Embed Size (px)
Citation preview
Rezistenta la foc a materialelor de constructii si a cladirilor
1.NOTIUNI PRIVIND PRINCIPALELE PROPRIETATI FIZICO-MECANICE ALE MATERIALELOR, CONEXE MODULUI DE COMPORTARE LA FOC
1.1 SCHIMBAREA STARII DE AGREGARE
In general,in natura substantele se pot gasi in stare solida,lichida sau gazoasa in raport cu fortele de coeziune intermoleculara care scad,de la starea solida la cea lichida si la cea gazoasa.Ca urmare,
corpurile solide se caracterizeaza prin volum si forma determinate,substantele lichide isi pastreaza volumul constant si curg,iar cele gazoase ocupa intregul volum disponibil,functie de densitatea specifica.
Multe substante sub influenta temperaturii si presiunii pot trece dintr-o stare de agragare in alta prin fenomele de topire si vaporizare,condesare si solidificare sau prin sublimare si desublimare.
De exemplu,gheata prin topire se transforma in apa si prin vaporizare in vapori de apa,iar in sens invers prin condensare in vapori in apa lichida si prin solidificare in gheata.Daca in primul flux de transformari se absoarbe caldura ,in al doilea flux se cedeaza caldura.
Fenomenele de trecere a substante dintr-o stare in alta au loc potrivit unor legi valabile,atit pentru topire,cit si pentruvaporizare,cum sunt:
- topirea si vaporizarea substantelor pure,la presiune constanta,se produc la temperature bine determinate,constante si caracteristice fiecarui substante;
- schimbarea starii de agregare a unei unitati de masa dintr-o substanta necesita o cantitate de caldura determinanta,denumita cadura latenta specifica de transformare (topire,solidificare,vaporizare,condensare).
Prin topire,majoritatea substantelor isi maresc volumul,cu exceptia ghetii care si-l reduce.La vaporizare,marirea volumului este mult accentuate.De exemplu,apa isi mareste volumul de circa 1700 de ori,absorbind la vaporizare o caldura specifica de 538,7 cal/g,la care se adauga aproximativ 85 calorii pentru a ajunge la fierbere,deci 623,7 cal/g.
Aceasta proprietate a apei o recomanda ca substanta de stingere a incendiilor foarte eficienta prin efectele de racire,inabusire,daca este folosita sub forma de jet compact si de dislocare.
Unele corpuri,ina la presiune atmosferica,trec direct din starea solida in vapori prin fenomenul de sbulimare,cum sunt iodul ,acidul benzonic,pentasulfura de fosfor,zapada carbonica (dioxidul de carbon lichefiat) clorura de amoniu etc.
Totodata sunt materiale (lemnul,hirtia etc.) care prin incalzire,in lipsa oxigenului initial se descompun,dind nastere la diferite substante,unele fiind combustibile,care se pot aprinde ulterior foarte usor.
De asemenea,multe aliaje se topesc la temperaturi reduse fata de temperaturile de topire ale substantelor componente.Pe acest fenomen se bazeaza constructia unor detectoare de incendiu si capete de pulverizare tip sprinkler realizata din aliaje cutectice (Daracet,Lipowitz,Wood,Rose etc.).
In tabelul XIV-1.1 se arata temperaturile de topire a unor substante.
Temperatura de topire a unor substante
Substanta Temperatura de topire
[°C]
Substanta Temperature de topire
[°C]Mercur
Stearina
Aliaj Daracet
Parafina
Aliaj Lipowitz
Aliaj Wood
Naftalina
Aliaj Rose
Sulf
Selac
Staniu
Plumb
Zinc
Bromura de argint
- 38,87
45
50
54
60
66
80
94
119
150
232
327
419
434
Magneziu
Aluminiu
Bronz
Sticla
Aur
Cupru
Fonta
Otel
Nichel
Portelan
Platina
Cuart
Wolfram
650
660
900
960
800 – 1400
1.064
1.083
1.130 – 1.200
1.300 – 1.500
1.451
1.550
1.773
1.730 – 2.000
3.380
In cazul amestecurilor de substante lichide,punctele de fierbere si implicit vaporizarea lor,au loc la praguri de temperature stabilite pentru fiecare substanta,semnificativ fiind in acest sens procesul de distilare fractionata a produselor petroliere.
Punctual de fierbere variaza direct proportional in functie de presiunea existenta la suprafata lichidului.De exemplu,in cazanul cu abur,fierberea incepe la peste cu 100°C,iar intr-o coloana,de distilare in vid,fenomenul are loc sub temperaturile determinate la presiunea atmosferica.
Evaporarea este tot o vaporizare,care are loc insa la suprafata unui lichid,la orice temperatura cuprinsa intre cea de solidificare si cea de fierbere ,daca presiunea vaporilor lichidului considerat in spatiul de deasupra lichidului este inferioara presiunii vaporilor saturati ai acestui lichid si daca presiunea atmosferica depaseste aceasta presiune a vaporilor saturati (pentru a nu avea loc fierberea).
Viteza de evaporare se poate calcula cu urmatoarea formula empirica stabilita de Dalton:
v=KS( pm-p) [cm3/s];
H
K – constanta care depinde factori externi;
S – suprafata libera a lichidului [cm²];
H – valoarea presiunii atmosferice [mm Hg];
pm -valoarea presiunii vaporilor nesaturati ai lichidului,existenti la suprafata lui [mm Hg];
p – valoarea presiunii lichidului considarat in spatiul de deasupra lichidului [mm Hg].
Punctul triplu al apei reprezinta o stare unica a acesteia,in care gheata,apa si vaporii pot exista simultan in echilibru.Starea corespunde presiunii de 4,57 mm Hg si temperaturii de 0,0075°C.Punctul 0 este punctul triplu.Intre curbele OP si Om apa se afla in stare lichida,intre curbele On si OP ca gheatza,iar sub curbele On si OM apa exista in stare de vapori.
Umiditatea relativa U reprezinta raportul dintre masa m a vaporilor de apa dintr-un volum dat din atmosfera si masa M de vapori de apa,care ar satura atmosfera in aceleasi conditii,adica:
U= m
M
Intrucit vaporii asculta aproximativ de legea Boyle-Mariotte,rezulta:
ps
p – presiunea partiala a vaporilor de apa prezenti in atmosfera [at];
ps – presiunea vaporilor saturati la temperature aerului [at].
Lichefierea gazelor se realizeaza in multe cazuri prin comprimare izotermica pina se ajunge la starea critica cind toata masa gazului se lichefiaza deodata.De exemplu,starea critica a CO2 este la temperatura critica de 31,1°C si la presiunea critica de 7,6 at.Intrucit majoritatea gazelor,intre care azotul,aerul,oxigenul,heliul etc.,au o temperatura critica scazuta ,lichefierea lor se poate face prin realizarea unor amestecuri refrigirente sau prin evaporarea intensiva a unor substante.In industrie,
Lichefierea gazelor se face prin metoda detentei,bazata pe proprietatea gazelor de a se raci la destindere brusca.
1.2. DILATAREA CORPURILOR SOLIDE SI LICHIDELOR
Sub efectul temperaturilor in crestere corpurilor se dilata,iara daca temperaturile scad corpurile se contracta indiferent de starea lor de agregare.Variatiile mai mari au loc in mai mari au loc in directiile dimensiunilor predominante ale corpurilor.
In cazul barelor,grinzilor si altor corpuri avind lungimea ca dimensiune predominanta ,dilatarea liniara se exprima prin relatia:
∆1 = x10 ∆t sau lt= lo ( l + xΔt);
∆1 = lt - lo – modificarea lungimii sub efectul variatiei temperaturii Δt ;
lo – lungimea initiala [m];
lt - lungimea finala (la temperature t),[m];
x – coeficientul de dilatare liniara.
In tabelul XIV 1.2 se arata coeficientii de dilatare a unor substante.
Coeficientii de dilatare liniara a unor substante
a) Coeficienti de dilatare liniara ai unor corpuri solideSubstanta x10 grd-1 in intervalul de temperature [°C]
0 - 100 0 – 200 0 – 300 0 – 400 0 – 500 0 – 800 0 – 1000
Aluminiu
Argint
Aur
Constantan
60% Cu –
40% Ni
Cupru
Fonta
Nichel
Otel tare
Otel moale
Platina
Plumb
Sticla de cuart
Tungsten
23,8
19,5
14,2
15,2
16,5
10,4
13
11,7
12
9
29
0,5
4,5
16,5
42,5
20
14,6
15,6
16,9
11
13,7
12,2
13,6
9,1
29,6
0,6
4,5
-
25,5
20,3
14,8
16
17,2
11,6
14,3
12,8
13,1
9,3
31,1
0,6
4,7
-
26,5
20,6
15
16,4
17,7
12,2
14,9
13,3
13,6
9,4
-
0,6
4,7
-
27,4
20,9
15,6
16,8
18,1
12,9
15,2
13,8
14,1
9,5
-
0,6
4,5
-
-
22,1
-
-
18,1
12,9
15,2
13,8
14,1
9,5
-
0,6
4,6
-
-
-
-
-
-
-
16,8
-
-
10,2
-
0,5
4,6
-
Zincb) Coeficienti de dilatare ai unor corpuri lichide
Substanta x105 in intervalul de temperature [°C]0 – 10 0 – 20 0 – 30 0 – 40 0 – 50 0 – 80 0 – 100
Acetona
Benzene
Glicerina
Mercur
Toluen
135
120
50
18,19
-
138
120
50
18,2
107
143
123
50
18,21
108
146
125
51
18,21
108
150
127
52
18,22
112
134
18,25
117
18,26
Corpurile solide de diferite nature se caracterizeaza si prin coeficientul de dilatare in volum xv.
Intrucit acest coeficient se schimba putin cu temperatura,in apropierea lui 0°C,relatia de modificare a volumului se poate scrie:
V=V0 (1+xvt );
xv ≈ pentru corpurile isotope,care au aceleasi proprietati in toate directiile,sau:
xv ≈ x1 + x2 + x3 pentru corpurile solide anizotrope,coeficientii x1 , x2 si x3 fiind coeficienti de dilatare liniara pe 3 directii care formeaza doua cite doua unghiuri de 90°C.
Un vas gol,confectionat dintr-un material oarecare,se dilata la fel ca atunci cind spatiul din interiorul sau ar fi ocupat de materialul vasului.
In cazul dilatarii termice apar forte insemnate.Astfel,la dilatarea termica a unei bare,aflata initial la 0°C datorita alungirii ∆1=1xΔt apare o forta :
F= SEx∆t;
F – forta care se exercita pe suprafata S[ N ] ;
E – modulul lui Young,de elasticitate;
Aceeasi forta trebuie aplicata la captele barei pentru a impiedica contractarea ei la revenirea la 0°C.
Asemanator pentru a opri dilatarea unei bare,trebuie aplicata o forta care sa comprime bara,la temperature t,de la lungimea l0 (1+x1),pina la lungimea l0 exprimata prin relatia:
F=SE. x t.
