Тема 2. Метод исследования поведения материалов в условиях пожара.

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 5Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Тема 2. Метод исследования поведения материалов в условиях пожара.

Вопрос 1 Экспериментальные методы исследования механических свойств строительных материалов.

Вопрос 2 Определение показателей воспламеняемости и распространения пламени, тепловыделения, токсичности продуктов горения.

Вопрос 3 Классификация строительных материалов по пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ и требования, предъявляемые к ним(СРС).

Тема 3. Поведение  материалов в условиях пожара

Вопрос 1. Поведение каменных (минеральных) материалов в условиях пожара

Вопрос 2. Поведение строительных металлов и сплавов в условиях пожара.

Вопросы 3. Поведение древесины и материалов на ее основе в условиях пожара

Вопросы 4. Поведение полимерных строительных материалов в условиях пожара

Тема 4. Способы снижения пожарной опасности строительных материалов

Вопрос 1. Металлических конструкций

Вопрос 2. Д еревянных конструкций

Вопрос 3. Железобетонных конструкций

Тема 5. Поведение зданий и сооружений в условиях пожара, обеспечение их степени огнестойкости и конструктивной пожарной безопасности

Вопрос. Огнестойкость металлических конструкций

Вопрос. Огнестойкость деревянных конструкций

Вопрос. Огнестойкость железобетонных конструкций

Введение

Дисциплина «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» базируется на закономерностях химических процессов, физики твердого тела, материаловедения, теории горения, основах теплопередачи, законах строительной механики и строительного дела. Поэтому изучение курса предшествует изучение целого рода общеобразовательных и технических дисциплин.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа (2 зачетных единицы) в том числе лекции -12, практические – 24, СРС -36. РГР, зачет.

Физико-химические процессы, приводящих к изменению свойств строительных материалов в условиях пожара

Физические процессы

Теплоперенос (теплопередача) _ непрерывное перемещение теплового потока от обогреваемой поверхности образца материала (изделия) вглубь (в направлении необогреваемой поверхности _ при одностороннем обогреве,

Основным показателем, характеризующим развитие этого процесса, является температура материала (t - потенциал теплопереноса). Параметрами, необходимыми для количественной оценки протекания процесса теплопереноса и расчета изменения основного показателя (t) при пожаре являются теплофизические характеристики материала.

Влагоперенос _ отражает процесс перемещения влаги в пористой структуре материала одновременно с развитием процесса теплопереноса. Поскольку отмеченные процессы действуют одновременно, часто их рассматривают как один процесс тепло_влагопереноса.

При нагреве материала до температуры 100 оС влага, содержащаяся в порах, претерпевает температурное расширение, что увеличивает давление на стенки пор, вызывает увеличение внутренних напряжений в материале и снижает его прочность. Дальнейший нагрев материала приводит к переходу воды, содержащейся в порах, в парообразное состояние. При этом сначала влага испаряется с обогреваемой поверхности материала. Затем фазовый переход влаги в пар происходит в так называемой «зоне испарения», которая по мере прогрева постепенно перемещается в глубь образца (строительной конструкции) под влиянием процесса теплопереноса. Учитывая, что объем пор в твердом материале во время нагрева практически не изменяется, интенсивное парообразование (с 1 л воды получается 1700 л пара при нормальных условиях) приводит к быстрому росту давления в порах материала. По мере перемещения зоны испарения вглубь материала (изделия) давление возрастает.

Основным показателем процесса влагопереноса является избыточное давление (Р) пара в зоне испарения. Давление пара является одним из основных стимуляторов процесса разрушения (накопления нарушений, повреждений структуры) материала. При превышении избыточным давлением некоторой критической величины этот процесс может привести к явлению взрывообразной потери целостности образца (изделия) материала.

Химические процессы

Дегидратация _ химическая реакция отщепления от молекулы вещества химически связанной воды. Этот процесс, например, характерен для ряда природных каменных материалов, в частности, гипса: а также для искусственных каменных материалов, изготовленных на минеральных вяжущих веществах например, цементного вяжущего в искусственных каменных материалах (бетоне, асбестоцементе). В то же время другие компоненты композиционных материалов (например, бетонов) могут расширяться, что приводит к возникновению внутренних усилий в материале, созданию напряженного его состояния, накоплению повреждений, разрушению (сниже нию прочности).

