Пожарная безопасность в строительстве

       РАЗДЕЛ  IY.  ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 

       В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 
 
 

       4.1. ЗАДАЧИ ПРОТИВОПОЖАРНОГО  СТРОИТЕЛЬНОГО 

       ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
 

       Пожары  и взрывы причиняют большой материальный и социальный ущерб, нередко они  сопровождаются тяжелыми травмами и  человеческими жертвами. Для развитых стран ежегодный ущерб оценивается в 1-1,25% ВВП, пострадавшие здания восстанавливаются в среднем три года, косвенные убытки в три раза превышают прямой ущерб. Наибольшее число пожаров происходит в жилом секторе.

       Ущерб от пожаров и взрывов в решающей степени обусловлен конструктивно-планировочным решением здания и насыщением его противопожарным инженерным оборудованием. Выбор материалов и конструкций, площадь и этажность объекта определяют масштаб пожара и сроки восстановления здания,  эффективность эвакуационных путей и систем сигнализации, дымоудаления и тушения огня влияет на количество пострадавших.

       Задачи  строителя-проектировщика в сфере  пожарной безопасности состоит в том, чтобы построенное здание обладало огнестойкостью, адекватной его взрывной и пожарной опасности – чем выше риск возникновения пожара или взрыва, тем выше требования к конструктивно-планировочным особенностям такого здания. Уменьшить масштаб и ущерб от пожара или взрыва, снизить сроки восстановления здания – основная задача инженера-строителя при проектировании. 
 
 

       4.2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ  О ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ 

       Горением  называется сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества с окислителем, он сопровождается выделением большого количества тепла и света. Реакция может проходить в виде горения или в виде взрыва, если  химическая активность горючего вещества высока.

Для возникновения  и развития процесса горения необходима « триединая система »:

  ГОРЮЧЕЕ  ВЕЩЕСТВО  +  ОКИСЛИТЕЛЬ  +  ИСТОЧНИК ПОДЖИГАНИЯ                                                                                                                                 

                                                                                                   

- горючие газы                          - кислород воздуха       - достаточная температура

- горючие жидкости                    ( содержание              - определенный запас 

- пылевоздушные  смеси                       21% )                    энергии

-твердые вещества

       Горючие вещества представлены горючими газами и жидкостями, а также пылевоздушными смесями и твердыми веществами. Горение  происходит, как правило, в газовой среде, поэтому жидкие и твердые вещества при нагревании подвергаются испарению и разложению, чтобы пары и газы вступили в реакцию горения. Обычно в качестве окислителя участвует кислород, который содержится в воздухе в количестве 21%. Источник поджигания должен иметь достаточную температуру и определенный запас энергии, чтобы разогреть горючую смесь.

       Очень важным для горения является соотношение  между горючим и окислителем в горючей смеси. Диапазон концентраций, в котором происходит горение, имеет границы в виде нижнего и верхнего предела воспламенения – НКПВ и ВКПВ ( рис.4.1 ), а сам диапазон представляет область воспламенения. 

         

        Рис.4.1. 

       Если  при сгорании все молекулы горючего и окислителя прореагировали без  остатка, то в исходном состоянии  компоненты горючей смеси находились в стехиометрическом соотношении ( рис.4.2 ). Если после реакции в избытке ока-                             

зался окислитель, то в исходном состоянии смесь  была бедной, а при избытке горючего – богатой.

            В механизме процесса горения  можно выделить несколько этапов:

            1 этап – источник поджигания разогревает горючую смесь, повышается химическая активность компонентов;        

                                                        

        Рис.4.2 
 

   2 этап  – источник поджигания продолжает нагревать смесь, горючее и окислитель начинают взаимодействовать в виде реакции горения. Этап характеризуется температурой горения;

            3 этап – источник продолжает  нагревать смесь, скорость реакции  возрастает, появляется пламя. Этап характеризуется температурой воспламенения;

            4 этап – с появлением пламени  скорость реакции резко возрастает, при этом выделяется тепло.  Процесс  переходит в стадию  самопотдерживающей  реакции горения  , для которой уже не нужен  источник поджигания. Этап характеризуется температурой самовоспламенения;

            5 этап – ускоряющийся процесс  переходит в стадию цепной  реакции горения, он характеризуется  максимальной скоростью окисления.

            В зависимости от скорости  реакции процесс горения может  быть дефляграционным ( скорость несколько м / с ), взрывным ( скорость до сотен м / с ) и детонационным ( скорость тысячи м / с ). В реальных пожарах процесс дефляграционный. Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая  - при концентрации в воздухе 14-15% кислорода.

             Горение прекращается, если исключить  один из компонентов триединой  системы                                                                                         

         ГОРЮЧЕЕ В-ВО + ОКИСЛИТЕЛЬ + ИСТОЧНИК  ПОДЖИГАНИЯ 

На этом основаны все способы тушения пожара. Например, при тушении горючей жидкости пенами прекращается поступление паров в зону горения. При тушении дерева водой резко понижается температура зоны горения. 
 