1+xt
Datorita cresterii temperaturii rezultate in caz de incendiu si dilatarii corpurilor,pot sa apara fenomene negative cum sunt:
- fisurarea conductelor metalice sau caderea lor de pe reazeme,aparitia scurgerilor de produse din retelele de transport si utilajele de vehiculare ca urmare a neetansitatilor aparute,indeosebi la armature din materiale diferite;
- deplasarea de pe reazame a unor elemente de rezistenta ale constructiilor (ferme,grinzi,estacade etc.);
- distrugerea unor structuri,mai ales metalice,ca urmare a eforturilor mari aparute pe unele directii ale nodurilor acestora;
- imposibilitatea inchiderii unor usi,clapete si alte elemente de protectie deformate de temperatura;
- modificarea ceartamentului liniilor de cale ferata sau metrou;
- marirea peste limitele admise a axelor (arborilor ) unor utilaje dinamice;
- cedarea unor rezervoare si vase cu produse inflamabile la care coeficientii de dilatare pe diferite directii ai peretilor si fundurilor sunt mari,iar rezistenta sudurilor si imbinarilor nu este corespunzatoare.
In domeniul prevenirii incendiilor fenomenul de dilatare este aplicat si in scopuri utile,cum este cazul detectoarelor de incendiu pe principiul lamei bimetalice sai din aliaje eutectice ori cu recipient de aer,capetelor de pulverizare tip spinckler cu fuzibil din aliaj eutectic sau cu capsula (bulb) cu lichid.
Dilatarea lichidelor se caracterizeaza cu ajutorul coeficientului de dilatare in volum,care are valori mult mai mari la lichide decit la solide.
Pentru intervale limitate de temperatura,coeficientul de dilatare x poate fi considerat constant si inlocuit cu valoarea lui medie pe domeniul considerat.Astfel,in vecinatatea lui 0°C,de exemplu,relatia de dilatare se poate scrie:
V=V0(1+xt);
Vo – valoarea volumului de lichid la 0ºC [m3];
V - valoarea volumului [m3] la temperatura t;
x - valoarea coeficientului de dilatare in vecinatatea lui 0ºC.
Experimental se poate masura intotdeauna un coeficient de dilatare aparenta a lichidului (a) prin metoda picnometrului.Intre acest coeficient de x dilatare apatenta a lichidului si coeficientul de dilatare in volum x,al materialului din care este facut vasul exista relatia aproximativa:
x ≈ a+xc.
Concomitent cu dilatarea reala a lichidului,independent de ce se intimpla cu vasul care-l contine,are loc o modificare a densitatii lichidului a carei masurare permite determinarea coeficientului de dilatare termica,folosind relatia:
p= p0
1+xt
p – densitatea lichidului la temperatura t [kg/m3 sau g/cm3];
p0 – densitatea lichidului la 0ºC [kg/m3 sau g/cm3].
Apa prezinta o comportare „anormala” in variatia densitatii ei cu temperatura:
- de la 0ºC la 3,98º apa se contracta cu cresterea temperaturii;
- la 3,98ºC densitatea apei are un maxim (p=1,000 g/cm3),apoi scade continuu;
- la 10ºC densitatea este de aproximativ 0,997 g/cm3 .
Cresterea presiunii la volum constant este mai mare la lichide decit la gaze,ceea ce explica faptul ca un vas umplut complet cu lichid explodeaza cu usurinta la incalzirea lui.
Presiunea moleculara interna de la suprafata lichidului este foarte ridicata si ca urmare a lichidele sunt practic incompresibile.De exemplu la suprafata unui mol de apa (V=10 cm3) se exercita o presiune de 17.000 at.
Tensiunea superficiala a lichidelor scade odata cu cresterea temperaturii,intrucit la temperaturi mai ridicate moleculele posedind o energie cinetica medie mai mare,se dimineaza efectul atractiei moleculare interne.De asemenea tensiunea superficiala depinde de mediul cu care se afla in contact lichidul.De exemplu,apa in contact cu aerul are tensiunea superficiala de 73dyn/cm,iar in contact cu cloroformul 29dyn/cm.Existenta tensiunii superficiale la lichide permite formarea spumelor folosite in stingerea incendiilor care sunt de faptaglomerari de bule de gaz (aer) sub stratul superficial al apei.
Presiunea conditionata de tensiunea superficiala intr-o bula de aer sferica,de raza 10 -2 mm,aflata sub suprafata apei ,este de aproximativ 0,06 at.
1.3 Proprietati termice ale gazelor
Comportarea gazelor la variatiile de temperatura constanta are loc dupa legea lui Gay-Lussac,exprima prin relatia:
ΔV= xΔt sau V=V0 (1+xΔt);
V0
ΔV = V-V0 – variatia volumului datorita dilatarii gazelor;
V0 – volumul initial [m3];
V – volumul final [m3];
x – constanta universala,coeficientul de dilatare a gazelor sub presiune:
x= 1 grd-1 ;
273,15
Δt =t-t0 variatia temperaturii [°C].
In conditiile incalzirii gazelor sub volum constant,variatia presiunii este redata de legea lui Charles,prin relatiile:
Δp = βΔt sau p=p0 (1+βΔt);
p0
Δp = p- p0 – variatia presiunii datorita temperaturii;
p0 – presiunea initiala [at];
p – presiunea finala [at],
β – constanta,avind aceeasi valoare ca x;
Δt =t-t0 – variatia temperaturii [ºC].
Reducind la limita temperatura,pina cind inceteaza theoretic orice miscare moleculara a gazului perfect.presiunea p este nula,p0 are valoare finite,iar expresia 1+βt este nula,se poate deduce theoretic temperatura t=-1=-273,15°C considerata ca
β
temperatura de origine pe scara Kelvin.In realitate aceasta temperatura de zero absolute nu poate fi atinsa.
Daca temperatura se mentine constanta,parametrii gazelor (presiunea si volumul) variaza dupa legea Boyle – Mariotte,redata prin relatia:
p1V1 = p2V2 = piVi = const.
Generalizind se obtine legea gazelor perfecte a lui Clapeyron exprimata prin relatiile:
pV=p0V0(1+xΔt) sau pV = n RT;
R = 8,31 J/grd.·mol – constanta universala a gazelor;
n – numarul de moli (n=m),in care m este masa gazului,iar M masa lui moleculara.
M
Considerind ca parametrii initiali ai cazului p0,V0 si t0 ,si inlocuind pe t=T-273,15 rezulta relatia simplificata exprimata in grade Kelvin:
pV=p0V0=const ori p = pM;
T T RT
p este densitatea gazului (p=m).
V
In realitate gazele se comporta putin diferit,mai ales la presiuni foarte mari,cind produsul p V nu mai ramine constant,ci creste in raport cu presiunea.Van der Waals a stabilit ca urmatoarea ecuatie termica de stare a gazelor reale:
(p+n 2 a )(V-nb)=nRT;
V2
a si b – constante pozitive,caracteristice fiecarui gaz;
n²a – presiunea interna a gazului;
V²
T – temperature absoluta [K].
Presiunea exercitata de un gaz perfect este direct proportionala cu numarul de molecule din unitatea de volum a gazului si cu energia cinetica medie a moleculei in gaz.Se exprima prin relatia:
p=2·N·S;
3 V
N – numarul de molecule (N=nM); M este numarul lui Avogadro si este egal cu 6,023·1023mol-1;
S – energia cinetica a moleculei [J];
S=mV² = 3 . R . T =3 . kT;
2 2 M 2
k – constanta lui Boltzman:
k=1,38·10-23 J/K.
Energia interna (U) a unui gaz perfect monoatomic este direct proportionala cu temperatura absoluta a gazului si cu cantitatea de gaz,darn u depinde nici de volumul ocupat de gaz si nici de presiune.Astfel:
U=3 . NKT = 3 . nRT.
2 2
Cunoasterea proprietatilor termice ale gazelor in activitatea de prevenire si stingere a incendiilor permite luarea unor masuri eficiente in diferite situatii,cum sunt: evaluarea pericolului prezentat de cresterea presiunii gazelor lichefiate sau comprimate sau a volumului gazelor,sub efectul temperaturii,indeosebi in caz de incendiu,stabilirea limitelor maxime de umplere a buteliilor,cisternelor,etc. in raport cu natura gazelor,conditiile de transport si stocare si rezistenta recipientelor,determinarea consumului si rezervei de oxygen sau aer comprimat din buteliile aparatelr autonome de respirat ori de inhalat.De asemenea,se desprinde utilitatea verificarii functionarii
aparaturii de masura si control (manometre,termometre,etc.) de pe sistemele de vehiculare,compresare si depozitare a gazelor,a supapelor si membranelor de siguranta,precum si a mijloacelor de racire cu care sunt echipate.
De exemplu,coeficientul de umplere N [kg/l] pentru butelii de gaze lichefiate de unele substante sunt:
0,42 la acid clorhidric;
0,75 la dioxid de carbon;
0,51 la amoniac;
0,68 la hidrogen sulfurat;
0,76 la oxid de etilina;
0,40 la propan;
0,40 propilena.
1.4 SCHIMBUL DE CALDURA
Schimbul de caldura este un transfer de energie intre sisteme,care nu se datoreste schimbului de lucru mecanic.
Raportul dintre lucrul mechanic L,si cantitatea de caldura Q este constant si reprezinta echivalentul mecanic al cantitatii de caldura J,determinat prima oara de Joule si are valoarea:
J = (4,1855+0,0004) [J/cal].
Cresterea temperaturii Δt a unui corp se poate determina cu relatia:
Δt=Q;
Mc
Q – caldura absorbita [kcal/h];
m – masa corpului [kg];
c – caldura specifica a corpului [J/kg·grd sau cal/g·grd].
Caldura specifica a unor corpuri
Substanta La sau intre temperaturile [°C]
Caldura specifica[J/kg·grd] [cal/g·grd]
Aluminiu 0-100 910 0,2175
Aur
Beton
Cupru
Grafit
Fier
Mercur
Nichel
Plumb
Platina
Siliciu
Sticla
Gheata
Apa
Apa de mare
Alcool etilic
Amoniac
Benzina
Eter
Petrol
Vapori de apa
Are
Dioxid de carbon
Hidrogen
Oxigen
0-100
0-100
0-100
0-100
0-100
-256
+760
0
210
0-100
0-100
0-100
0-100
19-100
0
0
17,5
0
20
20
0
21-58
100
0-200
129
880-1160
389
904
460
2,8
1264
140
133
457
130
133
741
837
203,8
4185
3976
2293
4712
1480
2214
2138
1762
994
0,0309
0,21-0,27
0,93
0,216
0,11
0,0067
0,302
0,03346
0,0319
0,192
0,031
0,032
0,177
0,20
0,487
1
0,95
0,548
1,126
0,34
0,529
0,511
0,421
0,2375
15-100
12-198
13-207
847
14,268
910
0,2025
3,4090
0,2175
Intre unitatile de caldura exista relatia: 1cal=4,1855 J.
