автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Методика определения огнезащитной эффективности вспучивающегося покрытия, нанесенного на деревянную строительную конструкцию

ВВЕДЕНИЕ.

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ, АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Исследования в области пожарной опасности деревянных строительных конструкций.

1.2. Исследование вопросов огнезащиты деревянных строительных конструкций.

1.3. Сущность и механизм огнезащитного действия вспучивающихся покрытий для деревянных строительных конструкций.

1.4. Методы контроля эффективности вспучивающихся огнезащитных покрытий для деревянных строительных конструкций.

1.5. Цель и задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Выбор и обоснование параметров экспериментальной установки.

2.1.1. Выбор источника нагрева.

2.1.2. Выбор варианта расположения источника нагрева в пространстве.

2.1.3. Выбор расстояния между поверхностью нагреваемого образца и поверхностью сопла источника нагрева.

2.2. Исследование температур внутри потока греющей среды.

2.2.1. Определение максимальных температур в центре потока греющей среды.

2.2.2. Определение максимальных температур греющей среды на поверхности нагреваемого образца.

2.3. Методика экспериментального исследования эффективности огнезащитных покрытий.

2.3.1. Сущность методики.

2.3.2. Лабораторное оборудование.

2.3.3. Требования к испытуемым образцам.

2.3.4. Подготовка и проведение испытаний.

2.3.5. Обработка результатов испытаний.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ВСПУЧИВАЮЩИХСЯ ПОКРЫТИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

3.1. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия ОВПФ-1.

3.2. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия ОЗЛ-СК.

3.3. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия Вагпег-87.

3.4. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия Щит-1.

3.5. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия СФ-1.

3.6. Исследование огнезащитного вспучивающегося покрытия ОПВ-1.

3.7. Обобщение и анализ результатов исследования.

4. РАЗРАБОТКА ПОЛЕВОЙ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВСПУЧИВАЮЩЕГОСЯ ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЕННОГО НА ДЕРЕВЯННУЮ СТРОИТЕЛЬНУЮ КОНСТРУКЦИЮ.

4.1. Полевая методика определения огнезащитной эффективности вспучивающегося покрытия, нанесенного на деревянную строительную конструкцию.

4.1.1. Сущность методики.

4.1.2. Испытательное оборудование.

4.1.3. Требования к испытуемым конструкциям.

4.1.4. Подготовка и проведение испытаний.

4.1.5. Обработка результатов испытаний.

4.2. Результаты отладочных испытаний и их анализ.

4.3. Методика определения огнезащитной эффективности вспучивающегося покрытия, нанесенного на строительную конструкцию по истечении определенного срока эксплуатации.

4.3.1. Сущность методики.

4.3.2. Испытательное оборудование.

4.3.3. Требования к испытуемым конструкциям.

4.3.4. Подготовка и проведение испытаний.

4.3.5. Обработка результатов испытаний.

4.4. Результаты испытаний и их айализ.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ ПОЛЕВОЙ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВСПУЧИВАЮЩЕГОСЯ ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЕННОГО НА ДЕРЕВЯННУЮ СТРОИТЕЛЬНУЮ

КОНСТРУКЦИЮ.

В настоящее время на рынке товаров и услуг Российской Федерации существует множество предприятий - производителей огнезащитных веществ и материалов для древесины и материалов на ее основе, а также организаций, предлагающих проведение огнезащитной обработки различных деревянных конструкций зданий. В строительстве широко используется большая гамма вспучивающихся огнезащитных покрытий для древесины и деревянных строительных конструкций [32, 54, 57, 71-77].

Согласно действующему Законодательству [39, 78] территориальные органы управления государственной противопожарной службы должны проводить работу по контролю за соблюдением требований нормативных документов на огнезащитные покрытия по различным направлениям, в частности, по контролю состояния огнезащитных покрытий, нанесенных на защищаемые материалы и конструкции, по истечении различных сроков их эксплуатации.

