Диссертация (1172918), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Результаты огневых испытаний по стандартному режиму пожара всех исследуемых конструкций обобщены в таблице 5.1.3.Таблица 5.1.3 – Огнестойкость ограждающих ЛДКрК различных системЭлементы конструкции№№системыслоя1231OSB (0,009)2R-wool (0,01; ρ = 0,036)3OSB (0,009)-Каркас: сосна (0,025; ρ = 464)I(δ = м; = кг/м3)Вклад в огнестойкость,Пф = ∑ τiмин.(мин)τ1τ2τ3τ44567842,16,734,70,7-901IIIII231Имитация бруса (0,02)2OSB (0,009)3«PENOCOM» (0,01; ρ = 90)4OSB (0,009)-Каркас: cосна (0,025; ρ = 400)1ГКЛ (0,009)2ГКЛ (0,009)3«PENOCOM» (0,01; ρ = 43,7)4OSB (0,009)-IVVVIVII4567838,517612,5326139,52,515215307-97,221,6470,70,9110,315,9 12,1820,37-Каркас: cосна (2×0,025; ρ = 464)1СМЛ (0,01)2R-wool (0,015; ρ = 0,036)3OSB (0,009)-Каркас: ель (0,05; ρ = 464)1СМЛ (0,006)2СМЛ (0,006)3«PENOCOM» (0,15; ρ = 83)4OSB (0,009)-Каркас: cосна (0,05; ρ = 497)1СМЛ (0,006)2СМЛ (0,01)3«PENOCOM» (0,15; ρ = 43,7)4OSB (0,009)-Каркас: ель (0,05; ρ = 411)1СМЛ (0,006)2«PENOCOM» (0,15; ρ = 140)3СМЛ (0,006)-Каркас: cосна (0,05; ρ = 497)951375На рисунках 5.1.6, 5.1.7 и 5.1.8 показаны послойно температурные кривыесоответствующих реперных точек.

Сравнение огнестойкости двух 4-х слойныхограждающих деревянных каркасных конструкций с полимерной теплоизоляцией91(системы V и VI) и одной 3-х слойной (системыVII) приводит к следующим выводам.Рисунок 5.1.6 - Динамика изменения температуры в огневой печи (Т1) и контрольных точках наповерхности элементов конструкции системы V: Т2 и Т3 – на обогреваемой и тыльной сторонеСМЛ1; Т4 – на тыльной стороне СМЛ 2 (обогреваемая сторона теплоизоляции «PENOCOM» );Т5 – на тыльной стороне «PENOCOM» (обогреваемая сторона OSB); Т6 – на необогреваемойстороне конструкции; Т7 – на обогреваемой стороне стойки;Т8 – на необогреваемой стороне стойкиРисунок 5.1.7 - Динамика нарастания температуры в огневой печи (Т1 ) и на поверхности элементов конструкции системы VI: Т2 - обогреваемой стороне СМЛ 1; Т3 – на тыльной сторонеСМЛ1 (обогреваемая сторона СМЛ 2); Т4 – на поверхности теплоизоляции (тыльной сторонеСМЛ 2); Т5 – на тыльной стороне теплоизоляции «PENOCOM» (нагреваемой поверхностиOSB) ; Т6 – на необогреваемой стороне OSB; Т7 - на обогреваемой стороне стойки; Т8 - навнешней поверхности стойки92Рисунок 5.1.8 - Динамика прогрева элементов ограждающей деревянной конструкции системы VII при стандартном режиме пожара (Т1): Т2 и Т3 – температура на обогреваемой и тыльной поверхности СМЛ1(обогреваемая сторона теплоизоляции «PENOCOM» ); Т4 – температуравнутри утеплителя «PENOCOM»на расстоянии 75 мм; Т5 – на необогреваемой стороне«PENOCOM»; Т6 - на необогреваемой стороне СМЛ2; Т7 – температура на поверхности стойкисо стороны утеплителяФактический предел огнестойкости образца ограждающей конструктивнойсистемы V (Рисунок 5.1.6) равен Пф = 97,2 мин.