Conductibilitatea termica reprezinta o proprietate importanta a metarialelor de care trebuie sa se tina seama in analiza comportarii lor la foc,aceasta depinzind de natura materialelor respective si se caracterizeaza prin coeficientul de conductivitate λ al fiecaruia.
In general,metalele si aliajele acestora au cel mai ridicat coeficient de conductivitate termica.Lichidele cu exceptiamercurului au o conductibilitate termica foarte scazuta.De asemenea,la majoritatea gazelor coeficientului λ este mai mic ca la multe materiale termoizolatoare,exeptie facind de exemplu aerul la care λ este mai mare de citeva ori fata de cel al unor izolanti termici.
Semnificative sunt in acest sens valorile coeficientului de conductivitate termica λ (in kcal/m·h·°C) pentru: aluminiu tehnic 175,alama 96,cupru tehnic 300, duraluminiu 137, fier tehnic 40-50,plumb 300,beton armat 1,37 , caramida 0,3-0,4 , linoleum 0,15 , lemn de stejar 0,3 ,pamint 1,1 ,sticla obisnuita 0,34 ,hirtie obisnuita 0,12 ,pluta placi, 0,036 – 0,054,vata de sticla 0,044-0,051,vata de azbest 0,05, placaj 0,13 ,apa 0,5-0,6 ,alcool 0,16 ,mercur 8,0 ,ulei de transformator 0,1 ,aer 0,5-0,6 , hidrogen 0,15-0,35, dioxid de carbon 0,012-0,020 ,abur 0,17-0,42.
Proprietatea materialelor de a transmite caldura prin conductibilitatetermica poate duce la crearea de situatii negative,cum sunt: supraincalzirea partiala a unor elemente metalice dintr-o incapere si incendierea materialelor combustibile ca urmare a operatiunilor de sudare sau de taiere cu flacara,
efectuate la elementele respective in alta incapere: in alta incapere; propagarea incendiului dintr-un compartiment antifoc in altul prin usi sau clapete metalice neizolate termic; supraincalzirea suprafetelor exterioare ale unor utilaje dinamice ca urmare a frecarii,patinarii sau altor defectiuni si aprinderea pulberilor combustibile depuse pe acestea; termodegradarea in timp si aprinderea elementelor de constructii combustibile aflate in contact cu suprafetele burlanelor sau cosurilor de fum ale mijloacelor de incalzire.
Desigur,folosirea materialelor termoizolatoare impiedica transmiterea caldurii prin conducte,iar la foc cele incombustibile se comporta foarte bine,insa cele combustibile dupa ce se aprind contribuie la dezvoltarea si propagarea incendiului.Au fost cazuri cind s-au aprins si materiale termoizolatoare apreciate ca incombustibile,datorita unor substante combustibile folosite in aplicarea acestora (straturi de vata minerala lipite cu prenadez sau a infiltratilor de produse petroliere).
Atunci cind corpurile nu sunt in contact direct,schimbul de caldura se realizeaza prin intermediul moleculelor fluidului care le desparte (apa,aer,ulei de racire,soba etc.),cantitatea de caldura transmisa si primita,depinzind de temperaturile sursei calde si a fluidului purtator,natura,viscozitatea,densitatea,
viteza si alte caracteristici,fizico-chimice ale fluidului,marimile,pozitiile relative ale suprafetelor etc.
Aceasta modalitate de transmitere a caldurii prin convectie are aplicatii practice in munca de prevenire si stingerea incendiilor.De exemplu, “ventilarea incendiilor” constituie o metoda eficienta pentru limitarea propagarii incendiilor produse,indeosebi in depozite de materiale si substante combustibile,in care se monteaza in acoperis trapa de evacuare a fumului si gazelor fierbinti,precum si in incaperi speciale de cabluri electrice unde se asigura sisteme de ventilare naturala sau mecanica.La unele incendii de padure se poate folosi metoda de stingere “foc contra foc”.
O mare parte din caldura se transmite insa prin radiatie electromagnetica ,dupa legi asemanatoare cu cele ale propagarii luminii,fasciculele de raze calorice avind viteza de 300.000 km/s.
Corpurile retin numai o parte din energia orientate spre ele,in raport cu coeficientul de absortie al acestora ,restul caldurii fiind reflectata ori absorbita de mediul dintre corpuri.
Cantitatea de caldura absorbita din radiatia calorica poate fi calculate cu relatia:
Q=cS [ ( Tc ) – ( Tr ) 4 ] [kcal/h];
100 100
c – constanta de radiatie a corpurilor.Pentru corpul negru:
c=4,96 kcal/m²·h·grd;
S – suprafata prin care se primeste caldura radiate [m²]’
Tc – temperatura absoluta a corpului care radiaza caldura [K];
Tr – temperatura absoluta a corpului care primeste caldura radiata [K].
Radiatia calorica poate deveni periculoasa atunci cind sursa are temperatura de peste 600-700°C,situatie frecventa in cazul incendiilor,iar corpurile sau materialele au un coeficient de absortie a caldurii cit mai apropiat de valoarea 1.Diminuarea efectului de incalzire a corpurilor se poate face prin aplicarea de vopsele ori alte finisaje in culori de albe care reflecta o cantitate mai mare de caldura,micsorindu-se astfel coeficientul de absortie sau prin marirea distantei dintre corpul cald si cel rece,ceea ce duce la dispersarea in aer a unei parti mai mari din energia calorica.De asemenea,in unele cazuri se pot reduce suprafetele ce se expun si durata schimbului de caldura,iar pe timpul incendiului se intensifica racirea cu apa.
In realitate,transmiterea caldurii nu se face numai printr-un singur mod (conductie,convectie sau radiatie),ci prin doua ori prin toate trei caile deodata.Masurile de protectie impotriva incendiilor trebuie sa vizeze determinarea modalitatilor prin care se transmite cantitatea cea mai mare de caldura si in raport cu aceasta sa se adopte solutiile eficiente.
1.5 PROPRIETATILE MECANICE ALE MATERIALELOR DE CONSTRUCTII
Dupa comportarea materialelor de constructii in urma indepartarii sarcinilor dupa care actioneaza asupra lor,se disting:
1) Materialele elastice,la care deformatiile dispar odata cu sarcinile care le-au produs.Aceasta proprietate a materialelor se numeste elasticitate.
2) Materialele plastice sunt acelea care se deformeaza fara a mai reveni dupa disparitia sarcinilor.Exemple sunt in acest sens,metale incalzite la temperatura de forjare.
3) Materialele elastoplastice sunt majoritatea materialelor de constructii .Ele se deformeaza partial elastic si partial plastic.Pe masura cresterii efortului unitar,deformatiile plastice sporesc,iar cele elastice se reduc.
In raport cu marimea deformatiilor produse inainte de rupere exista:
1) Materialele tenace,care sufera deformatii plastice mari inainte de a se rupe,cum sunt: otelurile de rezistenta mica,cuprul,aluminiul,alama etc.
2) Materialele fragile,care se deformeaza foarte putin inainte de a se rupe: otelurile de mare rezistenta,fonta,sticla,betonul,piatra etc.
In functie de valorile constantelor elastice E (modulul de elasticitate longitudinal denumit si modulul lui Young),G (modulul de elasticitate transversal) si v (coeficient de contractie universala sau coeficientul lui Poison),masurate pe directii diferite,exista:
1) Materialele isotope,care au aceleasi constante elastice pe toate directiile,structural or fiind amorfa ori cristalina foarte fina,fara directii prioritare de orientare a cristalelor,cum sunt otelurile,alama,sticla,cauciucul si multe altele.
2) Materialele anizotrope care datorita stratificatilor pe care le au,se comporta diferit pe diverse directii.
In practica,caracteristicile mecanice ale materialelor se pot modifica sensibil in functie de temperature,timp si ecruisare.
De exemplu,un otel care la temperatura de 20°C are rezistenta la rupere σ r = 42 daN/mm²,aceasta creste,avind un maxim de ≈ 49 daN/mm² la 200-300°C,apoi coboara repede incepind de la 400°.Modulul de elasticitate E,limitele de curgere σc si de proportionalitate σp scad continuu odata cu cresterea temperaturii,in timp ce coeficientul de contractie transverasala v suferoa o usoara crestere.Gituirea specifica ψ si alungirea la rupere δ scad la inceput,avind un minim la 200-300°C,dupa care cresc mereu.
Invers,la temperaturi foarte scazute,rezistentele de rupere ale otelurilor si altor materiale cresc sensibil.La astfel de temperaturi deformatiile plastice ale otelurilor se reduc foarte mult.
Timpul indelungat de aplicare a sarcinilor modifica starea de eforturi si deformatii a pieselor.Fenomenul poarta numele de fluaj sau curgere lenta,iar in studiul acestuia,pe linga eforturile unitare si deformatii,ca principale marimi din rezistenta materialelor ,apar si parametrii specifici – timp si temperatura,iar ca marime derivata – viteza de fluaj.
Cind au loc variatii foarte mari de temperatura,indeosebi de la valori ridicate pozitive coborite,negative si invers,la intervale scurte de timp,datorita socurilor termice,apar modificari insemnate in comportarea materialelor.
Una din metodele standardizate de incercare la soc a materialelor este cea care calculeaza raportul dintre lucrul mecanic de rupere si aria sectiunii de rupere denumit rezilienta (K) si se executa cu ajutorul ciocanului pendul.Astfel,otelurile de rezistenta mare (de exemplu σr= 80...100 daN/mm²) au rezilienta relativ mica (K=5...10 daJ/cm²),pe cind cele de rezistenta mica (de exemplu OL37) au rezilienta mult mai mare (K=25 daJ/cm²).La incercarea de incovoiere prin soc,folosita mai des la metale,rezilienta K se exprima direct prin energia necesara pentru rupere si se masoara in daJ.Rezulta ca otelurile de mare rezistenta nu sunt indicate penntru piese solicitate prin socuri,cum este cazul unor conducte metalice din industria petrochimica care trebuie sa lucreze la variatii bruste ale temperaturii produselor vehiculate prin aceasta.
