Автореферат (Огнестойкость ограждающих деревянных легких каркасных конструкций с полимерной теплоизоляцией)

На правах рукописиКруглов Евгений ЮрьевичОГНЕСТОЙКОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ ДЕРЕВЯННЫХЛЕГКИХ КАРКАСНЫХ КОНСТРУКЦИЙС ПОЛИМЕРНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙСпециальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность(технические науки, отрасль строительство)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧСРоссии на кафедре пожарной безопасности в строительствеНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорСерков Борис БорисовичОфициальные оппоненты:Гаращенко Анатолий Никитович, доктортехнических наук, доцент, ведущийнаучный сотрудник, АО «Центральныйнаучно–исследовательскийинститутспециального машиностроения»Балакин Вячеслав Михайлович,кандидат химических наук, доцент,заместитель генерального директора понаучной работе ОАО Химическаякомпания «Нитон»Ведущая организация:Акционерное общество«Научно-исследовательский центр«Строительство»Защита состоится «06» марта 2018 года в «11» час.

«30» мин. на заседаниидиссертационного совета Д 205.002.02 при Академии Государственнойпротивопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Б.Галушкина, 4.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС Россиии на сайте: http://academygps.ru/upload/iblock/e58/e58c020f5811595a27a813f27d80aafb.pdfАвтореферат диссертации разослан «29» декабря 2017 г.ученый секретарьдиссертационного советаСивенков Андрей Борисович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.

Применение натуральной древесиныдля строительства зданий и сооружений разного назначения имеетмноговековую историю. Горючесть и высокая пожарная опасность древесинынадолгоограничилиееприменениемалоэтажнымдомостроением.Индустриальное производство новых конструкционных материалов издревесины открыло перспективы применения прогрессивных каркасных икаркасно-панельных технологий в строительстве не только малоэтажных, но исреднеэтажных и даже высотных зданий.

По сравнению с конструкциями издругих материалов (кирпича, железобетона или металла) деревянныеконструкции обладают большим преимуществом по ряду показателей. Помимотого, что данный сырьевой ресурс является возобновляемым и экологическибезопасным, а производство продукции из древесины менее энергозатратно,следует отметить стойкость данного материала к агрессивным средам, хорошиезвуко- и теплоизолирующие свойства, высокую механическую прочность приотносительно небольшой плотности. Соответственно, меньший вес деревянныхконструкций приводит к снижению нагрузки здания на фундамент и сбережениютрудозатрат на его возведение.В мире широкое распространение получило строительство мало- исреднеэтажных деревянных зданий и сооружений легкого каркасного типа,потребность в которых постоянно возрастает.

В РФ наблюдается высокий темпмалоэтажного строительства торговых центров, офисов и жилых зданий сограждающими и несущими легкими деревянными каркасными конструкциями(ЛДКрК). Их обычно относят к V степени огнестойкости, предел которой позакону РФ № 123-ФЗ не нормируется. ЛДКрК являются многослойными исостоят из деревянного каркаса и обшивок (облицовочных плит), пространствомежду ними может быть пустым или заполнено теплоизоляционнымиматериалом (ТИМ).Важной проблемой в строительстве деревянных зданий и сооруженийкаркасного типа является обеспечение не только соответствующего уровняогнестойкости и пожарной безопасности, но и обеспечение их эффективнойтеплозащиты.ВусловияххолодногоклиматаРоссиипроблемаэнергосбережения за счет снижения потери тепла через ограждающиеконструкции зданий разного назначения особенно актуальна. Онарассматривается как приоритетная в Государственной программе РФ«Энергосбережение и повышение энергоэффективности на период до 2020года».Актуальным является определение таких неизученных ранее показателейпожаробезопасности как огнестойкость новых вариантов конструктивногоисполнения ЛДКрК, характеристик тепловыделения, рекомендуемых кприменению материалов, показателей их пожарной опасности, усадки,коэффициента теплопроводности и пр.3Перспективным направлением в решении проблемы одновременногоповышения огнестойкости и эффективности теплозащиты деревянных зданий исооружений легкого каркасного типа является применение инновационныхоблицовочных и теплоизоляционных материалов нового поколения с высокимипожарно-техническими характеристиками, а также новых эффективных средствогнезащиты.