По аддитивному методу он включает следующие вклады элементов ограждающей конструкции:Пф = ∑τi = (21,6)СМЛ1 + (4)СМЛ2 +(70,7)РС + (0,9)OSB = 97,2 мин.Таким образом, вклад двух негорючих облицовок СМЛ в теплоизолирующуюспособность рассматриваемой ограждающей деревянной каркасной конструкциисоставляет 26,3 %, а теплоизоляции из полимерного пенокомпозита «PENOCOM»– 72,7 %.

На тыльной стороне теплоизоляции температура 270 °С достигаетсятолько через 96,3 мин после начала испытания. Плита OSB мало влияет на общуюогнестойкость конструкции по признаку теплоизолирующей способности. Доокончания испытания она полностью сохраняла свою целостность. Относительнонебольшое участие облицовочных плит на необогреваемой стороне конструкции93согласуется с наблюдениями, представленными в рекомендациях по проектированию ненесущих ограждающих ЛДКрК [18].В четырехслойной ограждающей конструкции системы VI использована теплоизоляция почти вдвое меньшей плотности (Рисунок 5.1.7). Фактический пределогнестойкости этой ограждающей конструкции достигает 110,3 мин. По аддитивному методу он представляет сумму вкладов отдельных элементов конструкции:Пф = ∑ τi = (15,9)СМЛ1 + (12,1)СМЛ2 + (82)РС + (0,3)OSB = 110,3 мин.В данном случае вклад двух слоев СМЛ в предел огнестойкости конструкциивозрастает и составляет 25,3 %, а пенокомпозита «PENOCOM» – 74,3 %.

Как ипрежде, вклад облицовочной плиты OSB в огнестойкость используемой ограждающей деревянной каркасной системы невелик. Облицовочная плита OSB за весьпериод испытания оставалась целой. Температура 270 °С на поверхности ТИМ состороны огневого воздействия достигалась лишь на 51-ой минуте, с необогреваемой стороны была ниже 100 °С к концу испытания. Сравнение температурныхизмерений этих четырехслойных конструкций показывает явную тенденцию кувеличению положительного влияния на предел огнестойкости теплоизоляции снизкой плотностью. Еѐ вклад возрастает, несмотря даже на увеличение толщиныСМЛ и системы в целом. Применение двух слоев негорючих, неразрушающихсяоблицовочных плит СМЛ, увеличение их толщины приводит к увеличению фактического предела огнестойкости ограждающих деревянных конструкций.

Приэтом можно заметить, что чем меньше вклад облицовочных слоев конструкций состороны огневого воздействия в общий предел огнестойкости, тем более значимую роль играет в огнезащите ТИМ. Этот вывод согласуется с результатом испытанияобразцатрехслойныхконструкцийсполимернойтеплоизоляцией«PENOCOM» системы VII.На рисунке 5.1.8 представлена динамика прогрева элементов системы VII деревянной каркасной конструкции при стандартном режиме пожара. Фактическийпредел огнестойкости этой ограждающей деревянной конструкции равен 95 мин ивключает следующие вклады еѐ элементов:Пф = ∑τi = (13)СМЛ1+ (75)PC + (7)СМЛ2 = 95 мин.94Действительно, уменьшение толщины и эффективности первого слоя огнезащиты конструкции приводит к увеличению роли теплоизоляции, а также негорючей облицовки на необогреваемой стороне конструкции по сравнению с OSB.Обугливание деревянной стойки со стороны утеплителя начинается на 71 минуте.К концу испытания, судя по фотографии стойки, толщина обугленного слоя состороны теплоизоляции равна ~15 мм.