Variatiile constantelor E,G si v pentru unele materiale
Denumirea materialului Modul de elasticitate
(longitudinal) E
[daN/cm²]
Modulul de elaticitate transversal G [daNcm²]
Coeficientul de contractie transversala v
Otel-carbon
Otel aliat
Otel turnat
Fonta cenusie si alba
Arama laminata la rece
Bronz fosforos
Alama laminata la rece
Aliaje de aluminiu
Duraluminiu
Zidarie de caramida
Beton cu rezistenta 100-200 daN/cm²
Lemn,in lungul fibrelor
Lemn,perpendicular pe fibre
Cauciuc
(2,00-2,10)x106
2,10x106
1,75x106
(1,15-1,60)x106
(1,10-1,30)x106
1,15x106
(0,91-0,99)x106
(0,67-0,71)x106
(0,70-0,75)x106
(0,025-0,030)x106
(0,15-0,23)x106
(0,09-0,12)x106
(0,004-0,01)x106
0,00008x106
8,1-x105
8,10x105
-
4,50x105
4,90x105
4,20x105
(3,50-3,70)x105
(2,40-2,70)x105
(2,60-2,70)x105
-
-
(0,0045-0,65)x105
(0,045-0,065)x105
-
0,24-0,28
0,25-0,30
-
0,23-0,27
-
0,32-0,35
0,32-0,42
0,32-0,36
-
-
0,16-0,18
-
-
0,47
2.COMBUSTIBILITATEA SI REZISTENTA LA FOC A MATERIALELOR SI ELEMENTELOR
DE CONSTRUCTIE.DETERMINAREA GRADULUI DE REZISTENTA LA FOC AL CONSTRUCTIILOR
2.1 COMBUSTIBILITATEA SI REZISTENTA LA FOC A MATERIALELOR
Prin combustibilitatea materialelor si elementelor de constructii se intelege capacitatea lor de a se aprinde si de a arde in prezenta aerului,contribuind la cresterea cantitatii de caldura dezvoltata in incendiu.
Materialele si elementele de constructii,din punct de vedere al combustibilitatii,pot fi:incombustibil C 0 (cele care sub actiunea focului sau temperaturilor inalte nu se aprind,nu ard mocnit si nu se carbonizeaza) sau combustibile C1…C4 (cele care sub actiunea focului sau a temperaturilor inalte se aprind,ard mocnit sau se carbonizeaza).
Materialele si elementele combustibile se clasifica,la rindul lor,in functie de proprietatea lor de a se aprinde usor sau greu si de capacitatea lor de a contribui la dezvoltarea incendiului,in 4 clase de combustibilitate.
Materialele din clasele C1 si C2 constituie sub grupa materialelor “greu combustibile” caracterizate prin faptul ca arderea,mocnirea sau carbonizarea au loc numai in cazul existentei unei surse exterioare de foc sau de temperaturi inalte,incetind dupa indepartarea lor.
Elemtele de constructii se considera incombustibile sua combustibile in functie de caracteristicile materiale din care sunt executate dar si de modul de alcatuire si distribuire a acestor materiale in cadrul elementului (structurii).
Incadrarea in clasele C1…C4 a materialelor combustibile suple cu grosimea mai mica de 5 mm se face pe baza rezultatelor incercarilor standardizate efectuate in laborator cu aparatul cu flacara de alcool,cu arzatorul electric si de ardere a picaturilor.Pentru materialele suple cu grosimea mai mare de 5mm,materialele rigide,precum si pentru elementele de constructii,clasele de combustibilitate C1…C4 se stabilesc in urma incercarilor executate cu epiradiatorul sau cu panoul radiant.
Limita de rezistenta la foc a unui element este durata pina la care acesta isi epuizeaza capacitatea de rezistenta la actiunea unui incendiu standard definit de curba logaritmica temperature-timp din STAS 7771-81.
Limita de rezistenta la foc a elementelor se determina pe baza criteriilor de:
- capacitate portant (stabilitatea);
- izolare termica;
- etansitate.
Elementele a caror limita se determina dupa toate aceste 3 criterii,luindu-se in considerare valoarea cea mai mica,se noteaza cu RF (rezistenta la foc),urmata de durate in ore si minute.
In situatiile in care se iau in considerare numai criteriile de capacitate portanta (stabilitate) si etanseitate,limita de rezistenta la foc se noteaza cu EF (etanse la foc),urmate de durata in ore si minute.Astfel de situatii se pot intilnii la peretii exteriori,suportul invelitorilor acopesisurilor si alte elemente perimetrale,precum si unele usi.
In cazul in care se ia in considerare numai criteriul de capacitate portanta,
elementele,cum sunt stilpii,fermele si alte care nu au rol de separare a spatiilor se noteaza cu SF (stabile la foc),precizind durata lor in ore si minute.
2.2 DETERMINAREA GRADULUI DE REZISTENTA LA FOC A CONSTRUCTIILOR
Gradul de rezistenta la foc reprezinta capacitatea globala de a raspunde la actiunea focului.
In functie de combustibilitate si limita de rezistenta la foc a elementelor de constructie,compartimentele de incendiu si constructiile se incadreaza in 5 grade de rezistenta la foc.(I,II,III,IV si V).Capacitatea constructiei sau compartimentului de incendiu de a raspunde la actiunea focului se reduce de la gradul I la gradul V rezistenta la foc
Conditiile minime pentru incadrarea constructiilor in grade de rezistenta la foc sunt date in tabelul urmator:XIV.2.1
Nr.crt. Tipul de elemente Gradul I Gradul II Gradul III Gradul Gradul Observatii
de constructie IV V1
2
3
4
5
6
7
8
Stilpi,coloane,
pereti portanti
Stilpi,coloane,
pereti portanti
la ultimul nivel
Pereti interiori
neportanti
Pereti exteriori
neportanti
Grinzi,plansee
Nervure,acope-
risuri terasa
Grinzi si plansee
peste subsol
Acoperisuri auto-
portante fara pod
(inclusive contra-
vintuirile),sar-
pante,acoperisuri
fara pod,con-
structii aero-
statice
Panouri de in-
velitoare si su-
C0
2h 30`
C0
1h 30`
1h
C0
30`
C0
15`
C0
1h
C0
1h 30`
C0
45` (30`)
C0
15`
C0
2h
C0
1h (45`)
C0
15`
C2
15`
C0
45` (30`)
C0
1h
C1
30` (15`)
C1
15`
C0
1h 30`
C0
45`(30`)
C2
15`
C2
15`
C1
45` (30`)
C0
1h
C2
15`
C2
15`
C2
30`
C2
30`
C2
15`
C3
15`
C2
15`
C2
30`
C3
-
C4
-
C3
-
C4
-
C4
-
C4
-
C4
-
C3
-
C4
-
C4
-
In cladiri parter de gradul Vse admite C4
In cladiri indus-
triale si agrozoo-
tehnice parter li-
mita de rezistenta
la foc nu se nor-
meaza
In cladiri parter
de gradul V se
admite C4
La cladiri de gradul
III cu sali aglo-
merate,limita de
rezistenta la foc
va fi de minimum
30`.In cladiri cu
pericol de explozie
limita de rezis-
tenta la foc a ele-
mentelor incom-
bustibile nu se
normeaza
portul continuu
al invelitorii
In compartimentele de incendiu ale cladirilor,in care sarcina nu depaseste 200 Mcal/m² (840 MJ/m²) (cu exceptia cladirilor inalte,a celor cu sali agglomerate,care adapostesc persoane care nu se pot evacua singure,sau cu echipament de importanta deosebita),se pot aplica valorile din paranteza.
Toate elementele principale ale constructiei,functie de rolul acestora in cladire,trebuie sa indeplineasca ambele conditii minime,atit de combustibilitate (clasele C0,C1,C2,C3 sau C4),cit si ale rezistentei la foc (durata de epuizare a capacitatii de rezistenta) prevazute pentru incadrarea in gradul respectiv de rezistenta la foc.Gradul de rezistenta la foc al constructiei sau al unui compartiment de incendiu este determinat de elementul sau cu cea mai defavorabila incadrare in tabelul XIV.2.1.
In general,la stabilirea gradului de rezistenta la foc nu se iau in considerare invelitoarea acoperisurilor de orice fel,inclusive termoizolatia si hidroizolatia,montata deasupra unui suport continuu (in afara de tabla) care indeplineste conditiile de la nr.8 din tabelul XIV.2.1; pardoselile,timplaria,
ferestrele,obloanele): finisajul interior (tapete,lambriuri,vopsele etc.); platformele metalice si elementele metalice care nu fac parte din structura de rezistenta a cladirii; elementele constructive ale marchizelor,
verandelor,pridvoarelor si alte asemenea din locuinte.
In unele conditii prevazute de normele tehnice,la determinarea gradului de rezistenta la foc nu se tine seama de: sarpanta si suportul invelitor cu pod; luminatoarele si cupoletele incombustibile,fisiile fixe pentru iluminatul natural execuatate din materiale din clasele C2 si C3 de combustibilitate; peretii despartitori neportanti sau panourile fara rol de limitare a propagarii incendiilor,incombustibile ori din materiale combustibile cu geamuri sau plasa din sirma: plafoanele suspendate si pardoselile tip estrada.
Structurile metalice indifferent ca sunt protejate sau nu pot fi utilizate in cladiri de gradul II rezistenta la foc,in care sarcina termica nu depasteste 420 MJ/m² (100 Mcal/m²) si materialele combustibile sunt distribuite astfel incit sa nu pericliteze stabilitatea constructiei prin incalzirea locala a unor elemente de constructie.In aceste cazuri se admite reducerea corespunzatoare a limitelor de rezistenta la foc ale stilpilor,peretilor si planseelor pina la minimum 15 min.In salile aglomerate,folosirea
structurilor metalice poate fi justificata numai in cazul unei sarcini termice sub 210 MJ/m² (50 Mcal/m²).
Avind in vedere rolul elementelor structurilor metalice (protejate partial sau local) in asigurarea stabilitatii constructiei,importanta cladiri,numarul de persoane si valoarea bunurilor adapostite,urmarile posibile ale prabusirii cladirii si economicitatea solutiilor de protectie,in conditiile prevazute de normele tehnice,se poate reduce rezistenta la foc a structurilor respective.
In asemenea situatii sunt unele cladiri de productie sau depozitare avind: categoriile D si E pericol de incendiu in care cantitatile de lichide combustibile din clasele LIII si LIV folosite pentru ardere,racire,ungere,comenzi hidraulice sunt stocate in rezervoare de maximum 1 m³ si la distante mai
mari de 10m intre recipiente; numai parter,categoria C de pericol de incendiu,aria construita de cel mult 2000 m² si in cazul depozitelor stive de maximum 4 m inaltime; compartimente protejate prin instalatii autonome de stingere ale depozitelor cu stive de peste 4 m inaltime; parcaje.
3. ELEMENTE DE COMPARTIMENTARE A CONSTRUCTIILOR
IMPOTRIVA INCENDIILOR
3.1 TIPURILE DE ELEMENTE SI FUNCTIILE ACESTORA
Elementele de constructii folosite pentru compartimentarea impotriva propagarii incendiilor si pentru limitarea efectelor exploziilor,prevazute in normele tehnice,sunt prezentate in tabelul X.IV.3.1.
Elementele de compartimentare
Functia Elemente utilizate Protectia golurilor
din aceste elementeTipul Denumirea
Pentru limitarea
propagarii
incendiilor
Elemente antifoc,care
separa compartimentele
de incendiu
Pereti antifoc Usi,obloane,incaperi tampon,tamburi des-chisi antofoc
Elemente de intirziere
a propagarii incendii-
lor,care separa inca-
perile din interiorul
aceluiasi compartiment
de incendiu
Pereti rezistenti
la foc
Usi,obloane,ferestre,
precum si alte ele-
mente de inchidere
rezistente la foc
Plansee rezistente
la foc
Pentru limiatarea
efectelor explo-
ziilor
Elemente rezistente la
explozie,care separa
incaperile (spatiile) cu
pericol de explozie
Pereti rezistenti
la explozie
Incaperi tampon si
tamburi deschisi
antiexPlansee rezistente
la exploxie
-
Pe linga aceste elemente de compartimentare,un rol insemnat in asigurarea protectiei corespunzatoare impotriva incendiilor a mult constructi il au si acoperisurile,atit in ceea ce priveste limitarea propagarii incendiilor,cit si diminuarea efectelor negative ale exploziilor.