Успешное решение этой проблемы требует комплексного анализаповедения при пожаре всех составляющих элементов деревянных конструкций,знания базовых характеристик материалов этих элементов, углубленногоизучения закономерностей их термического разрушения.Актуальность темы диссертационного исследования подтверждается тем,что она находится в согласии с последними Постановлениями Правительства РФ(№868 от 10.05.2016г. и №940/пр от 14.12.2016г.) и дорожной карты погосподдержке развития деревянного домостроения.Целью работы является научное обоснование обеспечения пожарнойбезопасности и повышения огнестойкости ограждающих ЛДКрК за счетприменения современного негорючего облицовочного стекломагнезитовогоматериала, инновационного трудногорючего полимерного пенокомпозита«PENOCOM» карбонизующегося типа в качестве теплоизоляции, а такжеобработки деревянных элементов новыми огнезащитными средствами.Научная концепция исследования: для прогнозирования уровня пожарнойбезопасности и огнестойкости ограждающих ЛДКрК необходимо знаниесвойств, термического поведения и взаимного влияния всех элементовуказанных конструкций.Поставленная цель предопределила следующие задачи исследования:– провести анализ научно-технической литературы о применении исвойствах современных облицовочных и теплоизоляционных материалов пристроительстве малоэтажных деревянных каркасных объектов;– определить с помощью стандартного проточного калориметра OSU(ASTM E 906) характеристики тепловыделения при горении древесины хвойныхи лиственных пород элементов конструкций в зависимости от разных факторов:плотности внешнего радиационного теплового потока, наличия локальногоисточника зажигания, влажности образцов, типа огнезащитной обработкидревесины;– методами термического анализа определить механизм и эффективныемакрокинетические параметры термического и термоокислительного разложенияполимерногопенокомпозита«PENOCOM»,формоустойчивостьприповышенной температуре в сравнении с другими видами теплоизоляции;– провести огневые испытания в условиях стандартного режима пожарафрагментов ограждающих деревянных конструкций с различной комбинациейсоставляющих элементов, определить фактический предел огнестойкостиограждающих конструкций и вклад каждого составляющего элемента;– разработать модель теплопередачи в ограждающей деревянной легкойкаркасной конструкции.

Методом конечных элементов с привлечением4программного комплекса ANSYS Mechanical провести теплотехнический расчетнекоторых многослойных вариантов систем конструкций с полимерной инеорганической теплоизоляцией. Сравнить результаты расчета и эксперимента.Объектом исследования являются образцы древесины двух хвойных идвух лиственных пород; трех- и четырехслойные ограждающие деревянныененесущие каркасные конструкции с различной комбинацией облицовок итеплоизоляции; огнезащитные средства для древесины.Предметомисследованияявляетсяопределениеогнестойкостиограждающих деревянных легких каркасных конструкций, материальныххарактеристик элементов конструкций, эффективности огнезащитных средств.Экспериментальноеисследованиебазируетсянаанализефундаментальных работ в области пожарной опасности и огнестойкостистроительных объектов (в том числе деревянных) отечественных и зарубежныхученых, таких, как Яковлев А.И., Ройтман М.Я., Кошмаров Ю.А.,Романенко И.Г., Ройтман В.М., Страхов В.Л., Гаращенко А.Н., White R.H.,Babrauskas V., Takeda H., Janssens M.L., Konig J., Mehaffey J.R.

и др. В областиогнезащиты древесины учтены работы Леоновича А.А., Покровской Е.Н.,Таубкина С.И., Корольченко А.Я., Берлина А.А., Халтуринского Н.А.,Серкова Б.Б., Сивенкова А.Б, Асеевой Р.М., Ostman B., Dietenberger M.A.,Kozlowski R. и др.Научная новизна работы заключается в следующем:1. Впервые с помощью стандартного проточного калориметра OSU маркиHRR-3 (США) получены базовые характеристики тепловыделения для образцовдревесины хвойных и лиственных пород, широко используемых в отечественномстроительстве деревянных зданий и сооружений.