Огнестойкость строительных материалов
Огнестойкость строительных материалов часто оценивается в ходе испытаний печи, в которых тепловая среда похожа на пожар в помещении. В больших помещениях, таких как терминалы и атриумы, возгорание вряд ли перерастет в сценарий перекрытия. Вместо этого пожары, как правило, носят локальный характер, с большими перепадами температур и локальным воздействием на строительные элементы. Было исследовано тепловое воздействие различных локальных пожаров на стальную колонну длиной шесть метров. Результаты показывают, что прогнозы, сделанные на основе Еврокода, следовательно, переоценивают тепловое воздействие и что распределение температуры вокруг круглой колонны сильно асимметрично. Кроме того, было показано, как можно точно рассчитать распределение температуры, используя данные измерений пластинчатого термометра (PT) вблизи поверхности колонки.
Эксперименты проводились в большом пожарном зале СП 20х20 и 20м высотой. Круглая незащищенная стальная колонна высотой 6 м, диаметром 200 мм и толщиной стали 10 мм была подвержена возгоранию с различными участками горения. Вдоль колонны были проведены обширные измерения температуры стали и температуры как пластинчатыми термометрами (PT), так и небольшими термопарами. Источниками возгорания были два возгорания дизельного топлива (Ø = 1,1 м и 1,9 м) и одно возгорание гептана (Ø = 1,1 м). Мощность тепловыделения при пожарах была оценена в 3,3 и 1,0 МВт для большого и меньшего дизельного пожара, соответственно.
Асимметричное пламя
Хотя до испытания сквозняков не наблюдалось, пламя было немного наклонено в одном направлении. Это сделало тепловое воздействие асимметричным, и можно было заметить большие градиенты температуры между различными частями периферии колонны на одной и той же высоте. Это также привело к искривлению колонны из-за неравномерного теплового расширения.
PT и маленькие термопары показали почти одинаковые температуры в большинстве положений. Сходство, вероятно, является следствием большого пламени и высоких скоростей газа. При большом возгорании дизельного топлива температура на высоте 1,2 м над поверхностью топлива изменялась в пределах 900–1000 °C в месте наибольшего теплового воздействия, то есть в положении, в котором пламя наклонялось.
Как было замечено, температура в шлейфе стабилизировалась примерно за минуту. Из-за тепловой инерции температура стали повышалась намного медленнее. Равновесные температуры достигаются почти через 15 минут после зажигания. Разница между сторонами высокой и низкой экспозиции не превышает 250 °C. Спустя долгое время разница температур между холодной и горячей стороной уменьшилась. Было очевидно, что тепло передавалось внутри колонны от горячей области к более холодной и что эта теплопередача вносила существенный вклад в выравнивание температур.
Сравнение с прогнозами Еврокода
Тепловое воздействие на колонну можно спрогнозировать в соответствии с техническими правилами, указанными в EN 1991-1-2, приложение C, «Локальные возгорания». Однако уравнение шлейфа Хескестада, используемое в этой главе, дает завышенную оценку температуры шлейфа по сравнению с результатами измерений. Это приводит к завышению температур обнаженной стальной конструкции на несколько сотен градусов в разы.
Использование измерения PT для расчета температуры стали
Температуры PT использовались для первого расчета адиабатических температур поверхности (ATП) возгорания во всех положениях. После этого была создана двухмерная модель конечных элементов (МКЭ) для расчета теплового распределения по колонне. В модели также учитывалась внутренняя теплоотдача. Однако теплопроводность в стали не может объяснить общий теплоперенос, испытанный в ходе испытаний. Таким образом, также учитывалось внутреннее излучение от поверхности к поверхности. Результаты показывают очень хорошее сравнение между экспериментальными значениями и смоделированными на 2 и 4 метрах.
Повышение пожарной безопасности в строительстве из пластмассовых материалов
Сегодня использование пластмассовых материалов в строительстве широко распространено, и мы наблюдаем постоянное развитие новых продуктов и областей применения. Тем не менее, люди, работающие в сфере строительства или противопожарной защиты, скептически относятся к расширенному использованию пластмасс. Скептицизм может быть частично вызван происшествиями с пожарами, связанными с пластиковыми материалами, но также и отсутствием знаний или доступной информации о таких продуктах. Существует множество серьезных примеров пластиковых строительных материалов, которые были установлены или использованы неправильно с учетом их задокументированных огнестойких свойств. SINTEF NBL стремится способствовать повышению пожарной безопасности при применении пластиковых материалов в строительстве.
Проект: «Пластиковые строительные материалы и пожарная безопасность».
Предварительный пилотный отчет описывает, как вопросы пожарной безопасности пластиковых строительных материалов регулируются норвежскими нормами и руководящими принципами, а также разработку строительных норм и исследовательскую деятельность, связанную с пластиковыми материалами и пожарной безопасностью в странах Европы. В отчете также представлен обзор соответствующих пластиковых материалов и их огнестойкости. Кроме того, страховые компании, пожарные команды, следователи из полиции, строители и поставщики пластиковых строительных материалов поделились об их опыте и мнениях по этой теме.
Выводы предварительного экспериментального исследования
Мнения и уровни знаний, касающихся пожарной безопасности пластиковых строительных материалов, различались среди респондентов. Если понимание системы документации огнестойких свойств строительных материалов и требований к такой документации неадекватно, это может привести к тому, что строительные проекты будут страдать от отсутствия или ошибочной документации. Кроме того, недостаток знаний может быть одной из причин скептицизма по отношению к пластиковым строительным изделиям. Пластмассы часто упоминаются в общих чертах, но один и тот же тип пластика может использоваться в продуктах с очень разными огнестойкими свойствами, например, в зависимости от плотности и добавок. Поэтому мы не можем делать общие выводы о пожарной безопасности пластиковых строительных материалов.
В соответствии с действующими строительными нормами, пожарные свойства продукта, а не тип материала регулируют, как и где могут применяться продукты. Однако четкое различие между горючей и негорючей изоляцией может препятствовать применению пластиковых изоляционных материалов, например, материалов, используемых для изоляции потолков и фасадов.
Основное внимание в будущей работе
В некоторых случаях пожара, связанного с сэндвич-элементами с горючими материалами сердцевины, наблюдалось распространение огня в полостях за облицовкой элементов. Однако в таких случаях возможно повреждение облицовки или обнажение материала сердцевины из-за продолжающихся строительных работ. Пока не до конца известно, оказывает ли поврежденная облицовка значительное влияние на огнестойкость многослойных элементов с горючим материалом сердцевины.
Также необходимо сосредоточиться на сельскохозяйственных постройках, в том числе теплицах и зданиях, используемых для содержания домашнего скота. Электричество - частая причина сельскохозяйственных пожаров. В связи с увеличением использования пластиковых материалов в сельском хозяйстве нужно изучить, как пластиковые строительные изделия используются в сельскохозяйственных зданиях и соответствуют ли их применения строительным нормам.
Кроме того, знания о пожаробезопасном применении пластиковых строительных материалов должны быть расширены среди различных участников строительной отрасли.
