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зо­нах горения и охлаждающего действия огнетушащих средств).

Характерные признаки, свидетельствующие о воз­действии на конструкции высокой температуры опреде­ляются, с одной стороны, конкретными условиями горе­ния и зависят в основном от характеристики и длитель­ности воздействия теплового импульса, а с другой — от вида термоиндикатора.

Рассмотрим приемы определения температур, ко­торым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изме­нением его составляющих: заполнителя и цементного камня. К наиболее общим признакам, по ко­торым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся изменение цвета и закопчение; сниже­ние тона звука при простукивании; отслаивание и отколы; взрывообразные и местные разрушения; изменение проч­ностных и деформативных характеристик, физико-хими­ческих свойств; оплавлсние и следы огневой эрозии бето­на.

Цвет бетона изменяется в зависимости от вида запол­нителя и вяжущего. При температуре до 300°С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400—600⁰—. красноватый, при 900—1 000°С — бледно-серый.

В зоне интенсивного горения с температурами более 800°С сильной законченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне дей­ствия повышенных и умеренно высоких температур (100—400°С) может происходить значительное оседание сажи.

При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Непо­врежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличе­нием степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600°С молоток при ударе оминает бетон на поверхности 0'бразца. Часть се­чения образца, прогретая свыше 500°С, при ударе средней силы откалывается.

При воздействии умеренно высоких (200—400°С) и высоких температур (400—800°С) разрушение бетона носит или относительно спокойный или взрывообразный характер.

При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного тем­пературного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполни­телей с цементным камнем при умеренно высоких темпе­ратурах резко снижается. Микротрещины в бетоне об­разуются при температуре 300—400°С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещпны. После на­грева бетона до 500°С трещины увеличиваются настоль­ко, что становятся видны невооруженным глазом. Ши­рина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.

После воздействия температур 400—800°С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверх­ностных трещин 0,5—1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700°С, после ох­лаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600°С, способствует их полному разрушению [11,20].

Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетон­ных конструкциях, изготовленных из автоклавных, про­паренных и высокопрочных бетонов. В условиях пожара бетон взрывается через 10—20 мин после начала ин­тенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции. Взрывообразное разрушение может про­исходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверх­ности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных кон­струкций, на которые непосредственно воздействует пламя. Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий тем­пературный режим, высокая плотность теплового потока). При этом температура на поверхности бетона 700—900°С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бе­тона происходит при 1000—1200°С и выше.

Конструкции, находившиеся под воздействием повы­шенных и высоких температур (до 700°С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука при известной прочности по­врежденного бетона и длительности огневого воздей­ствия.

Температуру нагрева свыше 200°С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом терми­ческого анализа.

Во время затяжных по­жаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых со­ставляющих бетона. Так, при температуре 1 100— 1 150°С происходит оплавление керамзита, при 1 300—1 500°С полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя; при 1 700— 1 710°С— кремнезема; при 2 000— 2 050°С — глинозема.

На развитие термической эрозии бетона существен­ное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400—800°С, а еще большее—умеренно яркостными тем­пературами 800— 1 200°С. При температуре свыше 120°С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона пла­вятся. Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает ката­строфический характер. Это явление происходит вслед­ствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупор­ных составляющих бетона. Следовательно, по следам тер­мической эрозии бетона можно судить о степени нагре­ва бетона послепожара.

К наиболее характерным признакам, по которым судят о температуре нагрева, действовавшей на строительные стали, относят: обгорание горючих и вспучивание огне­защитных красок; изменение цвета стали и характер закопчения конструкций; степень деформации элементов металлических конструкций; образование светлой ока­лины на поверхности металла; оплавление и расплавление металла; термическую эрозию, испарение металла, «прогары» тонких сечений элементов металлических конструкций.

Металлические, не защищенные от огня, элементы тонкостенных строительных конструкций особенно чув­ствительны к тепловому потоку. Наиболее ярко это про­является у стальных ферм покрытия. Массивные сечения металлических колонн имеют температурные деформа­ции обычно в верхней надкрановой части.

Краски, нанесенные на строительные стали, обгорают при температуре, соответствующей температуре воспламения конкретного вида краски. По характеру обгорания красок легко установить места наибольшей интенсивности горения.

После воздействия повышенных температур на стро­ке стали их поверхность получает характерную, а сама сталь — синеломкость. Появление цветов побежалости происходит после закалки с самоотпуском при температуре 200—300°С. Это явление объясняется возникновением на чистой металлической поверхности слоев окислов. Цвет слоя окисла зависит от его толщены.

Повышенные температуры (до 200°С) влияют на де­формации (искривления, прогибы и т. п.) элементов ме­таллических конструкций незначительно. С ростом тем­ператур нагрева до 300°С и более остаточные искривле­ния после пожара элементов металлических конструкций увеличиваются. Нагруженные элементы металлических конструкций после нагрева до 550—600°С имеют значи­тельные деформации, вследствие этого после кратковре­менного (15—20 мин) действия высоких температур ме­таллические конструкции обрушаются.

При умеренно яркостных температурах 800—1 200°С на поверхности стали ненагруженных конструкций по­является светлая окалина.

Воздействие температуры 1 100—1 300°С приводит к перегреву стали, изменению ее структуры и снижению механических свойств. Следы плавления строительной стали свидетельствуют о температуре нагрева 1 300— 1400°С. После нагрева более 1 400°С на поверхности стали образуются оплавления и твердая хрупкая пленка серовато-синего или черного цветов.

Для определения температур пожара, воздействую­щих на несущие железобетонные конструкции, харак­терными являются признаки, свидетельствующие о сос­тоянии бетона, арматуры и железобетонных конструк­ций после огневого воздействия. Признаки, определяю­щие температуру нагрева бетона, описаны выше.Рассмотрим признаки, характеризующие температуру нагрева арматурных сталей железобетонных конструкций.

Арматура железобетонных конструкций с защитным слоем бетона не менее диаметра рабочего стержня в ус­ловиях кратковременного пожара (0,5—2 ч) нагревает­ся до 200—800°С. При отколах защитного слоя бетона в начальной стадии пожара температура нагрева армату­ры значительно выше (1000—1200°С). При температуре более 1 300°С арматурная сталь становится пережженной.

По тяжести повреждения огнем железобетонные конструкции подразделяют на разрушенные, аварийные сильно поврежденные, со средней и слабой степенью повреждения.

Максимальные температуры на поверхности железобетонных конструкций, получивших повреждения при пожаре, ориентировочно можно принимать по данным таблицы.

Максимальные температуры на обогреваемой поверхности железобетонных конструкций в зависимости от длительности огневого воздействия и степени их повреждения

О воздействии высоких температур на кирпичную кладку и деревянные конструкции можно судить по из­менению их состояния.

Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 7208 | Нарушение авторских прав