Огнезащита сэндвич-панелей
В статье осуществлен анализ применения в современном строительстве ограждающих конструкций типа «сэндвич-панель» с наполнителем из пенополистирола и обоснована необходимость их огнезащиты. Рассмотрены конструкции предложенных опытных образцов и описаны проведены экспериментальные исследования их предела огнестойкости, где в качестве огнезащиты применяются магнезитовые плиты.
Приведены результаты проведенных испытаний и обоснованно область возможного применения данного типа ограждающих конструкций согласно их классу огнестойкости.
Постановка проблемы.
Стремительное развитие строительства в мире характеризуется применением новых технологий и использованием современных строительных материалов. В частности, наблюдается активное развитие каркасного строительства, которое дает возможность быстрого возведения зданий и сооружений различного назначения (торговых комплексов, административных зданий, автозаправочных станций, спортивных сооружений и т.п.). Метод каркасного строительства заключается в возведении каркаса из монолитного железобетона или металлических конструкций с последующим монтажом легких ограждающих конструкций. Такой вид строительства требует минимальных затрат времени и строительных материалов. В качестве ограждающих конструкций чаще используют сэндвич-панели (СП), что являются конструкциями из металлических профилированных листов между которыми вмонтирован теплоизоляционный слой. В качестве теплоизоляционного материала чаще всего применяют пенополистирол (ППС) через его меньшую стоимость по сравнению с другими материалами такого типа. К основным преимуществам ППС следует отнести: хорошую теплоизоляцию (0,035 - 0,041 Вт / м К), устойчивость к атмосферным воздействиям, долговечность, химическую и биологическую нейтральность, широкий ассортимент и доступность на рынке.
Однако, ППС является неустойчивым к воздействию высоких температур и огня, которыми сопровождается пожар. Он теряет свои первоначальные физические и конструктивные параметры через 3 - 5 минут после начала воздействия высокой температуры или пламени подтверждено огневыми испытаниями, и создает условия для распространения пламени. С развитием горения возможно сквозное прогорания стен в зонах стыковых соединений панелей, а также их смещение и разрушение в результате повреждения металлических деталей крепления. Использование теплоизоляционных материалов с низкими показателями пожарной опасности снижает предел огнестойкости ограждающей конструкции по признаку потери целостности и теплоизолирующей способности. Учитывая приведенное, обеспечения нормируемой предела огнестойкости сэндвич-панелей с ППС с помощью огнезащитных материалов является актуальной проблемой.
Исследованиями в области огнестойкости и огнезащиты строительных конструкций в течение последнего десятилетия занимались Демчина Б.Г., Качкар Е.В., Гивлюд Н.Н., Шмуклер В.С., Довбыш А.В., Новак С.В., Фомин С . Л. и др..
Целью работы
является обоснование возможной области применения ограждающих конструкций типа «сэндвич-панель» нового конструктивного исполнения на основе результатов экспериментальных исследований их предела огнестойкости.
Методика исследования.
Для испытания использована методика экспериментальных исследований, которая отвечает требованиям действующих норм. Суть испытания заключается в определении промежутка времени от начала огневого испытания при стандартном температурном режиме до наступления одного из предельных состояний конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности или целостности в условиях, регламентируемых.
Испытания проводились согласно стандартного температурного режима. Контроль температуры в печи и на опытных образцах обеспечивался с помощью комплекта датчиков температуры с шести хромель-алюмелевих термопар 0 0,7 мм и двух 0 1,5 мм длиной 2,5-3,0 м с изоляцией из керамического ожерелья.
В опытных образцах термопары устанавливались на внешних сторонах и на стыках слоев конструкций. Установленные термопары в печи и в опытных образцах были подключены к измерительно-интеллектуального термопреобразователя марки ПВИ-0298, который работает под управлением персонального компьютера и считывает показания температуры каждые 5 секунд. Диапазон измерения термопар составляет от 10 ° С до 1020 ° С с точностью, которая обеспечивает требования. Все значения измерений термопреобразователя отображались на экране персонального компьютера.
Экспериментальные исследования.
Для проведения первого этапа экспериментальных исследований было изготовлено 2 опытных образца сэндвич-панелей типа СППМ-6 (сэндвич-панель пенополистирольная с магнезитом толщиной 6мм) размерами 1200 ^ 1050x107 мм (рис. 1а) и 2 образца СППМ-8 (сэндвич-панель пенополистирольная с магнезитом толщиной 8 мм) размерами 1200x1050x109 мм (рис. 1б). Во всех экспериментальных образцах в качестве теплоизолирующего наполнителя использовался пенополистирол марки ПСВ-35.
а) б)
Рис. 1. Общий вид экспериментальных образцов СППМ а) образец марки СППМ-6, б) образец марки СППМ-8
Испытания проводились в печи для теплофизических испытаний малогабаритных фрагментов зданий и отдельных узлов их стыковых соединений (патент Украины на полезную модель № 17160 от 15.09. 2006 года) по вышеописанной методике [4, 6]. При испытании определялась предел огнестойкости опытного образца по признаку потери теплоизолирующей способности и целостности.