3.2 CONDTIILE CE TREBUIE INDEPLINITE DE ELEMENTELE
DE COMPARTIMENTARE
Peretii antifoc (AF) sunt pereti care in caz de incendiu indeplinesc functia de compartimentare independent de celelalte elemente ale constructiei si isi pastreaza stabilitatea,rezistentele mecanice si capacitatea de izolare temica in limite minime de timp (tabelul XIV.3.2)
Limitele de rezistenta la foc a peretilor antifoc
Densitatea sarcinii termice q a compartimentelor de incendiu
separate de peretele antifoc
Limita minima de rezistenta
la foc a peretelui antifoc[MJ/m²] [Mcal/m²] [h]q≤840
840<q≤1600< span=""></q≤1600<>
1000<q≤3000< span=""></q≤3000<>
q>3000
q≤200
200<q≤400< span=""></q≤400<>
400<q≤700< span=""></q≤700<>
q>700
3
4 (3)1
5 (3)1
7(3)1
1) Valoarea de trei ore din paranteza se refera la compartimentele protejate cu instalatii automate de stingere a incendiilor.
Peretii antifoc trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii principale:
- incombustibilitatea (C0);
- dimensionare la efectele potentiale ale incendiului care se pot produce in compartimentele pe care se separa;
- stabilitate la incarcari nesimetrice provenite din vint sau la unele sarcini accidentale (prabusiri de elemente);
- indeplinirea de catre peretii AF a conditiilor pentru peretii rezistenti la explozie in zonele expuse pericolului de explozie;
- rezemarea libera sau articulate pe peretii AF a planseelor sau elemtelor constructive care au lrf (limita de rezistenta la foc) mai mica de 3 ore,neadmitindu-se incastrarea.Rezemarea grinzilor metalice se face astfel incit grinda dilatata la incendiu sa nu dea impingeri laterale in perete;
- etansarea rosturilor dintre peretii AF si plansee,acoperisuri si peretii exteriori cu umplutura avind lrf de cel putin 1 ora si 30 de minute,iar fata de celelalte elemente ale constructiei cu umplutura avind aceeasi limita de rezistenta la foc pe care le traverseaza;
- depasirea planului exterior al acoperisurilor,luminatoarelor,peretilor si a altor elemente combustibile pe care le intersecteaza; posibilitatea inlocuirii acoperisurilor,streasinilor sau a peretilor combustibili prin fisii incombustibile avind latimea minima de 6 cm;
- montarea in peretii exteriori,in ambele parti ale peretelui AF,pe o distanta de minimum 4 m,numai a luminatoarelor si timplarie fixe,incombustibile cu geam armat;
- prevederea,in cazul cladirilor cu inaltimi diferite,a peretilor AF,de regula cladirea cea mai inalta.Pentru exceptii se aplica prescriptiile tehnice;
- amplasarea peretilor AF astfel incit sa se evite posibilitatea propagarii incendiilor dintr-un compartiment in altul prin golurile neprotejate din peretii fatada,la colturile cladirilor sau prin incendierea unor constructii combustibile vecine;
- continuitatea peretilor AF.In situatii exceptionale suprafata totala a golurilor nu trebuie sa depaseasca 25% din cea a peretelui in care sunt practicate;
- protectia golurilor strict necesare din peretii AF prin:
● etansarea spatiilor libere din jurul conductelor,cablurilor si conductoarelor electrice etc.,inclusive cele pozate in canale,cu materiale incombustibile avind limita de rezistenta la foc egala cu cea a peretelui,existind in acest sens solutii tipizate;
● folosirea de canale de ventilatie a segmentelor de canale incombustibile si etansarea spatiului dintre acestea si perete cu materiale avind lrf minma de 1 ora si 30 de min.Prevederea pe canalele de ventilatie a sistemelor de obturare cu inchidere automata in caz de incendiu,indifferent de compartimentul in care s-ar produce incendiul;
● evitarea discolacarii unor portiuni din peretin in zonele de penetratie datorita dilatarii conductelor si canalelor sub efectul cresterilor de temperature;
● indepartarea materialelor combustibile din vecinatatea canalelor si conductelor metalice sau evitarea posibilitatii aprinderii acestora datorita caldurii transmise prin conductibilitate (traseu necorespunzator,termoizolatie etc.);
● montarea in goluri a usilor sau obloanelor antifoc cu sisteme de inchidere automata,avind lrf minima de 1 ora si 30 min;
●montarea la scenele salilor de spectacole cu peste 600 locuri,a cortinelor de siguranta izolate termic pentru temperature incendiului de 1000ºC (fara a tine seama de actiunea drencerelor),etanse contra fumului,rezistente in pozitia coborita la o presiune laterala de 45 N/m²,avind durata de cobirire de cel mult 40 s;
● realizarea,in unele situatii temeinic justificate,a protectiei golurilor prin:
a) incaperi tampon antifc cu planseu si pereti laterali incombustibili avind limita de rezistenta la foc 1 ora si usi rezistente la foc 45 min; la cladirile foarte inalte (peste 45 m),usile sunt etanse la foc minimum 1 ora,iar la cele inalte (28-45 m) cel putin 30 min;
b) tamburi deschisi antifoc avind placa de beton si pereti incombustibili rezistenti la foc 1 ora,precum si sprinkere (1 buc/m² suprafata orizontala);
c) separarea depozitelor de baza si depozitelor principale pentru materiale si substante combustibile fata de restul constructiei prin pereti antifoc si protejarea golurilor din acesti pereti cu elemente antifoc;
Peretii rezistenti la foc (RF) trebuie sa intruneasca conditiile de combustibilitate si de limita de rezistenta la foc prevazute in normele si prescriptiile tehnice sau in documentatia tehnico-economica,in raport cu destinatia si importanta spatiilor delimitate,categoria de pericol de incendiu,gradul de rezistenta la foc necesare,densitatea sarcinii termice a incaperilor si functia lor de separare.Conditii similare se impun si pentru elementele de inchidere a golurilor din pereti RF.
Peretii despartitori,prevazuti pentru limitarea propagarii incendiului in cadrul unui compartiment de incendiu dintr-o constructie civila,trebuie sa aiba lfr de minimum 2 ore si sectioneaza transversal cladirea (putind fi si decalati in plan vertical).Acesti pereti,functie de gradul de rezistenta la
foc ai constructiei se amplaseaza cel mult 110 m (gradul I si II),90m,(gradul III),70m(gradul IV) si 50m (gradul V).La cladirile cu pod al caror acoperis este executat din materiale combustibile,peretii respectivi trebuie sa separe si volumul podului.
Peretii rezistenti la explozie (R Fx) se alcatuiesc si se dimensioneaza pe baza rezultatelor determinate prin calcul ,astfel incit acestia sa nu se produca in incaperile respective,functie de suprafatele de decomprimare asigurate prin ferestre,luminatoare acoperisuri zburatoare,trape si alte asemenea.Ei trebuie sa impiedice si propagarea incendiilor din spatiile invecinate spre incaperea cu pericol de explozie,limita lor de rezistenta la foc fiind stabilita in functie de densitatea sarcinii termice a incaperilor respective.
Peretii rezistenti la explozie,in principiu,trebuie sa indeplineasca conditiile prevazute la peretii antifoc,uneori chiar mai severe,inclusiv cele referitoare la protectia golurilor si strapungerilor.Totodata trebuie sa opreasca trecerea prafului (pulberilor),vaporilor si gazelor combustibile din spatiile periculoase,sa permita curatirea usoara a depunerilor de praf de pe suprafetele interioare,sa asigure fixarea elementelor de decomprimare care sa cedeze la o presiune de cel mult 120 kgf/m² (118 daN/m²),iar timplaria si sistemele de actionare a acesteia sa nu produca prin manevrare scintei capabile sa aprinda amestecurile explosive.
Planseele rezistente la foc (RF) pot constitui elemente de intirziere a propagarii incendiilor in interiorul unui compartiment de incendiu numai atunci cind nu au goluri,sau daca golurile practice intre ele sunt protejate cu elemente de inchidere,rezistente la foc.
Potrivit normelor tehnice din tara noastra,planseele nu constituie elemente de separare a compartimentelor de incendiu.In unele reglementari de specialitate,conceptia de alcatuire si dimensionare a planseelor,cum este cazul cladirilor inalte,porneste de la principiul ca planseele sa constituie elemente de compartimentare impotriva incendiilor intre comparitmente de incendiu vecine.
Conditiile privind combustibilitatea si limita de rezistenta la foc sunt prevazute in normele si prescriptiile tehnice de specialitate.
Golurile tehnologice sau functionale din planseele intermediare,care constituie elemente de intirziere a propagarii focului se protejeaza prin elemente rezistente la foc cu limita de rezistenta la foc cel putin egala cu a planseului respectiv prevazute cu dispozitive de autoinchidere automate in caz de incendiu .In cazuri justificate,protectia golurilor se poate face prin prevederea pe conturul golului,sub planseu,a unor ecrane si a unor perdele de apa cu intrare automata in functiune in caz de incendiu,sau alte sisteme eficiente.In situatiile in care pe plansee sunt recipiente sau utilaje cu lichide combustibile,pe marginile golurilor se realizeaza reborduri incombustibile.
Limita de rezistenta la foc a planseelor poate fi redusa,daca incaperile sunt protejate cu instalatii automate de stingere a incendiilor.
Pentru planseele rezistente la explozie (REx),alcatuirea,dimensionarea si celelalte conditii sunt ca si pentru peretii rezistenti la explozie.Planseele REx si elementele lor de sustinere alcatuiesc si se dimensioneaza astfel incit sa nu fie atuncate de suflul exploziei.
Planseele REx si celelalte elemente constructive nu trebuie sa permita formarea de spatii neventilate,care sa conduca la aglomerarea prafului ori la producerea unor concentratii locale periculoase de gaze sau vapori combustibili,cum sunt de exemplu incaperile bateriilor acumulatoare.Pentru decomprimare in caz de explozie se prevad luminatoare cu geam simplu cu grosimea de maximum 3mm,iar la ochiuri cu latura mica de 0,80m se monteaza geamuri de 2 mm grosime.Nu se admit geamuri armate.Sub geamuri se poate pune plasa de sirma pentru a evita accidentarea persoanelor de la locul de munca cu cioburi rezultate in cazul spargerii geamurilor.
