Лазакович А.Р., Ижендеев А.В.
АНАЛИЗ И ПОВЫШЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ *
Аннотация:
цель исследования заключается в актуализации проблемы огнестойкости современных строительных конструкций, выполненных из стали, бетона (железобетона), дерева. В статье рассматриваются основные методы и материалы для повышения огнестойкости, конструктивные подходы, огнезащитные составы и специализированные покрытия. Подчёркивается важность комплексного подхода в обеспечении безопасности зданий, необходимость использования современных инновационных технологий и поиска новых научных решений в обеспечении огнестойкости строительных конструкций.
Ключевые слова:
огнестойкость, строительные конструкции, огнезащита, предел огнестойкости, строительные материалы, пожарная безопасность, огнезащитные составы, конструктивные методы, инновационные технологии, проектирование огнезащиты
В современном строительстве огнестойкость конструкций является одним из ключевых аспектов, определяющих безопасность зданий и сооружений. Пожар представляет собой серьёзную угрозу, способную нанести ни просто значительный материальный ущерб, но и привести к человеческим жертвам. В связи с этим, вопрос повышения огнестойкости строительных конструкций становится особенно актуальным.Огнестойкость строительных конструкций — это критически важная характеристика, определяющая способность конструкции сохранять свои несущие и ограждающие функции в условиях пожара. Этот параметр выражается через предел огнестойкости, который представляет собой промежуток времени в минутах, с момента начала огневого воздействия при стандартных испытаниях до того момента, когда конструкция демонстрирует одно из нормируемых предельных состояний: потерю несущей способности (обозначается как R), нарушение целостности (E) или потерю теплоизоляционных характеристик (I) [1].Пределы огнестойкости строительных конструкций регламентированы нормативными документами и, в зависимости от степени огнестойкости зданий и сооружений, делятся на пять категорий (групп) [2]. Согласно ФЗ №-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008, элементы зданий, относимых к строительным объектам I степени огнестойкости, должны иметь следующие характеристики (по огнестойкости): несущие стены с пределом огнестойкости R 120 минут, наружные ненесущие стены индекс E 30, перекрытия междуэтажные, в т. ч. чердачные и над подвалами - REI 60 [3]. Установленные законодательством жёсткие нормы по огнестойкости, призваны обеспечить безопасность человека и его имущества.Строительные материалы, применяемые при возведении зданий и сооружений (сталь, бетон, древесина) имеют разные пределы огнестойкости, и отличаются своими показателями огнестойкости. друг от друга по поведению в условиях высокой температуры. Наименьшие показатели огнестойкости, как правило, имеют металлоконструкции. Например, при толщине стали 5 мм. предел огнестойкости металлоконструкции составляет 9 мин., а при толщине 15 мм. — 18 мин. Низкую огнестойкость металлоконструкций можно повысить применением огнезащитной обработки.Несколько выше показатели огнестойкости у применяемой в строительстве древесине, обработанной заводскими пропитками, снижающими её горючие свойства. Так, пределы огнестойкости современных клееных деревянные конструкций, определяемые с учётом скорости обугливания, варьируются от 30 до 45 мин. При возгорании древесина проходит процессы термического разложения, в результате которых образуется пористый кокс, что ухудшает жесткость и прочность конструкции.Наиболее высокие пределы огнестойкости характерны для бетонных и железобетонных конструкций. Особую роль в огнестойкости данной группы объектов играют конструктивные особенности, включая этажность сооружения [3, с. 115]. Однако, некоторые элементы таких конструкций, например, пустотные и ребристые плиты, требуют дополнительной огнезащиты. Следует заметить, что дегидратация бетона (особенно влажного) в условиях пожара, может приводить к его взрывообразному разрушению, связанному с переходом воды в парообразное состояние [4, с. 56-57]. Последний процесс характерен также и для испытывающих нагрузку железобетонных предварительно плит, в которых арматура не сцеплена с бетоном [5, с. 163].Таким образом, огнестойкость строительных конструкций — это сложный многогранный процесс, требующий комплексного подхода к выбору материалов и технологий, обеспечивающих безопасность в случае возгорания. Знание пределов огнестойкости различных конструкций и правильное применение строительных норм являются основными условиями для создания надёжных и безопасных объектов в современной архитектуре [6, с. 116].Для повышения пределов огнестойкости строительных конструкций широко применяются различные средства огнезащиты, которые обеспечивают безопасность зданий и сооружений в условиях пожара. Основным понятием в данной области является конструктивная огнезащита, представляющая собой создание теплоизоляционного слоя на поверхности конструкции. Формирование теплоизоляционного слоя достигается с помощью различных огнезащитных составов, штукатурки, обкладки плитами и листами, а также др. материалов. Использование перечисленных огнезащитных составов является частью проекта огнезащиты. Основываясь на экспериментальных данных и расчётах, конструкторы, с учётом всех характеристик здания и требований пожарной безопасности, должны обосновать выбранные методы и средства огнезащиты. Последнее, предполагает и знание ими инновационных разработок в данной сфере.Одним из наиболее эффективных способов огнезащиты является использование вспучивающихся материалов. Эти составы, при огневом воздействии, многократно увеличивают свою толщину, образуя теплоизоляционный слой, защищающий конструкцию от воздействия высоких температур. Важно отметить, что применение таких покрытий не допускается для конструкций I и II степеней огнестойкости, за исключением случаев, когда речь идёт о стальных конструкциях с определённой толщиной металла [7, с. 40-41].Для обеспечения огнестойкости может также использоваться широкий спектр заполняющих материалов, таких как вермикулит, керамзит, базальт, а также неорганические вяжущие, например, гипс и цемент. Перечисленные компоненты могут использоваться как отдельно, так и в композиции, что позволяет сочетать их свойства. Полимерные вяжущие добавки, а также полимерные негорючие материалы и полимеры с пониженной горючестью [8, с. 45] также могут существенно повысить общую устойчивость огнезащитной системы и срок её службы.