Температурний вплив на теплофізичні властивості вогнезахисного мінераловатного облицювання сталевих конструкцій в умовах випробувань на вогнестійкість

Автор(и)

  • Serhii Pozdieiev Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту вул. Рибальська, 18, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0002-9085-0513
  • Oleksandr Nuianzin Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0003-2527-6073
  • Olena Borsuk Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0001-5759-4506
  • Oksana Binetska Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0001-6975-1353
  • Andrii Shvydenko Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034, Україна https://orcid.org/0000-0002-7708-8595
  • Bogdan Alimov Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту вул. Рибальська, 18, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0003-0248-7003

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210710

Ключові слова:

коефіцієнт теплопровідності, теплофізичні характеристики, сталеві конструкції, вогнезахисне облицювання, випробування на вогнестійкість

Анотація

Проведеними дослідженнями визначено значення коефіцієнту теплопровідності в залежності від температури зразків фрагментів сталевих стержнів із вогнезахисним облицюванням.

Було визначено коефіцієнт теплопровідності мінераловатного вогнезахисного облицювання та виявлені особливості його залежності від температури. Пояснюється це термічним розкладанням із виділенням теплової енергії включень між волокнами мінеральної вати і її волокон при температурі 750 °C. Наявний мінімум коефіцієнта теплопровідності вогнезахисного мінераловатного облицювання товщиною більше як 50 мм приходиться на температуру близько 100 ℃. Це відбувається, оскільки при цій температурі випаровується вільна волога, яка міститься між волокнами мінеральної вати.

Також отримана узагальнена температурна залежність коефіцієнта теплопровідності мінераловатного вогнезахисного облицювання у табличній формі. Вона може бути використана для розрахунку температури у сталевих конструкціях із таким вогнезахистом. Діапазон товщини для застосування –  до 80 мм для питомої теплоємності 1000 Дж/(кг×°C) та густини 200 кг/м3.

Показано, яким чином отримана залежність може бути використана для прогнозування нагрівання у сталевих конструкціях із вогнезахисним мінераловатним облицюванням. Була розрахована відносна похибка між розрахунковими та експериментальними даними. Критерії Кохрена, Стьюдента та Фішера для результатів розрахунку температури у сталевих конструкціях із вогнезахисним мінераловатним облицюванням між розрахунковими та експериментальними даними мають величини, що не перевищують табличних значень. Це означає, що результати розрахунку при використанні отриманої температурної залежності коефіцієнта теплопровідності є адекватними

Біографії авторів

Serhii Pozdieiev, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту вул. Рибальська, 18, м. Київ, Україна, 01011

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Oleksandr Nuianzin, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Кандидат технічних наук, доцент, начальник лабораторії

Науково-дослідна лабораторія інновацій у сфері цивільної безпеки

Olena Borsuk, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Старший викладач-методист

Кафедра безпеки об'єктів будівництва та охорони праці

Oksana Binetska, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Кандидат історичних наук, доцент

Кафедра психології діяльності в особливих умовах

Andrii Shvydenko, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля Національного університету цивільного захисту України вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, Україна, 18034

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра організації заходів цивільного захисту

Bogdan Alimov, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту вул. Рибальська, 18, м. Київ, Україна, 01011

