К вопросу повышения огнестойкости строительных материалов на основе магнезиального вяжущего

УДК 542

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

Н.Ш. Лебедева, Е.Г. Недайводин, С.Д. Сухих

В работе рассмотрена статистика пожаров, отмечены основные причины пожаров. Для повышения безопасности строительных материалов используют специальные вещества - антипирены. Известны различные виды антипиренов и требования, предъявляемые к ним. Также рассмотрены способы введения антипиренов. Определено, что бишофит является оптимальным антипиреном для материалов на основе магнезиального вяжущего с органическим наполнителем. Получена термограмма верхового торфа Ивановской области.

Ключевые слова: Пожарная безопасность, строительный материал, пожарная опасность, антипирены, безопасность, бишофит, огнестойкость, древесина, торф.

На данном этапе развития общества и государства остро стоит вопрос обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений. Основы пожарной безопасности закладываются ещё во время проектирования строений. Анализ пожаров показал, что их количество с каждым годом снижается, несмотря на это гибель и травматизм людей остается на прежнем высоком уровне, это объясняется различными причинами, среди которых низкая несущая способность конструктивных материалов, подверженных действию высоких температур, несоблюдение технологии производства материалов, наличие дефектов в несущих конструкциях и др. Пожар может возникнуть при контакте источника зажигания с внутренней отделкой помещений, или горючие материалы, входящие в состав строительных конструкций, являются причиной распространения пожара по зданию. Но всегда присутствие горючих отделочных, облицовочных, теплоизоляционных материалов, применяющихся при строительстве зданий, повышает их потенциальную пожарную опасность.

По этой причине нормативные документы, регламентирующие сферу строительства, ограничивают применение горючих

пожароопасных материалов [1].

Правильный выбор материалов для строительства, ремонта и реконструкции зданий возможен только на основе знания закономерностей их воспламенения и горения, особенностей их поведения при горении.

Существуют различные классификации строительных материалов по показателям пожарной опасности [2].

Для повышения огнестойкости материалов используют специальные вещества - антипирены [3]. Своевременная и грамотная огнезащитная обработка зданий, конструкций и сооружений -залог безопасности и жизни людей. Антипирены замедляют воспламенение и горение в

связи с тем, что содержат замедлители горения, как правило, антипирены - это легкоплавящиеся вещества, при разложении которых выделяются газы, не поддерживающие горение.

Существуют различные виды антипиренов [4-5]: галогенсодержащие, бромсодержащие, хлорсодержащие, антипирены других классов и др.

Требования, предъявляемые к антипиренам:

• Препятствовать горению и тлению защищаемого материала.

• Не вызывать коррозии металлических частей.

• Долговременность действия.

• Не повышать гигроскопичных свойств защищаемого материала.

• Не влиять на внешний вид изделий, подвергнутых обработке.

• Обеспечивать биостойкость пропитываемого материала.

• Не создавать затруднений при механической обработке материала.

Способ введения антипиренов в огнезащитные составы зависит от типа защищаемого материала. На поверхность металла наносят краску, древесину либо пропитывают раствором антипирена, либо тоже наносят на её поверхность краску, содержащую антипирен.

Наиболее эффективными и поэтому широко применяемыми антипиренами для огнезащитных составов являются полифосфат аммония, пентаэритрит, меламин, графит и др. В связи с тем что в России производство таких антипиренов не восполняет внутренние потребности, на нашем рынке представлены продукты европейского и китайского производства. Ряд антипиренов, напротив, производится преимущественно в Российской Федерации, например, хлорид магния (бищофит). Установлено, что обработанные раствором бишофита древесные материалы длительное время сохраняют высокую огнестойкость, это объясняется тем, что

поверхностная огнезащитная пропитка затрудняет распространение пламени по поверхности древесины и изделий из нее.

Пропитка древесины составом, содержащим бишофит:

- затрудняет распространение пламени по поверхности древесины (тем самым облегчает пожаротушение);

- в ряде случаев исключает возможность возникновения пожара от действия малокалорийных источников зажигания (пламени спички, окурка, искр КЗ и электросварки и др.);

- увеличивает срок службы древесины;

- не ухудшает, а наоборот увеличивает эксплуатационные свойства материала.

Бишофит, по способу введения можно назвать универсальным антипиреном, т.к., кроме пропитки, его можно вводить в состав материала, например, при использовании магнезиального вяжущего.

При этом часть бишофита будет израсходована на формирование неорганического полимера - цементного камня, а оставшаяся, не вступившая в реакцию полимеризации с оксидом магния, будет вступать в качестве антипирена, способного снижать горючесть наполнителей (древесины, торфа) и тем самым повышать огнестойкость материала, которая позволяет сохранить работоспособность в течение заданного времени.