Экспериментальный образец был вмонтирован в печь так, как отображено на рис. 2 а, б.
а) б)
Рис.2 Схема монтажа опытного образца в испытательную печь
а) принципиальная схема монтажа: 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - опытный образец, 4 - силовая пол, 5 - канал форсунки, 6 - дымовой канал, 7 - смотровые отверстия, 8 - отверстия для термопар, б) общий вид
Согласно методике перед началом огневого испытания в каждый образец были вмонтированы термопары по плоскости поперечного сечения в точке ниже на треть высоты опытного образца от верхнего края в местах соприкосновения слоев сэндвич-панели (рис. 3а, б).
Для герметизации среды камеры с окружающей средой все свободные проемы в местах соприкосновения опытных образцов были уплотнены минеральной ватой и цементным раствором. Оборудование для считывания показаний термопар было включено с момента запуска испытательной печи до момента наступления критической температуры прогрева внешней стенки каждого опытного образца. При проведении экспериментов осуществлялось визуальное наблюдение за поведением экспериментальных фрагментов сэндвич-панелей и проводилась фотосъемка экспериментов.
а)
Все эксперименты проходили с соблюдением правил безопасности труда и требований нормативных документов.
б)
Рис. 3 Схема расположения термопар в опытных образцах а) образец СППМ-6, б) образец СППМ-8 Примечание: © - необогреваемым сторона; © - обигривана сторона.
Изложение материалов исследования.
По полученным данным показов термопар образцов и печи были построены графики изменения температур в местах их установки рис. {0}4.5.{/0}{1} {/1} На рисунках отражены усредненные значения распределения температур для двух испытаний
каждого типа образцов. Поскольку при проведении эксперимента произошло некоторое отклонение от стандартного режима, было осуществлено приведение реальной температуры печи до стандартной. Приведение осуществлялось по методу сопоставления площадей между кривыми, ограниченных ординатами температур, при которых достигнуто один из предельных состояний огнестойкости и осями абсцисс.
На рис. 4 изображены температурные кривые усредненного распределения температур по толщинах двух образцов СППМ-6.
Рис. 4. График усредненного распределения температур в образцах СППМ-6
Результаты испытаний образцов СППМ-6 опытные образцы подвергались огневому воздействию 50 минут;
После испытания и охлаждения печи опытные образцы были демонтированы для проведения визуального осмотра (рис. 5)
Рис. 5 Вид образцов СППМ-6 после испытаний
- усредненное значение предела огнестойкости по признаку потери теплоизоляционные ной способности опытных образцов составляет 28 минут 30 секунд;
- предела огнестойкости по признаку потери целостности опытных образцов не было достигнуто;
- пенополистирол выгорел полностью и на магнезитовых плитах остались каплевидные частицы продуктов его сгорания.
На рис. 6 изображены температурные кривые усредненного распределения температур по толщинах двух образцов СППМ-8.
Рис. 6. График усредненного распределения температур по толщине в образцах СППМ-8
После испытания, как и в предыдущем случае, образцы были демонтированы для проведения визуального осмотра рис. 7.
Рис. 7 Показать образцов СППМ-8 после испытаний
Результаты испытаний образцов СППМ-8:
- опытные образцы подвергались огневому воздействию 55 минут;
- усредненное значение предела огнестойкости по признаку потери теплоизолирующей способности опытных образцов составляет 34 мин 20 с.
- предела огнестойкости по признаку потери целостности опытных образцов не было достигнуто;
- на магнезитовых плитах остались каплевидные частицы продуктов сгорания пенополистирола и образовались трещины в нижней части (рис.7.
Выводы
1. Предел огнестойкости экспериментального образца марки СППМ-6 составляет 28 мин, что согласно нормативным требованиям обеспечивает регламентированный класс огнестойкости EI 15.
2. Предел огнестойкости экспериментального образца марки СППМ-8 составляет около 34 мин, что согласно нормативным требованиям обеспечивает регламентированный класс огнестойкости EI 30.
3. Потери предела огнестойкости по признаку потери целостности опытных образцов не было достигнуто.
4. Ограждающие конструкции марки СППМ-6 можно использовать в качестве внешних несущих стен в зданиях IIIa, III б, IV, Via, V степеней огнестойкости внутренние ненесущие (перегородки) ПДП, IIIa, III б, IV, Via, V степеней огнестойкости.
5.граждающие конструкции марки СППМ-8 можно использовать в качестве внешних несущих стен в зданиях ПИ, IIIa, III б, ГУ, Via, V степеней огнестойкости внутренние ненесущие (перегородки) I, II, III, IIIa, III б, FV, Via, V степеней огнестойкости.
- В нашем жилом помещении вопрос с комфортом стоит довольно остро, так как со мной...
- Почти невозможно переоценить значение лестницы в современном интерьере. При этом...
- Мероприятия по энергосбережению и энергоэффективности в жилищном фонде могут быт...