Диссоциация _ расщепление (распад) молекул. Эта химическая реакция свойственна, в частности, природным каменным материалам, например, при температуре порядка 900оС протекает реакция диссоциации известняка (карбоната кальция) СаСО3 = СаО + СО2.

Она характерна также для минеральных вяжущих веществ, которые являются основой искусственных каменных материалов. Эта реакция приводит к снижению объемной массы, прочности материала, увеличению его пористости.

Химическое разложение твердых материалов состоит в том, что при повышении их температуры до определенного для каждого материала значения (температуры начала деструкции) начинается процесс разрыва химических связей с образованием более простых компонентов (твердых, жидких, газообразных).

 С повышением температуры скорость химических реакций возрастает. Термическое разложение является чрезвычайносложным процессом, зависящим от множества параметров. Этот процессможно разделить на 3 разновидности.

1. Термическая деструкция, при которой сложные молекулы распадаются на более простые звенья.

2. Пиролиз _ процесс глубокого расщепления продуктов деструкции вплоть до образования простейших молекул.

3. Термоокислительное разложение при участии кислорода воздуха.Процесс термоокислительного разложения приводит к воспламенению материала. Процесс разложения материалов при повышенных температурах сопровождается образованием газообразных, жидких веществ, обладающих токсичным действием. Для большинства материалов общим токсичным компонентом продуктов разложения и горения является оксид и диоксид углерода (СО, СО2).

Таким образом, и химические процессы приводят к разрушению (снижению прочности) материалов и другим негативным последствиям, в частности, горению.

Физико-химические процессы

Основным физико-химическим процессом, который происходит с органическими строительными материалами в условиях пожара, является процесс горения. Глубоко и всесторонне этот процесс, его законы и теоретические основы рассматривают при изучении дисциплины «ФХОР и ТП»

Задание на СР. Тема 3 Поведение материалов в условиях пожара.

Вопрос 1. Поведение каменных (минеральных) материалов в условиях пожара

Вопрос 2. Поведение строительных металлов и сплавов в условиях пожара.

Вопросы 3. Поведение древесины и материалов на ее основе в условиях пожара

Вопросы 4. Поведение полимерных строительных материалов в условиях пожара

Литература.

1. Ф3 123 «Технический регламент …….

2.Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: Учебник/

В.Н. Демехин, И.Л. Мосалков, Г.Ф. Плюснина, Б.Б. Серков, А.Ю. Фролов, Е.Т. Шурин, 1 М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.1 656 с, ил

3. ГОСТ 12.1.044.89. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

4. ГОСТ 30244.94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.

5. ГОСТ 30402.96. Материалы строительные. Метод испытаний на воспламеняемость.

6. ГОСТ 30444.97 (ГОСТ Р 51032.97). Материалы строительные. Метод испытаний на распространение пламени.

7. ГОСТ 30247.0.94. Конструкции строительные Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.

Вопросы для собеседования к темам, выносимым на самостоятельное изучение

1. Понятие о структуре материалов.

2. Понятие о физических, механических и теплофизических свойствах материалов.

3. Изменения теплофизических характеристик при нагревании материала.

4. Изменения теплофизических характеристик при нагревании.

5. Пожарно-технические характеристики материалов.

6. Понятие об опасных факторах пожара.

7. Экспериментальные методы исследования механических свойств строительных материалов.

8. Определение показателей воспламеняемости и распространения пламени, тепловыделения, токсичности продуктов горения.

9. Классификация строительных материалов по пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ и требования, предъявляемые к ним.

10. Основные виды и характерные свойства каменных материалов, применяемых в строительстве.

11. Основные процессы и особенности поведения при нагреве.

12. Влияние температурных деформаций (напряжений).

13. Изменение механических и теплофизических свойств каменных материалов в процессе нагревания.

14. Сравнительная оценка поведения различных видов каменных материалов в условиях пожара.

15. Основные виды и особенности металлов и сплавов, применяемых в строительстве.

16. Процессы, происходящие в металлах и сплавах при нагревании и определяющие изменение механических и теплофизических свойств.

17.Особенности поведения горячекатаной, холоднотянутой, термически упрочненной и легированной сталей в условиях пожара.

18.Область использования древесины и материалов на ее основе в современном строительстве.