Acoperisurile (sarpante,invelitori) trebuie sa se incadreze in cerintele de combustibilitate si limita de rezistenta la foc impuse de destinatia si gradul de rezistenta la foc ale constructiilor respective.
Dintre conditiile ce necesita a fi asigurate acoperisurilor se pot mentiona:
- izolarea termica a cosurilor si canalelor de fum,precum si a hotelor prin care se evacueaza gaze fierbinti,flacari si scintei,fata de materialele combustibile ale acoperisurilor;
- montarea conform normelor tehnice a dispozitivelor de evacuare a fumului si gazelor fierbinti,cu actionare automata si manuala,precum si realizarea de ecrane incombustibile care caseteaza spatiul cu pericol potential ridicat sub acoperis; fiecare caseta se prevede cel putin un dispozitiv de evacuare a fumului si gazelor fierbinti;
- intreruperea continuitatii acoperisurilor combustibile cu suprafete mari prin fisii incombustibile;
- realizarea acoperisurilor pentru spatiile cu pericol de explozie din elementele de constructie usoara;
- izolarea corespunzatoare a instalatiilor de protectie contra trasnetului fata de elementele combustibile ale acoperisurilor;
- protectia cu instalatii automate de stingere cu apa a incendiilor a acoperisurilor sau a unor portiuni ale acestora,care nu au rezistenta la foc impusa de prescriptiile tehnice.
3.3. SOLUTII TEHNICE SI MATERIALE CARE POT FI UTILIZATE
PENTRU ASIGURAREA REZISTENTEI LA FOC A ELEMENTELOR
DE CONSTRUCTII CU ROL DE PROTECTIE IMPOTRIVA INCENDIILOR
La peretii antifoc si rezistenti la foc:
- realizarea peretilor din materiale termoizolatoare (exemplu BCA) sau cu coeficient de conductivitate termica redus (beton armat,beton precomprimat,zidarie caramida cu goluri etc.);
- folosirea panourilor stratificate din beton prefabricat avind in interior un strat termoizolant (miez) din BCA,vata minerala,beton perlit etc.
- placarea peretelui ori a scheletului acestuia (metallic sau din beton armat prefabricat) cu placi sau cochilii de etansare realizate din ipsos armat cu impislitura de fibra de sticla (IAFS) sau din marinit;
- tencuit cu mortar obisnuit ori termoizolant sau aplicarea de sape de mortar pe plasa de rabit;
- etansarea rosturilor si golurilor la imbinarile dintre elemente cu vata minerala (rigida sau vrac),chit sau mastic rezistent la foc sau de etansare;
- lipirea profilelor metalice a cartonului de azbest;
- marirea grosimii stratului de acoperire a armaturilor metalice de rezistenta din betonul armat sau prefabricat;
- montarea de perdele drencer in dreptul golurilor din pereti care nu sunt protejate la nivelul rezistentei la foc pe care o au peretii respectivi.
La usi rezistente la foc:
- placarea structurii din schelet metallic cu placi IAFS sau din marinit;
- realizarea usilor cu structura integrala IAFS avind elementele de feronerie metalica;
- realizarea usii dintr-o foaie de marinit,fara schelet (exemplu: usi pivotante);
- placarea foii usii cu marinit din placi din IAFS;
- etansarea rosturilor dintre placi cu mortar de ipsos;
- lipirea cartonului de azbest pe elementele din metal ale usii;
- aplicarea de vopsele termospumante pe usi.
La acoperisurile din tabla cutata termoizolante ale halelor parter:
- intreruperea continuitatii suprafetelor de acoperis cu fisii de termoizolatie incombustibila avind:
● termoizolatia din: placi de fibre de basalt topit,dale de basalt,vata minerala sau placi de sticla spongioasa;
● hidroizolatia din: strat de separare din PVC,plastifiat stratificat sau impislita de fibre de sticla protejate cu sapa armata;
- realizarea de ecrane din tabla cutata sau marinit pentru delimitarea tramei in care se gaseste sursa cu potential ridicat de foc si de degajare a gazelor fierbinti (exemple: bai cu ulei combustible pentru tratamentetermice,recipiente cu ulei pentru ungere sau actionari hidraulice; cabine de vopsire si lacuire);
- montarea de hote pentru evacuarea gazelor fierbinti deasupra sursei potentiale de foc;
- montarea de luminatoare cu trape de evacuare a fumului si gazelor fierbinti;
- infundarea cutiei (local) cu vata minerala sau bazalt topit ,deseuri de placi sau vrac;
- aplicarea de vopsea reflectorizanta pe suprafata expusa radiatiilor solare.
La golurile din plansee rezitente la foc din cladirile etajate:
- montarea la cladirile industriale de trape sau chepenguri rezistente la foc avind:
● structura metalica placanta cu foi IAFS sau marinit;
● structura de beton armat sau prefabricat;
- montarea de perdele drencer in golurile escalatoarelor si benzilor transportare.
4. METODE PENTRU DETERMINAREA INCOMBUSTIBILITATII,
COMBUSTIBILITATII,PROPAGARII FLACARILOR,PUTERII
CALORIFICE SI REZISTENTEI LA FOC A MATERIALELOR
Determinarea incombustibilitatii materialelor si elementelor de constructii se face prin metoda cuptorului,conform stas 8558-78,in care epruveta avind latura bazei de 40+2mm,este supusa timp de 20 de minute unei temperaturi de 750 + 10°C.Se urmareste cresterea temperaturii materialului si cuptorului si aparitia flacarilor pe o durata mai mare de 10 secunde.
Materialul supus incercarii se clasifica “incombustibil” (C0),daca pentru fiecare dintre cele trei epruvete introduse succesiv in cuptor se intrunesc concomitent urmatoarele trei conditii:
- temperatura cuptorului nu s-a ridicat cu 50°C sau mai mult peste temperatura initiala a aceastuia;
- temperatura eprubetei nu s-a ridicat cu 50°C sau mai mult peste temperatura initiala a cuptorului;
- nu au aparut flacari cu o durata de 10 secunde sau mai mult
Determinarea puterii calorifice se face prin arderea completa in bomba calorimetrica in atmosfera de oxigen,la o presiune de aproximativ 25 de at. a unei cantitati cunoscute de material combustibil,in conditiile STAS 8790-81,caldura degajata prin ardere fiind cedata unei cantitati cunoscute de apa,a carei crestere de temperatura se masoara si se inregistreaza grafic.
In urma incercarilor se calculeaza:
- puterea calorifica in bomba (Qb) in kJ/kg sau kcal/kg;
- puterea calorifica superioara a materialului combustibil (Qs) in kJ/kg sau kcal/kg;
- puterea calorifica inferioara a materialului combustibil (Qi),in kJ/kg sau kcal/kg.
Metoda diferentiaza aceste puteri calorifice in raport cu gradul de oxidare sau de combustie a unor produse ale arderii (carbon,sulf,azot) de formarea sau nu a acidului clorhidric din clorul degajat,precum si de starea lichida sau de vapori in care se considera in finalul incercarii apa din material si apa formata prin ardere.
Intre puterile calorofice ale materialului exista in relatiile:
Qi<qs>Qb.</q
Determinarea claselor de combustibilitate C1,C2,C3 si C4 potrivit STAS 11357,se calculeaza prin urmatoarele metode:
1) Incercarea cu flacara de alcool (etalon) prin contactul acesteia cu latura inferioara a eprubetei de 24x30 cm,timp de 3 minute + 15 secunde.Se constata: durata flacarilor (daca
apar),persistenta punctelor de incandescenta si persistenta fumului.De asemenea se urmareste marimea suprafetei carbonizate si eventual aparitie a picaturilor.(tabelul XIV.4.1).
Rezultatele incercarii cu flacara de alcool
Clasa Durata
flacarilor
[s]
Persistenta
punctelor de
incandescenta
[s]
Persistenta
fumului [s]
Suprafata
carbonizata
[cm²]
Aparitia
picaturilor
C1 Nu apar ≤ 10 ≤ 30 <> Nu aparC2 ≤ 5 Nelimitat
numai in
zona car-
Bonizata
Nelimitat <> Nu apar
C3 Nelimitat <> Nu aparC4 Nu se incadreaza in rezultate de la C1,C2 sau C3
Elementele de constructii alcatuite din totalitate (inclusive lianti,adezivi,pelicula de acoperire etc.) din materiale incombustibile pot fi incadrate direct in grupa elementelor
incombustibile fara a fi necesara incercarea lor.
Determinarea propagarii flacarii pe suprafata materialelor combustibile folosite in constructii se face in laborator printr-o metoda standardizata (STAS 7248-81),cu ajutorul unui aparat
cu radianti ceramici alimentati cu gaz petrolier lichefiat sau gaz metan cu epruveta din materiale netratate sau tratate ignifug,avind dimensiunile de 105x22cm si grosimea maxima de 3 cm.
Principiul metodei consta in determinarea distantei parcursa de flacara in timp de 10 min,pe suprafata materialului incalzit la temperature cuprinse intre 150 si 500ºC.
In raport cu distantele parcure de flacara se stabilesc clasele de propagare a flacarii,conform tabelului XIV 4.2.
Distantele parcurse de flacara si clasele de propagare a flacarilor
Distanta parcursa de flacara dupa
10 min [cm]
Clasa de propagare a flacarilor
la suprafata materialelor≤ 10
11-25
26-40
41-60
61-85
≥ 86
P I
P II
P III
P IV
P V
P VI
O metoda asemanatoare ca principiu (STAS 11388/1980) este utilizata pentru incercarea cablurilor electrice cu izolatie si manta din PVC pozate in grup (flux),pe trasee verticale si
orizontale,in incaperi speciale de cabluri,in vederea considerarii acestor cabluri “greu combustibile”.Lungimea medie arsa nu trebuie sa depaseasca 50% din lungimea initiala a epruvetei,iar timpul de
ardere (tava cu petrol) trebuie sa fie mai mic sau cel mult egal cu 10 min.
2) Incercarea cu arzatorul electric,prin expunerea epruvetei unei duble actiuni: radiatia calorica si efectul gazelor calde matura suprafata epruvetei,favorizind astfel eventuala propagare a
flacarii.Se urmareste durata inflamarii epruvetei,dimensiunile zonei de propagare si eventuala aparitie a picaturilor de material topit (tabelul XIV.4.3).
Rezultatele incercarilor cu arzatorul electric
Clasa Durata inflamarii Zona de propagare Aparitia picaturilor
[s] [cm/cm]C1 ≤ 5 Nu apare Nu aparC2 > 5 Inaltime ≤ 35 Nu aparC3 > 5 Inaltime <>
Latime <>
Nu apar
Se incadreaza in rezultatele de la C1 si C2 AparC4 Nu se incadreaza in rezultatele de la C1,C2 sau C3
3) Incercarea de ardere a picaturilor,folosind o sursa radianta.Se urmareste daca picaturile de material topit sunt sunt arzinde sau nu si daca vata din jurului vas de colectare a picaturilor
se inflameaza sau nu.Metoda diferentiaza materialele din clasa C1,la care picaturile ard si vata se inflameaza fata de materialele din clasa C3 la care apar picaturi,dar acestea nu sunt arzinde si vata nu se
aprinde.