В целях определения качества производимых и применяемых огнезащитных покрытий проводят контрольные испытания отобранных проб огнезащитных покрытий на соответствие требованиям нормативных документов. Испытания проводят в аккредитованных в установленном порядке испытательных лабораториях (центрах) или испытательных пожарных лабораториях по различным методам [10, 13, 15, 48, 56]. Одним из методов испытаний является определение группы огнезащитной эффективности [10, 40] по среднему арифметическому величины потери массы испытанных образцов.

В целях определения качества выполненной огнезащитной обработки деревянных конструкций, защищенных огнезащитными покрытиями, проводят визуальный осмотр нанесенных огнезащитных покрытий, а также замеряют толщину нанесенного слоя [39]. Известно, что с течением срока эксплуатации огнезащитные покрытия частично теряют свою огнезащитную эффективность [27, 52, 63]. При помощи визуального осмотра и замера толщины слоя не представляется возможным сделать заключение об огнезащитной эффективности данного покрытия, особенно по истечении различных сроков эксплуатации, а определение группы огнезащитной эффективности покрытия, нанесенного на строительную конструкцию по утвержденной методике [10, 40], практически невозможно [82]. Анализ состояния вопроса показал отсутствие инструментальной методики определения огнезащитной эффективности вспучивающихся огнезащитных покрытий, нанесенных на защищаемые деревянные конструкции, по истечении различных сроков их эксплуатации [83, 84, 85].

Цель настоящей работы заключалась в разработке методики определения огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий, нанесенных на деревянные конструкции.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Провести анализ результатов исследований сущности и механизма огнезащитного действия вспучивающихся покрытий, методов определения огнезащитной эффективности огнезащитных покрытий.

• Разработать методику исследования поведения вспучивающихся огнезащитных покрытий, нанесенных на деревянные конструкции, при нагреве в лабораторных условиях.

• Исследовать нагрев древесины под нанесенными вспучивающимися огнезащитными покрытиями по разработанной методике, выявить и проанализировать общие для всех покрытий закономерности.

• Выбрать наиболее информативный показатель процесса нагрева древесины, применимый к оценке огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий.

• На основании полученных результатов разработать методику для определения показателя огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий, нанесенных на деревянные конструкции, и провести ее апробацию на строительных конструкциях.

По результатам выполнения диссертационной работы на защиту выносятся:

• Результаты исследования поведения древесины при нагреве под различными вспучивающимися огнезащитными покрытиями.

• Метод и установка для определения показателя огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий, нанесенных на деревянные строительные конструкции.

Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Выполнен аналитический обзор по огнезащите деревянных строительных конструкций. Было выяснено, что наиболее эффективным вариантом огнезащиты деревянных строительных конструкций является нанесение на их поверхность вспучивающихся огнезащитных покрытий.

2. В ходе анализа действующих методик контроля огнезащитной эффективности огнезащитных покрытий выявлено отсутствие таких методик для вспучивающихся покрытий, нанесенных на защищаемые деревянные конструкции, по истечении различных сроков их эксплуатации.

3. Разработан лабораторный метод и установка для исследования поведения при нагреве образцов древесины, защищенных вспучивающимися огнезащитными покрытиями. В результате проведенных исследований выяснено, что вспучивающиеся огнезащитные покрытия для древесины имеют практически одинаковый характер огнезащитного действия. Различие заключается лишь в значениях времени сохранения огнезащитного действия при одинаковых условиях нагрева.

4. По результатам проведенных исследований поведения вспучивающихся огнезащитных покрытий, нанесенных на деревянные образцы, при нагреве в лабораторных условиях выявлен ряд временных интервалов, от начала испытаний до наступления признаков, характеризующих окончание огнезащитного действия покрытий, пригодных для оценки огнезащитной эффективности вспучивающихся огнезащитных покрытий, нанесенных на деревянные конструкции зданий. Наиболее приемлемым признаком для оценки огнезащитной эффективности является нагрев образца на глубине 5 мм до температуры 260°С.