19. Особенности физического и химического строения древесины.

20. Влияние строения древесины и ряда внешних факторов на физические, механические и теплофизические свойства древесных материалов.

21. Поведение древесных материалов при нагревании. Особенности термоокислительной деструкции.

22.Воспламенение, горение, тление древесины и материалов на ее основе.

23. Токсичность продуктов терморазложения и горения.

24.Полимеры и пластмассы, используемые в строительстве, особенности их строения.

25. Поведение пластмасс при нагревании: термопластичность, термоактивность изменение механических характеристик, теплостойкость, термоокислительная деструкция.

26. Предельные условия воспламенения и горения пластмасс.

27. Требования Технического регламента и Сводов правил.

28. Способы повышения стойкости каменных материалов к нагреву.

29. Рациональный подбор компонентов. Введение специальных добавок.

30. Способы повышения стойкости металлов и сплавов к нагреву.

31. Теоретические основы огнезащиты древесины, древесных материалов и пластмасс.

32. Сравнительная эффективность различных видов огнезащиты.

33. Поведение зданий и сооружений при пожарах, как в обычных условиях, так и при ЧС.

34. Аналитический обзор отечественных и зарубежных результатов испытаний натурных фрагментов зданий с различными конструктивными схемами.

35. Огнестойкость зданий: степень огнестойкости, класс конструктивной пожарной опасности в соответствии с Федеральным Законом №123-ФЗ и Сводом правил.

36. Огнестойкость строительных конструкций: предел огнестойкости, класс пожарной опасности.

37. Методы экспериментальной и теоретической оценки огнестойкости строительных конструкций.

38. Основные задачи по обеспечению устойчивости зданий и сооружений при ЧС.

39. Область применения металлических конструкций, их достоинства и недостатки.

40.  Поведение в условиях пожара несущих металлических конструкций: балки, фермы, колонны, легкие металлические конструкции, структурные и мембранные конструкции.

41. Оценка предела огнестойкости металлических конструкций: статическая и теплотехническая части расчета незащищенных конструкций и их элементов; особенности расчета предела огнестойкости защищенных конструкций.

42. Область применения деревянных конструкций.

43. Несущие деревянные конструкции и их поведение в условиях пожара: балки, арки, рамы.

44. Способы повышения огнестойкости и снижения пожарной опасности деревянных конструкций.

45. Виды железобетонных конструкций и область их применения.

46. Особенности поведения несущих и ограждающих железобетонных конструкций в условиях пожара.

47. Оценка предела огнестойкости железобетонных конструкций и их элементов.

48. Способы повышения огнестойкости железобетонных конструкций и огнезащита узловых соединений.

Варианты заданий

Вариант № 1

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие искусственных каменных материалов, изготовленных на основе извести и гипса: по способу получения, основным свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур).

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие методов экспериментального определения показателей пожарной опасности строительных материалов?

3. Образцы строительного материала испытали на установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе горючести относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему (ответ обосновать)?

Примечание: В процессе испытания наблюдалось каплепадение
расплавленного материала.

Вариант № 2

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие искусственных каменных материалов, изготовленных на основе гипса и портландцемента по основным свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур)?

2. Сравните условия проведения испытаний материалов различными экспериментальными методами определения группы горючести; перечислите, в чем состоит сходство и в чем различие условий испытаний в различных методах, в чем их сходство и отличие по сравнению с условиями пожара?

3. Образцы строительного материала испытали на установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе горючести (возгораемости) относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему (ответ обосновать)?

Вариант № 3

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие поведения известняка и гранита в условиях пожара (при нагреве до высоких температур)?

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие требований, предъявляемых к образцам строительных материалов, которые предназначены для определения показателей пожарной опасности с помощью экспериментальных методов?

3. Образцы строительного материала испытали на установке трубчатая электропечь. Результаты испытаний приведены в таблице.

Сделать вывод о группе горючести материала согласно ГОСТ 30244– (ответ обосновать).

Вариант № 4

1. Перечислите и поясните основные причины разрушения (снижения прочности) искусственных каменных материалов в условиях пожара (при нагреве до высоких температур).

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие приборов (установок), используемых при экспериментальном определении показателей пожарной опасности строительных материалов с помощью стандартных методов?