В среднем скорость обугливания стойки вэтих условиях составляет: 15 мм / (95 - 71) мин = 0,62 мм/мин, т.е. меньше, чемпри прямом воздействии огня на древесину сосны (0,8 мм/мин).Если учесть изменение средней плотности теплового потока в огневой камере при стандартном режиме пожара, то можно сделать вывод, что исследуемыеобразцы ограждающих ЛДКрК с пределом огнестойкости 95 – 110 мин., к концуиспытания подвергаются действию теплового потока выше 100 кВт/м2. Такие потоки характерны для развитой стадии пожара.Сравнение фактических пределов огнестойкости ограждающих деревянныхконструкций с базальтоволокнистой и полимерной теплоизоляцией «PENOCOM»(система IV – VII) подтверждает перспективность применения пенокомпозита«PENOCOM» в строительстве деревянных каркасных зданий и сооружений.

Высокая огне- и теплозащитная эффективность конструкций с трудносгораемой полимерной теплоизоляцией «PENOCOM» несомненно, обусловлена ее формоустойчивостью при повышенных температурах и образованием пенококса с низким коэффициентом теплопроводности.5.2. Теплофизические и теплозащитные свойства ограждающих ЛДКрК исоставляющих ее элементовДля понимания поведения строительных конструкций при пожаре и обеспечения возможности прогнозирования их поведения и проектирования с учетом95нормативных требований необходимо знание основных свойств материалов всехэлементов конструкций.В настоящей диссертационной работе акцент сделан на применение современного облицовочного материала и инновационного ТИМ, а именно СМЛ и полимерного пенокомпозита «PENOCOM». Теплофизические и теплозащитныесвойства этих материалов при тепловом воздействии в широком температурномдиапазоне неизвестны.Поэтому сделана попытка оценить, прежде всего, теплопроводность этих материалов, используя результаты температурных измерений ограждающих деревянных каркасных конструкций при стандартном режиме пожара.

Измерениетемпературы на поверхности элементов конструкции позволяет определить плотность тепловых потоков, поступающих на поверхность элементов и оценить коэффициент теплопроводности используемых материалов.Для определения коэффициентов теплопроводности СМЛ и полимерного пенокомпозита использованы температурные измерения в контрольных точкахограждающей конструкции системы VII (Рисунок 5.1.7).Оценка коэффициентов теплопроводности СМЛ проведена в предположенииквазистационарности теплового режима газовой среды в огневой печи маломасштабной установки в начальной стадии развития стандартного режима пожара.Это означает, что теплообмен СМЛ происходит с газовой средой, температура которой изменяется во времени по линейному закону, т.е.

с постоянной скоростьюподъѐма температуры [71].В качестве примера приведен расчет плотности теплового потока и коэффициентов теплопроводности СМЛ.Тепловой поток от газовой среды пожара к поверхности СМЛ конструкциипереносится конвекцией и излучением:q∑‖ = q‖конв + q‖л = (Тпечи – Тw1) +  (T4печи – Т4w1), Вт/м2(5.2.1)Здесь - коэффициент теплоотдачи принят равным 15 Вт/м2×К; Тпечи и Тw1,K – температура газовой среды в огневой печи и на обогреваемой поверхности96СМЛ (соответствует Т2);  = 0,6 – степень черноты среды для Bu ≤ 1;  =5,669×10-8 Вт/м2×К – константа Стефана-Больцмана.По значениям суммарного теплового потока на обогреваемую поверхностьСМЛ, установленным для определенного момента времени стандартного пожара,рассчитываем коэффициент теплопроводности СМЛ ( = 0,006м;  = 1057 кг/м3):CМЛ1 = q∑‖ /(Тw1 – Тw2), Вт/м×К(5.2.2)Например, при  = 2 мин и Тср = (Тw1 + Тw2)/ 2 = 161+35/2 = 98 °С - среднейтемпературе между температурой на обогреваемой и необогреваемой поверхностями СМЛ, коэффициент теплопроводности СМЛ будет равен:∑2[×××[3585+×Вт/м×К.В таблице 5.2.1 приведены значения коэффициента теплопроводности СМЛ,рассчитанные аналогичным образом при повышении температуры в процессе развития стандартного пожара.

Характеристики

Список файлов диссертации