5. Разработаны полевой метод и установка для определения критерия огнезащитной эффективности вспучивающихся огнезащитных покрытий, нанесенных на защищаемые деревянные конструкции, по истечении различных сроков их эксплуатации. В качестве критерия для оценки огнезащитной эффективности вспучивающегося огнезащитного покрытия предложено время от начала испытаний по разработанной методике до достижения на глубине 5 мм внутри огнезащищенной конструкции температуры 260°С. В ходе апробации разработанной полевой методики и установки на фрагментах деревянных конструкций, защищенных огнезащитными вспучивающимися покрытиями, определены для каждого из исследованных огнезащитных покрытий значения минимального времени, при котором считается, что испытываемое огнезащитное покрытие обладает необходимой огнезащитной эффективностью и возможна его дальнейшая эксплуатация.

Практическая апробация разработанной полевой методики показала, что методика удобна для использования на объектах, и ее можно рекомендовать к внедрению в пожарную охрану. Разработан проект норм пожарной безопасности, регламентирующих применение разработанной полевой методики при проведении инспекционных проверок за деятельностью организаций, имеющих лицензии на выполнение работ по огнезащите древесины, а также пожарно-технических обследований и проверок зданий, содержащих деревянные конструкции с нанесенными вспучивающимися огнезащитными покрытиями.

1. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.: ВИПТШ, 1980. - 256 с.

2. Андросов A.C., Бартак М. Экспериментальное исследование воспламенения древесины под влиянием тепловых потоков // Пожаровзрывоопасность веществ и материалов: Сб. научн. тр. М.: ВНИИПО, 1982, с. 174-177.

3. Ахтямов А.Я., Анциферов Ю.Н., Абызов А.Н. Цементно-вермикулитовые теплоизоляционные изделия // Строительные материалы и бетоны: Сб. науч. тр. Челябинск, 1972. Вып. IV, с. 7 - 10.

4. Баратов А.Н., Пчелинцев В.А. Пожарная безопасность: Учебное пособие. М.: АСВ, 1997. - 176 с.

5. Баратов А.Н. и др. Пожарная опасность строительных материалов. -М.: Строойиздат, 1988. 380 с.

6. Бартелеми Б., Крюпа Ж. Огнестойкость строительных конструкций. -М.: Строойиздат, 1985. 120 с.

7. Башкирцев М.П. и др. Основы пожарной теплофизики. М.: Стройиздат, 1984. - 200 с.

8. Бушев В.П. и др. Огнестойкость зданий. М.: Стройиздат, 1970. - 262с.

9. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986.-464 с.

10. ГОСТ 16363-98. Средства огнезащитные для древесины. Методы определения огнезащитных свойств. М.: Изд-во стандартов, 1998. - 10 с.

11. ГОСТ 17177.4-81. Материалы строительные теплоизоляционные. Метод определения влажности. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 20 с.

12. ГОСТ 23790-79. Покрытие по древесине фосфатное огнезащитное. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 9 с.

13. ГОСТ 24617-81. Средства защитные для древесины. Метод испытания огнезащитных свойств на моделях. М.: Изд-во стандартов, 1981. -9 с.

14. ГОСТ 25130-82. Покрытие по древесине вспучивающееся огнезащитное ВПД. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1987. -Юс.

15. ГОСТ 30028.3-93. Средства защитные для древесины. Экспресс-метод испытания огнезащищающей способности. М.: Изд-во стандартов, 1993.1. Юс.

16. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 25 с.

17. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 15 с.

18. ГОСТ 30402-96. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 34 с.

19. ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 15 с.

20. ГОСТ 30444-97 (ГОСТ Р 51032-97). Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени. М.: Изд-во стандартов, 1997. - 15 с.

21. Грушевский Б.В. и др. Пожарная профилактика в строительстве. -М.: Стройиздат, 1989. 368 с.

22. Демидов П.Г., Саушев B.C. Горение и свойства горючих веществ. -М.: ВИПТШ МВД СССР, 1975. 280 с.

23. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. JL: Наука, 1974.- 108 с.

24. Зенков Н.И. Строительные материалы и поведение их в условиях пожара. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1974. - 176 с.