4) Incercarea prin radiatie,folosind o sursa de radiatie (epiradiator cu puterea de 3W/cm²) timp de 20 min pe epruvete de 30x40 cm.
Aprecierea comportarii materialelor se face pe baza a 4 indicii: inflamabilitatea (i),dezvoltarea flacarilor (s),lungimea maxima a flacarilor (h) si combustibilitatea (c),determinati prin
relatiile:
i=1000+1000 ; s=∑1
;
15t1 15t2 140
h=lmax ; c=∫i0(T-T0)dT ;
20 120
t1 si t2 - timpii de inflamare pe cele doua fete [s];
l - lungimea atinsa de flacari,in cm,masurata in fiecare jumatate de minut,pe toata durata incercarii;
t - durata incercarii [min];
T0 - temperatura de echilibru a aparatului [°C] ;
T - temperatura inregistrata la un moment dat in cursul incercarii [°C].
In cazul in care un material se strapunge la incercarea prin radiatie cu epiradiatorul fara sa apara inflamarea,aceasta se incadreaza in C1 daca zona de distrugere nu avasenseaza si nu apar
picaturi.Daca una din aceste doua conditii nu este indeplinita,materialul se incadreaza in C4 (tabelul XIV.4.4).
Rezultatele incercarii prin radiatie cu epiradiatorul
Clasa Indicele de
Inflamabilitate
Indicele de
dezvoltare a
flacarii [s]
Lungimea maxima
a flacarii [h]
Indicele de
combustibilitate c
C1 0 0 0 1C2 Nelimitat 0,2-1 1 1
1 0,2-1 1 1C3 Nelimitat 1-5 Nelimitat
2 5 2,5 nelimitat
C4 Nelimitat 2,5
5) Incercarea cu panoul radiant (ceramic,poros) alimentat cu gaze,care expune epruveta la un flux caloric radiant.Se constata lungimea zonei afectate dupa 30 s,1 min si 30 s dupa 10 min
(tabelul XIV.4.5)
Rezultatele incercarii cu panoul radiant
Clasa Marimea zonei arse pe lungimea epruvetei [cm]
Dupa 30`` Dupa 1`30`` Dupa 10``C1 <> <> <>C2 <> <> <>
C3 <> <> <>
C4 <> > 26,5 > 71,0
Clasele de combustibilitate si de propagare a flacarii determinate in laboratorul de Centre de Studii si Experimentari al comandamentului Pompierilor pentru unele materiale sunt aratate
in Tabelul XIV.4.6
Clasele de combustibilitate si de propagare a flacarii
Materialul Clasa de
Combustibilitate
Clasa de
propagare a flacarii1 2 3Covor textile ignifugat C2/C3 PVCovor lina 100% C3 PVDoc diagonal ignifugat C2
Filtru textile ignifugat C2
Folie PVC ignifugata C3
Inlocuitor de piele pe baza de PVC C2/C3
Mocheta C3/C4
Mocheta ignifugata C2/C3
Perdea C2
Piele sintetica C2
Pinza cauciucata ignifugata C3 PVPinze fire sticla C1 PIIIPlaci termoizolatoare din PVC C2 PIVPlaci termoizolatoare din pluta C2 PIVPlaci poliesterice C4 PVIPlaci din PAFS C4 PV-VIPlaci (cochilii) din polyester expandat C4
Sac filtru ignifugat C2
Sac filtru neignifugat C4
Stofa mobile C2
Spuma poliuretanica flexibila ignifugata C4 PVITermotex C4
Tesatura aluminizata C2/C3 PIV-VTesatura lina 100% ignifugata C2
Tricot fir ignifugat C3
Determinarea rezistentei la foc a elemetelor de constructie in laborator se face conform STAS 7771-81,prin introducerea elementelor de incercare intr-un cuptor usor presurizat (15 +5
N/m²) avind un program termic reglat astfel incit sa varieze cu timpul potrivit expresiei:
T-T0=345 log (8t+1);
t – intervalul de timp de la inceputul incercarii in momentul considerat [min];
T – temperatura cuptorului in momentul considerat (dupa intervalul de timp t), °C];
T0 – temperatura initiala a cuptorului [°C].
Relatia de mai sus se reprezinta grafic prin curba normalizata etalon temperatura – timp (fig. XIV4.1).
Valorile caracteristice sunt aratate in tabelul XIV.4.7.
Valorile caracteristice ale curbei normalizate
t [min] 5 10 15 30 60 90 120 180 240 360T-T0
[°C]
556 659 718 821 925 986 1029 1090 1133 1193
In urma masurarii,inregistrarii si interpretarii datelor se evalueaza limitele de rezistenta la foc (lrf) ale elementului de constructie dupa urmatoarele 3 criterii:
1) Capacitatea portanta,functie de care limita de rezistenta la foc este egala cu intervalul de timp considerat la inceputul incercarii pina in care elementul capata deformatii maxime
admise si se prabuseste,nemaiputindu-l indeplini rolul pentru care este destinat in constructie.In principiu,pentru grinzi si plansee,deformatiile maxime,exprimate prin raportul dintre sageata maxima a
elementului si lungimea liberaa acestuia,nu trebuie sa depaseasca 1/30.
2) Izolarea termica,in functie de care limita de rezistenta la foc este egala cu intervalul de timp considerat de la inceputul incercarii pina in momentul in care se atinge una din urmatoarele
situatii limita:
- temperatura medie a fetei neexpuse depaseste temperatura initiala cu peste 140°C;
- temperatura maxima atinsa in oricare din punctele fetei neexpuse depaseste cu peste 180°C temperatura initiala,sau temperatura maxima ajunge la 220°C,indifferent de marimea
temperaturii initiale.
3) Etanseitatea:
- initiala,in functie de care limita de rezistenta la foc este egala cu intervalul de timp considerat de la inceputul incercarii pina in momentul in care elementul de incercare se formeaza
fisuri,crapaturi sau alte deschideri prin care flacarile calde aprind si ard timp de minimum 10 s tampoanele de vata aflata la 20-30 mm de fata neexpusa a elementului;
- finala,in functie de care limita de rezistenta la foc este egala cu intervalul de timp considerat de la inceputul incercarii pina in momentul in care elementul se prabuseste total sau partial
ori nu mai indeplineste unele conditii speciale prestabilite.
Pe baza acestor criterii se stabileste limita de rezistenta la foc pentru peretii portanti sau neportanti,stilpi,grinzi si ferme,plansee si acoperisuri,cu sau fara plafoane suspendate ori
sustinute de elementele portante.
Pentru usi (STAS 7771/2-82) limita de rezistenta la foc se stabileste in functie de urmatoarele criterii:
1)Stabilitate: intervalul de timp pina in momentul prabusirii usii ori deschiderii acesteia.
2) Izolare termica: temperatura medie pe fata neexpusa depaseste cu 140-180°C temperatura initiala a foii de usa sau radiatia termica a fetii neexpuse atinge niveluri periculoase stabilite
la distanta de 0,30 m de fata neexpusa.
3) Etanseitate: se aprinde tamponul de vata,ori se inflameaza fata neexpusa sau se ating valorile critice (250-300°C) in spatiul delimitat de ecranul de incercare realizat din panouri
verticale,orizontale,si frontale asamblate.
La ferestre,potrivit STAS 7771/30-75,evaluarea limitei de rezistenta la foc se face similar ca la usi,urmarindu-se si inmuierea,topirea si curgerea sticlei,fisurarea blocurilor de
sticla,depasirea cu 500°C a temperaturii initiale in spatiul delimitat de ecran.
Pentru unele elemente de constructii,indeosebi din beton armat sau prefabricat,exista diferite metode de determinare prin calcul a rezistentei la foc,insa sunt foarte laborioase,iar
rezultatele se recomanda sa se confrunte cu incercari practice la foc in laboratoarele autorizate.
5. IGNIFUGAREA MATERIALELOR COMBUSTIBILE
DIN LEMN SI TEXTILE UTILIZATE IN CONSTRUCTII
5.1 GENERALITATI SI DOMENIUL DE APLICARE AL IGNIFUGARII
Tratarea cu produse ignifuge a materialelor combustibile: lemn,materiale pe baza de lemn (placi din ascii de lemn,placi din fibre de lemn,etc) prin tratamente de suprafata si in
profunzime si textile celulozice (cu maximum 50% fibre sintetice) se executa pe baza normelor tehnice C.58-86.
Prin ignifugare materialele isi modifica capacitatea de a se aprinde si a arde in continuare,in sensul diminuarii acesteia,ceea ce duce la imbunatatirea comportarii lor la foc.Ca urmare a
tratamentelor de ignifugare,lemnul si materialele pe baza de lemn,precum si textile celulozice neignifugate se incadreaza in clasele C3 si C4 de combustibilitate (mediu si usor inflamabile) isi reduce
combustibilitatea trecind in majoritatea cazurilor in clasa C2.
Obligativitatea ignifugarii materialelor combustibile utilizate in constructii se stabileste in conformitate cu prevederile Decretului nr.290/1977 (art.4,litera c),a normelor si masurilor
tehnice privind proiectarea si executarea constructiilor,functie de importanta obiectivului,vulnerabilitatea la incendiu a constructiei,valoarea si periculozitatea la incendiu a bunurilor continute.
Ignifugarea este obligatory in urmatoarele cazuri:
- la constructiile noi,la modificarea sau schimbarea destinatiei celor existente,precum si periodic la constructiile vechi,in scopul indeplinirii conditiilor necesare;
- la realizarea unor elemente de constructie,cum sunt tavanele,trecerile prin pereti,planseele,inchiderea sau mascarea instalatiilor si echipamentelor,finisajelor pe caile de evacuare si
altele;
- la tratamente speciale (fonice,termice) si finisaje utilizate in cladiri inalte,cladiri cu sali aglomerate si centre de calcul electronic;
- la sali de spectacole,muzee,expozitii;
- la elemente decorative interioare si finisaje la sali aglomerate;
- la constructiile provizorii pentru ateliere,remize,depozite,magazii etc.,in care se lucreaza cu substante combustibile sau cu foc deschis;
- la rafturile si stelajele din magazii si depozite care adapostesc materiale cu valori mari sau materiale greu de inlocuit,cum sunt piesele unicat din import.
Pentru cladiri cu character monumental,monumentele istorice,precum si alte cladiri de importanta deosebita,necesitatea ignifugarii materialelor combustibile se stabileste,de la caz la
caz,de catre proiectant si organul tutelar.
Partile neaparente ale finisajului interior sau a altor elemente de constructie,care nu sunt accesibile decit prin demontarea sau desfacerea elementelor de constructie respective,ignifugate
anterior,li se aplica din nou tratamentul de ignifugare (indifferent de durata de mentinere a calitatii produsului ignifug),o data cu reparatiile elementelor respective.
