канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой безопасности жизнедеятельности

ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола

В последние годы объемы построек различного назначения стабильно и стремительно растут. Это общественные здания, административные, многофункциональные высотные здания промышленного комплекса, сложнейшие сооружения транспортной инфраструктуры и многие другие.

Вместе с тем, пожары в зданиях и сооружениях ежегодно причиняют человечеству колоссальный материальный ущерб, но гораздо более страшен ущерб, причиняемый жизни и здоровью людей. Кроме того, токсичные продукты термической деструкции, выделяющиеся в больших объемах при неконтролируемом горении, представляют серьезную экологическую угрозу для окружающей среды. Это связано с тем, что основная масса широко используемых строительных материалов претерпевают различные физико-химические превращения при пожарах.

Одними из наиболее применяемых строительных материалов являются различные металлы, которые отличаются рядом преимуществ, в частности не выделяют токсичные продукты при пожаре. Однако несмотря на то, что металлические конструкции отличаются высокой прочностью и негорючестью, а температура плавления стали превышает 1500 °С, при пожаре незащищенный металл быстро нагревается до 500–600 °С. При таких температурах резко снижается прочность конструкций, возникают их деформация и быстрое разрушение под воздействием силы тяжести и нормативной нагрузки [1].

Поэтому важнейшей задачей при строительстве зданий с применением металлических конструкций является обеспечение требуемых пределов огнестойкости. Решение данной задачи может быть достигнуто различными методами, однако в последнее время наиболее широкое применение находят огнезащитные вспучивающиеся покрытия (ОВП.)

Однако огнезащитные вспучивающиеся покрытия, разработанные на сегодняшний день, являются дорогим материалом. Но если огнезащитное покрытие требуется для покрытия небольшой металлической строительной конструкции, то можно ОВП изготовить в домашних условиях при помощи дешевого и подручного материала. Для этого было проведено исследование и выяснено, из каких дешевых компонентом можно приготовить ОВП. Кроме того, введение различных добавок позволяет значительно повысить огнезащитную эффективность ОВП.

Поэтому актуальность проекта обусловлена необходимостью достигнуть повышения предела огнестойкости огнезащитного вспучивающегося покрытия при добавлении дополнительных составляющих, оказывающих теплоизолирующее действие при защите металлических конструкций в целях повышения предела их огнестойкости при возникновении пожара или снижения стоимости покрытия.

Исследуемые образцы: металлические строительные конструкции (пластины из стали размером 100×100 мм) с нанесенным ОВП различного состава.

Для исследования свойств огнезащитных вспучивающихся покрытий за основу был взят ОВП следующего состава (в % по массе):

- растворимое стекло – 75 %;

- бура – 10 %;

- вермикулит – 12 %;

- аммофос – 3 %;

При действии огня бура разлагается, в результате выделяются негорючие газы, которые вспучивают композицию. Пористый слой представляет собой расплав закоксовавшихся при нагревании газообразных продуктов. Сокращение высыхания краски достигается благодаря образованию кремнегеля во время взаимодействия аммофоса с растворимым стеклом, а тепло, выделяющееся во время реакции, ускоряет поликонденсацию кремнегеля. В результате образуется прочное стеклообразное покрытие (Рисунок 1).

Рисунок 1 –Покрытие

В ходе проведения опытов готовые образцы подвергались воздействию пламени газовой горелки в течение 60 минут.

Для оценки эффективности огнезащитного покрытия, а именно времени прогрева необогреваемой поверхности металлической пластины до определенной температуры, был использован пирометр, представленный на рисунке 2.

Рисунок 2 – Пирометр

В качестве добавок, направленных на повышение огнезащитных свойств ОВП, были использованы следующие компоненты: тетраборат натрий –0,1 %, глицерин – 2 %, карбамид – 0,2 % (в % по массе) [2-5].

Тетраборат натрия служит для улучшения эксплуатационных свойств покрытия, глицеринслужит в качестве пеногасителя, снижающего сильного вспенивающего слоя, что предотвращает его разрушения, карбамид служит в качестве вспенивателя, что служит теплоизоляционным слоем для металлических конструкций.

В ходе исследования было проведено 4 опыта. Каждый опыт включал в себя по 3 исследуемых образца. Первый опыт был проведен с огнезащитным покрытием без добавления добавок, во втором опыте в состав ОВП был добавлен тетраборат натрия, а в третий и четвертый глицерин и карбамид соответственно. Усредненные значения изменения температуры на необогреваемой поверхности во времени представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 –Зависимость температуры от времени

Таким образом, можно сделать вывод, что при введении в ОВП дополнительных добавок происходит прирост в огнезащитной эффективности. Анализируя полученные данные видно, что самой эффективной добавкой служит тетраборат натрия, а карбамид почти никак не отразился в огнезащитной эффективности.