25. Каталог легких ограждающих конструкций (огнестойкость и горючесть). М.: ВНИИПО, 1982. - 95 с.

26. Каталог облицовочных и отделочных материалов для полов, стен и потолков (распространение пламени по поверхности). М.: ВНИИПО, 1985. -91 с.

27. Кириллов Ф.М., Лебединский В.М. Опыт применения огнезащитных покрытий на объектах Главмосстроя // Бюллетень строит, техники. 1987, №4, с. 45-46.

28. Кирюханцев Е.Е., Гаращенко А.Н., Давыдкин Н.Ф. Прогрессивный метод огнезащиты строительных конструкций // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1998, №1, с. 18-24.

29. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарной деле. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 444 с.

30. Ладыгина И.Р., Лукацкая Л.А. Огнезащитные фосфатные покрытия // Производство и применение фосфатных материалов в строительстве: Сб. науч. тр. -М: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1983, с. 31-42.

31. Левитес Ф.А. Модификация огнезащитного вспучивающегося покрытия ВПМ-2 // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО, 1984,с. 39-49.

32. Левитес Ф.А., Барабанова Л.П. Огнезащитные вспучивающиеся составы. Обзор патентных описаний. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1979. - 31 с.

33. Леонович A.A. Огнезащита древесины и древесных материалов: Учебное пособие. С.-Пб.: Лесотехн. акад., 1994. - 148 с.

34. Леонович A.A. Теория и практика изготовления огнезащищенных древесных плит. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. - 176 с.

35. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник. М.: Металлургия, 1980. - 544 с.

36. Лыков A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. - 472 с.

37. Мосалков И.Л., Плюснина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. М.: ЗАО "Спецтехника", 2001. - 496 с.

38. Никитин А.К., Волохатых B.C. Огнезащитная способность листовых и плитных материалов // Противопожарная защита зданий и сооружений: сб. науч. тр. М.: ВНИИПО МВД РФ, 1992, с. 15-18.

39. НПБ 232-96. Порядок осуществления контроля за соблюдением требований нормативных документов на средства огнезащиты (разработка, применение и эксплуатация).- М.: ВНИИПО, 1997. 14 с.

40. НПБ 251-98. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний М.: ВНИПО, 1998.- 18 с.

41. Обухов Ф.В. Пожарная безопасность. -М.: Недра, 1975. 191 с.

42. Огнезащита материалов, изделий и строительных конструкций: Сборник

43. Под. ред. И. А. Болодьяна. М.: ВНИИПО МВД РФ, 1999. - 70 с.

44. Пожарная профилактика в строительстве / Под ред. В.Ф. Кудаленкина. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. - 446 с.

45. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80) / ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1985. -56 с.

46. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. М.: Инфра-М, 1999.- 144 с.

47. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. М.: Химия, 1991.-432 с.

48. Рекомендации по применению огнезащитных покрытий для деревянных строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1983, - 25 с.

49. Рекомендации по способам огнезащиты деревянных и металлических конструкций, синтетических и натуральных тканей. Ярославль: УВД Яроблисполкома, 1990. - 29 с.

50. Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. М. Стройиздат, 1985. - 590 с.

51. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М.: Пожнаука, 2001. - 382 с.

52. Романенков И.Г., Зигерн-Корн В.Н. Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов. М.: Стройиздат, 1984. - 240 с.

53. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1991. - 320 с.

54. Савкин Н.П. и др. Огнезащитная способность модифицированного покрытия ОПВ-180 // Огнестойкость строительных конструкций и обеспечение безопасности людей и материальных ценностей: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989, с. 54-55.

55. Собурь C.B. Огнезащита строительных материалов и конструкций: Справочник. М.: ЗАО "Спецтехника", 2001. - 112 с.

56. Сорин B.C., Лукацкая Л.А. Огнезащитные фосфатные покрытия // Строительные материалы. 1985, № 12, с. 6-7

57. Способы и средства огнезащиты древесины: Руководство. М.: ВНИИПО, 1999.-50 с.

