Почему металлические конструкции неустойчивы к огню
Увы, но это не так. То, что строительные металлы и их сплавы не поддерживают горение, еще не делает металлические строительные конструкции огнестойкими (то есть устойчивыми к воздействию огня при сохранении ими несущих или ограждающих свойств).
Все происходит от природы металлов и их строения – обладание кристаллической решеткой (то есть упорядоченное расположение атомов металлов в структуре по отношению друг к другу) напрямую влияет на их различные свойства – физические, механические и теплофизические. Металлы – обладающие высокой плотностью твердые и прочные материалы с высоким коэффициентом теплопроводности (высокой способностью проводить тепловую энергию через свою структуру). Так, применяемые в строительстве низкоуглеродистые стали при плотности 7800 кг/м3 обладают коэффициентом теплопроводности 50 Вт/м·К, алюминиевые сплавы (при плотности 2850 кг/м3) имеют значение коэффициента теплопроводности 210 Вт/м·К.
При воздействии высоких температур металлы из-за высокого коэффициента теплопроводности начинают стремительно прогреваться по всей конструкции, в ней возникают температурные деформации, которые приводят к снижению показателей механических свойств. Основная опасность заключается в том, что под воздействием сильного пламени (или тепловых потоков) металлические конструкции быстро теряют свои несущие свойства, что чревато их обрушением. Снижение прочностных характеристик металлических строительных конструкций наблюдается уже при температурах 450-500 оС.
В отличие от металла, древесина является пожароопасным строительным материалом, но при равных условиях (равной несущей способности строительных конструкций и температурном режиме воздействия) деревянные конструкции заметно дольше могут сопротивляться огню, не теряя при этом своей несущей способности. Это связано с обугливанием поверхностного слоя и медленным прогревом вглубь конструкции. Для сравнения, коэффициент теплопроводности древесины сосны составляет 0,24 Вт/м·К (при ее плотности 500 кг/м3), что существенно ниже аналогичных показателей для металлических строительных конструкций.
Попробуйте, взяв в руки металлическую и деревянную ложки, нагревать их. Вы почувствуете тепло именно от металлической ложки, хоть и не будете иметь прямого контакта с источником тепла. Это и есть влияние структуры материала (кристаллической решетки) на его свойства (теплопроводность).
Таким образом, металлические строительные конструкции непожароопасны, но при этом являются неогнестойкими. Предел огнестойкости незащищенных стальных конструкций составляет от 10 до 25 минут (в среднем – 15 минут), алюминиевых конструкций еще меньше – от 6 до 10 минут. Для защиты таких конструкций от негативных последствий термического воздействия применяются различные средства огнезащиты, которые рассмотрим в следующей статье.