Ignifugarea nu este obligatory in urmatoarele cazuri:
- cind materialele combustibile sunt in contact permanent cu atmosfera umeda (peste 70%);
- cind partile apartente ale materialului lemons sunt lustruite,vopsite sau tencuite; materialul lemons varuit va fi ignifugat de la caz la caz analizindu-se oportunitatea acestei operatii;
- cind magaziile din lemn sunt destinate pentru depozitatea cerealelor ;
- cind exista usi,ferestre,dusumele,precum si garduri,mobilier etc.
5.2 IGNIFUGAREA LEMNULUI SI A MATERIALELOR PE BAZA DE LEMN
Conditii de pregatire aplicare:
- curatirea lemnului si materialul din lemn (indepartarea cojii,cioplire,sectionare,rindeluire etc.);
- etansarea crapaturilor,golurilor si locurilor de imbinare cu chit ignifug obtinut din produsele respective amestecate cu huma sau creta,ori cu amestecuri pe baza de argila,nisip fin sau
ipsos;
- reducerea umiditatii lemnului cu cel putin 18% pentru cel protejat la suprafata si 25% in cazul ignifugarii prin impregare;
- omogenizarea produselor ignifuge inainte de aplicare si dupa caz,diluarea acestora cu apa (maximum 5%),iar produsul EVINIT se dizolva in apa conform retetei in concentratie de 16-
20%;
- alegerea produsului ignifug si a procedeului de aplicare in functie de: specia de lemn si particularitatile de impregnare,locul de utilizare (spatii inchise si uscate sau exterioare),rolul
elementelor (de rezistenta,nevizibile,vizibile,sarpanta,decorative etc.);
- efectuarea lucrarilor de ignifugare la temperatura mediului de minimum 5+°C.
- evitarea lavabilitatii produselor I-107-1,”DIASIL” si “IGNIFUG FC”.
Produse utilizate si tehnologia de aplicare:
1) Pentru tratamente de suprafata,conform 9302/4-88,prin aplicarea cu pensula sau prin pulverizare:
- vopsea ignifuga de interior pe baza de silicat de sodiu,cu doua componente “DIASIL” A si B; se aplica,recomandabil prin pulverizare,solutia A intr-un strat,iar dupa uscare (24-48h) se
aplica solutia B in doua straturi la aceleasi intervale de timp;
- vopsea ignifuga de exterior pe baza de silicat de sodium,cu doua componente I-107-20/I (grund) si I-107-30/II (solutie de insolubilitate); se aplica solutia I dupa care solutia II la
1/2h,iar dupa uscare timp de 24-48h,se repeta operatiile anterioare pina la realizarea consumului specific; apoi se aplica vopseaua de acoperire in doua straturi,in conditii normale,pentru aplicarea
vopselelor pe baza de ulei;
- solutie ignifuga care nu decoloreaza lemnul “IGNIFUG FC” pe baza de substante ignifuge – fingiciale si solventi; ignifugarea se realizeaza prin imersie de scurta durata,aplicare cu
pensula sau pulberizare;
- produsul insectofungicid si ignifug lavabil “EVINIT” pe baza de sulfat de cupru,acid boric si bicromat de sodiu – solutie apoasa se aplica numai pentru lemn,cu exceptia stejarului si a
altor specii neignifugabile.
2) Pentru tratamente prin impregnare in instalatii speciale,folosind procedeele bailor simple si duble (calde-reci) sau procedeele vid-presiune,vid-presiune atmosfera si vid presiune
atmosferica-vid,se utilizeaza,potrivit STAS 9302/1,2 si 3,81,produsele IGNIFUG FC si EVINIT; utilizarea materialelor din lemn ignifugat se face dupa uscare.
3) Suprafatele ignifugate pot fi acoperite cu vopsea de baza de ulei,emailuri alchidice sau cu vopsea VINAROM.
4) La elementele ignifugate inainte de a fi puse in opera,se face rectificarea eventualelor deteriori ale suprafetelor,dupa montajul materialelor.
Receptionarea,controlul si eficienta ignifugarii:
- receptionarea lucrarilor de ignifugare se face pe baza rezultatelor obtinute in urma incercarilor efectuate in laboratoare autorizate (Centrul de studii si experimentari pentru prevenirea si
stingerea incendiilor din Comandamentul de Pompieri sau Statia de cercetari la foc din cadrul INCERC),in conditiile STAS 652=74,iar la cererea beneficiarului si conform STAS 7248-81,emitindu-se
buletine de incercare;
- pregatirea epruvetelor pentru incercari se executa sub supravegherea beneficiarului lucrarii,concomitent si in aceleasi conditii cu cele utilizate in obiectul de constructie,numarul lor
stabilindu-se in functie de suprafata ignifugata si intervalul de timp la care urmeaza sa se faca incercari de verificare.Pastrarea epruvetelor se face in aceleasi conditii ca si lucrarea ignifugata.
- epruvetele dreptunghiulare (40x15cm) trimise la laborator (cel putin 3) se ambaleaza,sigileaza si eticheteaza precizind produsul inginifug,cantitatea,consumul specific pe unitatea de
suprafata sau volum data aplicarii,modul de aplicare,numarul de straturi si unitatea care a executat lucrarea; epruvetele sunt insotite de procesul verbal de receptie provizorie;
- eficacitatea ignifugarii in laborator se apreciaza prin conditiile de admisibilitate,constind in:
● pierderea de masa maximum 30-35%,functie de natura si grosimea materialului;
● clasele maxime de propagare a flacarilor la suprafata si de combustibilitate,functie de natura produsului ignifug si forma materialului (tabelul XIV.5.2.1);
Clasele de propagare a flacarilor la suprafata
Forma materialului I.107-1
si DIASIL
IGNIFUG FC EVINIT
Lemn masiv
PAL de interior
PAL si PFL poros
PAL de exterior
Placaj
PII-C2
PII-C2
PIII-C2
PIV-C2
PV-C3
Lemn usor impregnabil
Lemn greu impregnabil
PIII-C2 PIII-C2
PIII-C2
- eficacitatea efectiva a lemnului si materialelor de baza de lemn utilizate in constructii este de:
● 3 ani pentru ignifugarea de suprafata,functie insa de conditiile de mediu;
● 15 ani pentru ignifugarea prin impregnare,in raport cu conditiile de utilizare a materialelor.
5.3. IGNIFUGAREA MATERIALELOR TEXTILE
Produsele utilizate si pregatirea lor pentru aplicare:
1) Produsul “ignifug textil”,pe baza de borax tehnic (componenta A),acid boric (componenta B) si fosfat dinamoniu (componenta C) livrate in proportie de amestec (14:14:2 parti in
greutate).Inainte de aplicare,30 kg de produse A+B+C se dizolva in 170 l apa calda (50-50°C),realizind o solutie cu concentratie de 15%.
2) Produsul “ignifug textile D”,pe baza de uree si fosfat de diamoniu,compus dintr-o parte solida si una lichida.Partea solida (44 kg) se dizolva “la rece” in 100 l apa,se filtreaza apoi se
adauga partea lichida (22 l),dupa care se agita bine.
3) Produsul “FOSCARB”,constind intr-un amestec de compusi pe baza de fosfor si azot.Se prepara prin dizolvarea a 15 kg “FOSCARB” in 85 kg apa in filtrare.
Dupa preparare,la toate solutiile se verifica pH-ul si dupa caz se neutralizeaza cu amoniac.
Domeniile de aplicare:
1) Produsele “ignifug textil” si “ignifug textile D” se utilizeaza la fibrele celulozice si tesaturile din fibre celulozice.
2) Produsul “FOSCARB” se poate folosi pentru ignifugarea materialelor din fibre celulozice in amestec cu maximum 50% fibre sintetice.
3) Produsele “ignifug textil” si “FOSCARB” se aplica pe toate tipurile de tesaturi,inclusive pe plusuri si catifele,pe care nu se aplica produsul “ignifug textile D”.
4) Produsele “ignifug textile D” si “FOSCARB”,fiind lavabile,nu se aplica pe materiale folosite in locuri cu umiditate marita (peste 70%).
Tehnologiile de aplicare:
1) Fulardarea (impregnare cu foaia intinsa),stoarcerea prin valturi si uscarea este procedeul cel mai eficient.
2) Pulverizarea cu aparate tip Vermorel,Calimax ori instalatii mobile deservite de compresoare de aer si uscare lenta in aer liber (24-48 ore),pentru tesaturile care nu se pot demonta
pentru a fi fulardate.
3) Imersarea (numai pentru produsul “FOSCARB”).
Conditiile de impregnare:
- spalarea prealabila a tesaturilor si curatirea de praf;
- tesaturile de tip plus si catifea tratate prin pulverizare nu trebuie sa fie apretate partea neplusata;
- omogenizarea solutiilor de produse ignifuge inainte de folosire;
- patrunderea rapida a produselor in materiale ignifugate;
- respectarea consumurilor specifice stabilite;
- tratament uniform (pe suprafata si in profunzime);
- neschimbarea aspectului materialelor ignifugate.
Receptionarea,controlul si eficienta ignifugarii:
- receptionarea lucrarilor de ignifugare se face de catre beneficiar prin organele tehnice,pe baza rezultatelor incercarilor efectuate in laboratoarele autorizate (Centrul de studii si
experimentari pentru prevenirea si stingerea incendiilor din Comandamentul Pompierilor si Statia de Cercetare la foc din cadru INCERC),care emite buletine de incercare conform stas 8025-84;
- epruvetele (3-4 buc) cu dimensiuni de 25x30 cm se decupeaza din materialul ignifugat sau se trateaza concomitent in aceleasi conditii.Se ambaleaza in hirtie,se sigileaza si se
eticheteaza (mentionind produsul ignifug folosit,intreprinderea producatoare,data ignifugarii,metoda impregarii,unitatea care a executat lucrarea si consumul specific realizat);
- eficacitatea ignifugarii se determina conform STAS 8025-84,STAS 9155-73 si STAS 11357-90,si se apreciaza prin:
● clasa de combustibilitate maxima,care trebuie sa fie C2 pentru toate cele 3 produse ignifuge;
●gradele de eficacitate ale igniugarii,care sunt cuprinse intre gradele IV si VII pentru produsele “ignifug textil” si “igniug textil D,” precum si intre gradele VI-VII pentru “FOSCARB”.
Gradele de eficacitate,conform STAS 9155-73,sunt aratate in tabelul XIV.5.3.1
Gradele de eficacitate ale ignifugarii
Gradul de eficacitate a ignifugarii I II III IV V VI VIITimpul maxim de propagare a
flacarii [s]
1 1 1 2 2 2 3
Timpul maxim de sustinere a
incandescentei [s]
1 2 2 3 3 3 4
Lungimea maxima a zonei
carbonizate in [mm]
140 100 90 75 60 40 25
La tesaturile pulsate se admite propagarea flacarii timp de maximum 25 s insa numai pe suprafata plusata.
La tesaturile pentru stofa de mobile se admite ca timpul de mentinere a incandescentei sa fie de maximum 45 s.