58. Старение, стабилизация, огнестойкость полимерных материалов: Материалы научно-технического семинара. Л.: ЛДНТП, 1984. - 104 с.

59. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Рудзинский В.П. Математическое моделирование работы и определение комплекса характеристик вспучивающейся огнезащиты // Пожаровзрывобезопасность. 1997, №3, с. 21-30.

60. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., Крутов A.M. Комбинированная огнезащита // Еврострой. 1998, №2, с. 24-25.

61. Страхов В.Л. и др. Оптимизация огнезащиты строительных конструкций // Пожаровзрывобезопасность. 1997, №1, с. 26-35.

62. Страхов В.Л., Гаращенко А.Н. Защита строительных конструкций от пожара // Архитектура, строительство, дизайн. 1998, №7, с. 86-87.

63. Страхов В.Л., Крутов A.M., Давыдкин Н.Ф. Огнезащита строительных конструкций. М.: Информационно-издательский центр "ТИМР", 2000. - 433 с.

64. Таубкин С.И., Калганова М.Н., Левитес Ф.А. Огнезащитные вспучивающиеся краски // Пожарная профилактика. М.: Стройиздат, 1976, Вып. 10, с. 38-44.

65. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. - 272 с.

66. Термические превращения и токсичность продуктов горения древесины: Обзорная информация. М.: ГИЦ МВД СССР, 1990. - 52 с.

67. Токсичность продуктов горения полимерных материалов: Обзорная информация. М.: ГИЦ МВД СССР, 1987. - 46 с.

68. Трушин В.А. Матлис B.C., Кузьмичев И.И. Способы повышения огнестойкости строительных конструкций промышленных зданий и сооружений // Пожарная профилактика: Сб науч. тр. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1982, с. 142-151.

69. СНиП 2.01.02-85 . Противопожарные нормы. М.: Госстрой СССР, 1991.-12 с.

70. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. М.: Госстрой России, 1999. - 16 с.

71. Техническая информация (в помощь инспектору госпожнадзора). -М.: ВНИИПО, 1989. 56 с.

72. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1994. - 42 с.

73. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1995. - 47 с.

74. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1996. - 38 с.

75. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1997. - 31 с.

76. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 1998. - 33 с.

77. Техническая информация (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). М.: ВНИИПО, 2001. - 47 с.

78. Фомин A.B., Моторин В.Б., Реппонен В.А. Государственный пожарный надзор: Учебное пособие. С.-Пб.: ИПБ МВД РФ, 1997. - 112 с.

79. Шевчук А.П., Присадков В.И. Выбор рациональных вариантов противопожарной защиты объектов // Обеспечение пожарной безопасности объектов защиты: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989, с. 57-65.

80. Щелкунов В.И., Гавриков Н.Ф., Сачевец О.Н. Сравнительные испытания новых видов огнезащитных покрытий // Пожаровзрывобезопасность, 1994, Т.З, № 2, с. 7-15.

81. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. -М.: Стройиздат, 1988. 143 с.

82. Демехин В.Н., Сомов В.И., Никулин A.B. Современный метод контроля качества огнезащиты деревянных конструкций в строящихся и эксплуатируемых зданиях // Проблемы обеспечения пожарной безопасности

83. Северо-Западного региона: материалы международной научно-практической конференции, 15 ноября 2000 года. 1- СПб.: Университет МВД России, 2000, с. 92-93.

84. Сох G. Combustion fundamentals of fire. Academic Press Ltd. 1995.520 p.

85. Jaeneske W. Holz im vorbeugenden brandshutz // Brandschutz, 1981, №7,p. 57-89.

86. Schröder H. Das brandverhalten brettschichtverleimer trager. // Brandschutz, 1981, № 11, р. 117-123.

87. Vovelle C. Comportement du dans in incendie // Entropie. 1979, № 12, p.18.38.

88. Yang K.T., Lloyd J.R., Kanary A.M., Satoh K. Modeling of turbulent buoyant flows in air. Cabins // Comb. Sei. Tehn, 1984, № 39, p. 107-118.130