Молодший науковий співробітник

Відділ систем протипожежного захисту науково-випробувального центру

Посилання

  1. Khomenko, O. H. (2018). Stalevi konstruktsii u budivnytstvi. Hlukhiv, 347.
  2. DSTU B V.1.1-17:2007. Vohnezakhysni pokryttia dlia budivelnykh nesuchykh konstruktsiy. Metod vyznachennia vohnezakhysnoi zdatnosti. (ENV 13381-4:2002) (2007). Kyiv: Ukrarkhbudinform, 62.
  3. EN 1993-1-2 (English): Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design [Authority: The European Union Per Regulation 305/2011, Directive 98/34/EC, Directive 2004/18/EC].
  4. Akaa, O. U., Abu, A., Spearpoint, M., Giovinazzi, S. (2016). A group-AHP decision analysis for the selection of applied fire protection to steel structures. Fire Safety Journal, 86, 95–105. doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2016.10.005
  5. Wang, Y. C., Kodur, V. K. R. (2000). Research Toward Use of Unprotected Steel Structures. Journal of Structural Engineering, 126 (12), 1442–1450. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9445(2000)126:12(1442)
  6. Bilotta, A., de Silva, D., Nigro, E. (2016). Tests on intumescent paints for fire protection of existing steel structures. Construction and Building Materials, 121, 410–422. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.144
  7. Xue, Y., Zhang, S., Yang, W. (2014). Influence of expanded vermiculite on fire protection of intumescent fireproof coatings for steel structures. Journal of Coatings Technology and Research, 12 (2), 357–364. doi: https://doi.org/10.1007/s11998-014-9626-3
  8. E Silva, V. P., Fakury, R. H. (2002). Brazilian standards for steel structures fire design. Fire Safety Journal, 37 (2), 217–227. doi: https://doi.org/10.1016/s0379-7112(01)00044-3
  9. Pignatta e Silva, V. (2005). Determination of the steel fire protection material thickness by an analytical process – a simple derivation. Engineering Structures, 27 (14), 2036–2043. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2005.05.018
  10. Mohammadi, S., Shariatpanahi, H., Taromi, F. A. (2015). Influence of hybrid functionalized graphite nanoplatelets-tripolyphosphate on improvement in fire protection of intumescent fire resistive coating for steel structures. Polymer Degradation and Stability, 120, 135–148. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2015.06.017
  11. Watolla, M.-B., Gluth, G. J. G., Sturm, P., Rickard, W. D. A., Krüger, S., Schartel, B. (2017). Intumescent geopolymer-bound coatings for fire protection of steel. Journal of Ceramic Science and Technology, 8 (3), 351–364. doi: http://doi.org/10.4416/JCST2017-00035
  12. Yew, M. C., Ramli Sulong, N. H. (2010). Effect of Epoxy Binder on Fire Protection and Bonding Strength of Intumescent Fire Protective Coatings for Steel. Advanced Materials Research, 168-170, 1228–1232. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.168-170.1228
  13. Gardner, L. (2007). Stainless steel structures in fire. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 160 (3), 129–138. doi: https://doi.org/10.1680/stbu.2007.160.3.129
  14. Guoqiang, L. (2000). The development of fire-resistant design method for steel structures. Steel Construction, 3.
  15. Nuianzin, O., Tyshchenko, O., Zhartovskyi, S., Zaika, P., Peregin, A. (2019). The research of carrying capacity of reinforced concrete walls under uneven warming. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708, 012063. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012063
  16. Nuianzin, O., Pozdieiev, S., Hora, V., Shvydenko, A., Samchenko, T. (2018). Experimental study of temperature mode of a fire in a cable tunnel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (93)), 21–27. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131792
  17. EN 1991-1-2:2012: Eurocode 1. Actions on structures – Part 1-2: General actions – Actions on structures exposed to fire Part 1-2: General rules - Structural fire design. Brussels.
  18. Franchuk, A. U. (1969). Tablitsy teplotehnicheskih pokazateley stroitel'nyh materialov. Moscow: NIISF, 142.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Pozdieiev, S., Nuianzin, O., Borsuk, O., Binetska, O., Shvydenko, A., & Alimov, B. (2020). Температурний вплив на теплофізичні властивості вогнезахисного мінераловатного облицювання сталевих конструкцій в умовах випробувань на вогнестійкість. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (106), 39–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210710

Номер

Том 4 № 12 (106) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Serhii Pozdieiev, Oleksandr Nuianzin, Olena Borsuk, Oksana Binetska, Andrii Shvydenko, Bogdan Alimov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.