Интересно заметить, что разные огнезащитные покрытия имеют разное действие. Например, покрытия вспучивающегося типа на органических вяжущих образуют пенококс, который на протяжении горения защищает конструкцию от повреждений [9, с. 1574], покрытия на минеральных вяжущих выделяют пар из связанной воды, который замедляет повышение температуры защищаемой конструкции и блокирует действие теплового потока. Огнезащитные материалы с эффектом терморасширения могут достичь максимального эффекта повышения огнестойкости благодаря своей способности поглощать тепло без изменения формы.Применение огнезащитных систем, состоящих из композиционных материалов и обладающих низкой теплопроводностью, также играет важную роль в повышении общей огнестойкости. Данные материалы, монтируемые конструкционным методом, способны эффективно поглощать теплоту, обеспечивая защиту строительных конструкций от негативных последствий пожара. Системный подход к проектированию и выбору средств огнезащиты, включая использование инновационных материалов и технологий, является необходимым условием для обеспечения необходимого уровня огнестойкости и безопасности в строительстве.Огнезащитные покрытия, используемые в процессе обработки конструкций, имеют строгую нормативную регламентацию в соответствии с их применением. Регламентация огнезащиты касается всех типов конструкций, включая колонны, фермы, балки и плиты покрытия, а также перекрытия между этажами. Особые требования предъявляются также к огнезащитным материалам, применяемым для обработки воздуховодов и газоходов, к ограждающим конструкциям, призванным предотвратить распространение огня между помещениями (например, кабельные разводки), а также к материалам, применяемым для обработки емкостей, в которых хранятся нефтепродукты, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.Увеличение предела огнестойкости может достигаться как конструктивными методами, так и путём применения специальных огнезащитных красок. Такие методы подойдут для конструкций, которые могут выдерживать дополнительную нагрузку и не исчерпывают свою несущую способность. Распространённым методом огнезащиты является также облицовка строительного объекта специальными огнезащитными плитами или монтаж защитных экранов.Применение огнезащитных составов поверхностного типа заключается в нанесении на защитную поверхность специальных химических веществ, которые образуют теплоизолирующий слой. Данные огнезащитные составы могут включать вспучивающиеся материалы, которые, подвергаясь высокой температуре, увеличивают свою толщину и, таким образом, усиливают защиту конструкции. Деревянные конструкции, как правило, пропитываются специальными огнезащитными составами, которые уменьшают горючесть материала и замедляют процессы термического разложения. Пропитка помогает создать защитный барьер, который препятствует распространению огня и снижает скорость горения.Современные подходы также включают комбинированные методы, в которых несколько технологий объединяются для достижения максимального огнестойкого эффекта. Например, огнестойкость деревянной конструкции значительно повышается, если на пропитанную огнезащитным составом древесину монтируются огнезащитные плиты.Особое влияние на качество огнезащиты оказывает внешняя среда, что формирует к ним ряд важных требований - устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям, доступность для контроля и периодическую заменяемость (обновляемость). В данном случае, показательные результаты исследований коллектива российских учёных, которые оценивая огнестойкость строительных конструкций из стали, защищенных ОВП, прямо указывают на снижение огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий при длительной эксплуатации защищаемых металлоконструкций [10, с. 13]. Логично полагать, что снижение огнезащитной эффективности в процессе эксплуатации зданий и сооружений будет характерна для значительного числа строительных сооружений, так как под влиянием внешних факторов и времени происходит изменение физико-химических свойств огнезащитных составов. Поэтому, в основе выбора методов и средств огнезащиты должны закладываться ни только положения нормативных предписаний, особенности конкретной конструкции и её предназначение, но и условия эксплуатации и возможность осуществления периодического контроля за состоянием огнезащитных покрытий и их своевременное обслуживание. Последнее должно осуществляться в течение всего срока службы строительных конструкций.Вывод. Обеспечение пожарной безопасности возводимого объекта является важнейшим требованием, предъявляемым к современному строительству. Нормативными документами установлены категории объектов (выполнены из разных строительных материалов) с разной огнеустойчивостью, вместе с тем, современные методы обеспечения пожарной безопасности позволяют повысить их защиту от огня и предупредить разрушение в процессе пожара. На сегодняшний день широкое распространение получили такие средства защиты как огнеупорные составы, препятствующие возгоранию (или разрушению под воздействием высокой температуры), путём: а) изменения химического состава строительного материала в негорючий или образование термозащитного элемента, б) увеличения объёма огнезащиты (термозащиты) под воздействием огня (температуры), в) увеличение парообразования в процессе дегидротации, г) увеличение термопоглощение материала, без изменения его объёма, применение термозащитных плит и ограждений. Особую роль в процессе обеспечения пожарной безопасности здания занимает состояние огнезащиты в процессе эксплуатации объекта, а также использование новых технологий, включая применение композитных негорючих материалов.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 4
Ссылка для цитирования:
Лазакович А.Р., Ижендеев А.В. АНАЛИЗ И ПОВЫШЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ // Вестник науки №5 (86) том 4. С. 1742 - 1750. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23488 (дата обращения: 19.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+