Рис.1. Термограмма верхового торфа различных районов Ивановской области

На первом этапе (рис. 1) до 120-140 С удаляется основная масса воды. Далее следует этап до 320-3300С, характеризующийся небольшим тепловыделением. На следующем этапе в интервале температур от 320-3300С до 5000С происходит процесс активного горения торфа с максимальным тепловыделением до образования сухого минерального остатка.

Применение добавок (антипиренов), снижающих горючесть материала, затрудняющих его воспламенение и замедляющих процесс

распространения пламени, в настоящее время является актуальным. Учитывая ранее полученные результаты исследования процессов

термоокисления строительных материалов на основе магнезиального вяжущего, содержащего органический наполнитель [6] можно сделать вывод, что для строительных материалов на основе магнезиального вяжущего с наполнителем органического происхождения (торф, древесина) целесообразно для повышения огнезащитных свойств введение добавок хлористого магния.

Библиография

1. СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

2. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

3. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53292-2009. «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний».

4. Ломакин С.М. Замедлители горения для полимеров / С.М. Ломакин, Г.Е. Заиков, А.К. Макитаев / Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - №7. -С. 71 — 86.

5. Собурь С.В. Огнезащита материалов и конструкций: Учебно-справочное пособие / С.В. Собурь. - М.: ПожКнига, 2014. — С. 256.

6. Недайводин Е.Г. Термохимическое исследование пиролиза верхового торфа / Е.Г. Недайводин, А.В. Петров, Н.Ш. Лебедева // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. — 2016. - №2. — С. 17.

References

1. SNiP 21-01-97 «Pozharnaya bezopasnost' zdanij i sooruzhenij».

2. Federal'nyj zakon ot 22.07.2008 N 123-FZ «Tekhnicheskij reglament o trebovaniyah pozharnoj bezopasnosti».

3. Nacional'nyj standart RF GOST R 53292-2009. «Ognezashchitnye sostavy i veshchestva dlya drevesiny i materialov na ee osnove. Obshchie trebovaniya. Metody ispytanij».

4. Lomakin S.M. Zamedliteli goreniya dlya polimerov / S.M. Lomakin, G.E. Zaikov, A.K. Makitaev / Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. - 2012. - №7. - S. 71 - 86.

5. Sobur' S.V. Ognezashchita materialov i konstrukcij: Uchebno-spravochnoe posobie / S.V. Sobur'. - M.: PozhKniga, 2014. - S. 256.

6. Nedajvodin E.G. Termohimicheskoe issledovanie piroliza verhovogo torfa / E.G. Nedajvodin, A.V. Petrov, N.SH. Lebedeva // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MCHS Rossii. - 2016. -№2. - S. 17.

TO THE QUESTION OF THE FIRE RESISTANCE OF CONSTRUCTION MATERIALS

BASED ON MAGNESIA BINDER

The paper discusses the statistics of fires, the main causes of fires. Special substances - fire retardants are used to improve safety of construction materials. There are various types of flame retardants and requirements to them. Also examines the ways to include flame retardants into materials. Determined that bischofite is the best flame retardant for materials based on magnesia cement with organic filler. The thermogram of Ivanovo peat is obtained.

Key words: Fire safety, building material, fire hazard, flame retardants, safety, bischofite, fire resistance, wood, peat.

Лебедева Наталья Шамильевна,

профессор кафедры естественнонаучных дисциплин, доктор химических наук, доцент,

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Россия, г. Иваново, Lebedeva N.Sh.,

professor of the department of natural sciences, doctor of chemical Sciences, associate professor,

Ivanovo Fire And Rescue Academy of The State Fire Service of EMERCOM of Russia. Russia, Ivanovo.

Недайводин Евгений Геннадьевич,

адъюнкт адъюнктуры,

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Россия, г. Иваново,

e-mail: evgenij-161 @yandex. ru,

Nedayvodin E. G.,

post-graduated student,

Ivanovo Fire And Rescue Academy of The State Fire Service of EMERCOM of Russia, 8962-356-50-56, evgenij-161@yandex.ru Russia, Ivanovo.

Сухих Сергей Дмитриевич,

курсант факультета пожарной безопасности, Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Россия, г. Иваново, Sukhikh S.D.,

cadet of the Fire Safety faculty,

Ivanovo Fire And Rescue Academy of The State Fire Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.

© Лебедева Н.Ш., Недайводин Е.Г., Сухих С.Д., 2017