3. Образцы древесины, обработанные огнезащитным составом, были подвержены огневым испытаниям с целью определения эффективности огнезащитного средства. Результаты испытаний приведены в таблице (m₁ –масса образца до испытания, m₂ –масса образца после испытания).

Выполнить обработку результатов испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ 16363– (СТ СЭВ 4686–) и сделать вывод об эффективности огнезащитного средства.

Вариант № 5

1. Перечислите по позициям, в чем сходство и в чем различие углеродистых и легированных сталей по составу, свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур)?

2. Перечислите по позициям, в чем сходство и в чем различие в последовательности проведения испытаний различными экспериментальными методами определения показателей пожарной опасности строительных материалов?

3. Образцы строительного материала испытали на установке трубчатая электропечь. Результаты испытаний приведены в таблице.

Сделать вывод о группе горючести материала согласно ГОСТ 30244– (ответ обосновать).

Вариант № 6

1. Назовите характерные особенности поведения органических строительных материалов в условиях пожара; свой ответ подтвердите примерами.

2. Перечислите параметры, по которым производится оценка результатов испытаний при экспериментальном определении показателей пожарной опасности строительных материалов различными методами? В каких методах используется одинаковые параметры (назовите методы и параметры)?

3. Образцы древесины, обработанные огнезащитным составом, были подвергнуты огневым испытаниям с целью определения эффективности огнезащитного средства. Результаты испытаний приведены в таблице (m₁ –масса образца до испытания, m₂ –масса образца после испытания).

Выполнить обработку результатов испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ 16363– (СТ СЭВ 4686–) и сделать вывод об эффективности огнезащитного средства.

Вариант № 7

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие поведения природных и искусственных каменных материалов в условиях пожара (при нагреве до высоких температур); свой ответ подтвердите на примерах материалов.

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие метода определения воспламеняемости декоративных тканей [3] и метода экспериментального определения группы трудногорючих и горючих веществ и материалов по ГОСТ 12.1.044–89.

3. Образцы строительного материала испытали на установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе горючести (возгораемости) относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему? (Ответ обосновать).

Вариант № 8

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие искусственных каменных материалов, изготовленных на основе извести и портландцемента, по основным свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур).

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие метода определения огнезащитных свойств защитных средств для древесины по ГОСТ 16363– (СТ СЭВ 4686–) и метода экспериментального определения группы трудногорючих и горючих веществ и материалов по ГОСТ 12.1.044–.

3. Образцы строительного полимерного материала испытали в двух режимах для определения показателя токсичности продуктов горения. Результаты испытаний приведены в таблице. Время испытания –30 мин.

К какому классу опасности по показателю токсичности продуктов горения относится материал согласно ГОСТ 12.1.044–89 и почему? (Ответ обосновать).

Вариант № 9

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие поведения древесины и пластмасс в условиях пожара (при нагреве до высоких температур), а также способов огнезащиты (видов огнезащитных средств).

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие метода определения огнезащитных свойств защитных средств для древесины по ГОСТ 16363– (СТ СЭВ 4686–) и метода определения воспламеняемости декоративных тканей [3].

3. Образцы строительного полимерного материала испытали в двух режимах для определения показателя токсичности продуктов горения. Результаты испытаний приведены в таблице. Время испытания –30 мин.

К какому классу опасности по показателю токсичности продуктов горения относится материал согласно ГОСТ 12.1.044–89 и почему? (Ответ обосновать).

Вариант № 10

1. Чем отличаются керамические материалы от других искусственных каменных материалов: по технологии изготовления, основным свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур)? (Свой ответ подтвердите на примерах материалов).

2. С помощью каких экспериментальных методов производят определение группы горючести твердых материалов? В чем их сущность, сходство и различие?

3. Образцы строительного материала испытали на установке трубчатая электропечь. Результаты испытания приведены в таблице.

Сделать вывод о группе горючести (возгораемости) материала согласно ГОСТ 30244– (ответ обосновать).

Вариант № 11

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие углеродистых сталей и алюминиевых сплавов по свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур).

2. Какими показателями характеризуют пожарную опасность строительных материалов, какими методами определяют каждый из них и какими стандартами они регламентируются?

3. Образцы строительного материала испытали на установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице. К какой группе горючести относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему (ответ обосновать)?