 

                   4.3. ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА  

                                     ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ  

          Строительные решения зданий  или помещений в максимально  возможной степени должны зависеть от взрывопожарных свойств используемых в них горючих веществ, которые характеризуют условия для возникновения и развития реакции горения. Рассмотрим основные параметры четырех типов горючих веществ.

          1.Горючие газы. Смесь горючих газов и окислителя можно зажечь лишь в определенных пределах концентрации компонентов между нижним и верхним пределами воспламенения или взрываемости ( рис.4.3 ). В нормах величина

          2. Горючие жидкости. При нагревании над поверхностью жидкости образуются пары, которые вступают в реакцию горения. Концентрация паров зависит от температуры жидкости и, чтобы получить концентрацию паров, равную НКПВ, необходима определенная температура жидкости, называемая температурой вспышки (( рис.4.4 ). Это минимальная температура жидкости,  

                                               

                      

                                   

                           

                                                                                              100% горючего

                                             область воспламенения         

          100 %               t                                       ВКПВ       0% окислителя

окислителя 

                                       

                                                            Рис.4.4     

при которой  над её поверхностью образуется паровоздушная  смесь, способная воспламенится от внешнего источника поджигания. Устойчивого горения при этом не происходит, пары вспыхивают и гаснут из-за своей низкой концентрации. Температура вспышки – аналог НКПВ, принят в качестве основного показателя взрывопожароопасности горючих жидкостей.

          По величине Т жидкости разделяются на легковоспламеняющиеся (ацетон, спирт, бензин ) с Т 61 С и горючие ( мазут, масла и др.) с

Т 61 С.

          3.Пылевоздушные смеси. Процесс горения пылей малопредсказуем из-за больших неопределенностей создания опасных концентраций аэровзвеси, что создает дополнительный риск при их эксплуатации. Взрывопожароопасность пылевоздушных смесей устанавливается по величине нижнего концентрационного предела воспламенения или взрываемости НКПВ(Вз). В зависимости от величины НКПВ(Вз) пыли делятся на взрывоопасные ( сера, сахар, мука и др. ) и пожароопасные ( древесная, табачная пыль и пр. ), каждая из них разделяется на два класса.

                           
 

                                  ПЫЛЕВОЗДУШНЫЕ   СМЕСИ

                                                                         

             ВЗРЫВООПАСНЫЕ                          ПОЖАРООПАСНЫЕ

                 НКПВз 65 г / м                                НКПВ > 65  г / м             

                                                                                                               

       I   КЛАСС                II  КЛАСС                 III  КЛАСС                    IV  КЛАСС

   НКПВз  15г/м          НКПВз 15г/м               НКПВ 250 С      НКПВ 250 С            

                                   

          Для некоторых пылей другой параметр – величина ВКПВз существует лишь в расчетах, на практике его невозможно реализовать. Например, для торфяной пыли он составляет 2200 г/ м , для сахарной пудры 13500 г/ м .

               Твердые вещества. Взрывопожароопасность твердых веществ зависит

  

   

                                                      Рис.4.5

от несколькими параметрами, а не одного. При нагревании они частично разлагаются, образуя  летучую часть, которая горит как горючие газы (рис.4.5 ). В коксовом остатке реакция идет под тепловым воздействием и характеризуются                      

температурами горения, самовоспламенения и воспламенения , а также распространением горения по поверхности материала.

          Возможно самовозгорание твердых  веществ по химическим ( например, пролив азотной кислоты на дерево ) или микробиологическим процессам ( торф, опилки, хлопок и пр.). Микробиологическое разложение вызывает небольшое повышение внутренней температуры, которое оказывается достаточным, чтобы материалы с большой пористостью начали реакцию горения.

                  

                  4.4. ОЦЕНКА ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ 

                                                  ОБЪЕКТОВ  
 

       Определение уровня пожарной опасности здания позволяет сформировать требования к его конструктивно-планировочному решению и к системам противопожарного оборудования. В зависимости от назначения здания и помещения разделяются по функциональной пожарной опасности на 5 классов:

       - класс Ф1 включает объекты для  постоянного и временного проживания  людей;

       - класс Ф2 содержит здания культурно-просветительского  назначения;

       - класс Ф3 представлен зданиями с предприятиями по обслуживанию населения;

       - класс Ф4 включает производственные  объекты, которые, в свою очередь,  подразделяются на категории  по взрывопожароопасности ( см. 4.5 ).

       Строительные  конструкции здания в условиях пожара могут повышать или понижать пожарную опасность здания. В зависимости от конструктивной опасности здания делятся на 4 класса: С0, С1, С2 и С3. На класс конструктивной опасности здания влияет пожарная опасность  строительных конструкций, имеющих также четыре класса: К0 ( непожароопасные ), К1 ( малопожароопасные ), К2 ( умеренноопасные ) и К3 ( пожароопасные ).