Вариант № 12

1. Назовите основные причины разрушения (снижения прочности) природных каменных материалов в условиях пожара (при нагреве до высоких температур); свой ответ подтвердите примерами.

2. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие метода экспериментального определения коэффициента дымообразования твердых веществ и материалов и метода определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов по ГОСТ 12.1.044–.

3. Образцы строительного материала испытали на установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе горючести относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему (ответ обосновать)?

Вариант № 13

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие легированных сталей и алюминиевых сплавов по свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара (при нагреве до высоких температур).

2. Какие методы экспериментальной оценки показателей пожарной опасности используют при испытании строительных материалов, в чем сущность каждого из них?

3. Образцы строительного материала испытали на экспериментальной установке шахтная печь. Результаты испытаний приведены в таблице. К какой группе горючести (возгораемости) относится материал согласно ГОСТ 30244– и почему (ответ обосновать)?

Примечание: в процессе испытаний наблюдалось расплавлениематериала.

Вариант № 14

1. Перечислите по позициям, в чем состоят достоинства и в чем недостатки полимерных материалов (пластмасс) по сравнению с искусственными каменными материалами по свойствам, применению в строительстве, поведению в условиях пожара; свой ответ подтвердите на примерах материалов.

2. Сравните требования, предъявляемые к образцам материалов, испытываемых различными методами при определении группы горючести, укажите, в чем состоит сходство и в чем различие требований?

3. Образцы строительного материала испытали на дымообразующую способность по ГОСТ 12.1.044–. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе относится материал по коэффициенту дымообразования и почему (ответ обосновать)?

Вариант № 15

1. Какие материалы применяют в строительстве в качестве теплоизоляционных и в чем состоит их пожарная опасность (поведение в условиях пожара)?

2. По каким показателям оценивают пожарную опасность строительных материалов и с помощью каких экспериментальных методов определяют каждый показатель (перечислите)?

3. Образцы строительного материала испытали на дымообразующую способность по ГОСТ 12.1.044–. Результаты испытаний приведены в таблице.

К какой группе относится материал по коэффициенту дымообразования и почему? (Ответ обосновать).

Вариант № 16

1. Какие методы и средства используют для огнезащиты древесины, в чем состоит физический механизм их действия (влияния) на процесс горения древесины?

2. По каким параметрам, измеряемым в процессе огневых испытаний, оценивают группы горючести материалов, испытываемых различными методами (перечислите названия методов и параметры)?

3. Образцы материала испытали с помощью метода определения трудногорючих и горючих веществ и материалов по ГОСТ 12.1.044–. Результаты испытаний приведены в таблице.

Оценить, к какой группе горючести относится материал? (Ответ обосновать).

Вариант № 17

1. Назовите характерные особенности поведения неорганических материалов в условиях пожара (нагрева до высоких температур); свой ответ подтвердите примерами поведения конкретных видов материалов в условиях пожара.

2. Какими стандартами регламентируются методы экспериментального определения показателей пожарной опасности строительных материалов (приведите названия стандартов и укажите какие показатели пожарной опасности регламентируют каждый из них)?

3. Образцы органического материала испытали с помощью метода определения трудногорючих и горючих веществ и материалов по ГОСТ

12.1.044–. Результаты испытаний приведены в таблице.

Оценить, к какой группе горючести относится материал? (Ответ обосновать).

Вариант № 18

1. Перечислите по позициям, в чем состоит сходство и в чем различие поведения в условиях пожара (при нагреве до высоких температур) бетонов и сталей, применяемых в строительстве.

2. Как классифицируют строительные материалы по показателям пожарной опасности?

3. Образцы материала испытали с помощью метода определения трудногорючих и горючих веществ и материалов по ГОСТ 12.1.044–. Результаты испытаний приведены в таблице.

Оценить, к какой группе горючести относится материал? (Ответ обосновать).

Тема 2. Метод исследования поведения материалов в условиях пожара.

Вопрос 1 Экспериментальные методы исследования механических свойств строительных материалов.

Вопрос 2 Определение показателей воспламеняемости и распространения пламени, тепловыделения, токсичности продуктов горения.

Вопрос 3 Классификация строительных материалов по пожарной опасности в соответ

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии