1. Описание теста

Системы пассивной огнезащиты (ПОЗ) очень важны для уменьшения последствий пожара, повреждающего производственное оборудование. Для тщательной характеристики соответствующих свойств ПОЗ материалов требуется проведение специальных тестов для полного исследования их эффективности при воздействии пламени.

Поэтому для того чтобы создать модель огнестойкого материала с необходимыми параметрами и проверить его адекватность при воздействии пламени, потребовалось специальное экспериментальное оборудование и проведение экспериментального теста. В мире существуют различные тесты на огнестойкость; данный тест интересен тем, что воспроизводит реальные условия в лабораторном масштабе.

Для проведения тестов были изготовлены плоские образцы; размеры указаны ниже.

Прямой поток водородного пламени предварительно не перемешанной смеси вырабатывался горелкой, т.е. имитировались реальные условия воздействия пламени. Горелка располагалась перпендикулярно и по центру по отношению к поверхности образца; расстояние между соплом и поверхностью образца составляло 12 см. Диффузионное пламя возникало вследствие подачи водорода при уровне потока 2750 л/час и давлении 0,8 бар.

Все тесты проводились в течение 30 минут, при не изменяющихся условиях.

Для сбора и анализа данных использовались следующие инструменты:

• Инфракрасная видеокамера: для измерения температуры поверхности образца;
• Система сбора данных и термопары типа К: для измерения температуры поверхности образца (передняя и задняя стенки);
• Видео и фото камеры.

Проведение теста

2. Результаты экспериментов

2.1 Образцы

На композиционных панелях были проведены различные тесты; все панели были изготовлены из фибробетона, армированного базальтовым рубленым волокном производства ООО «Каменный Век»: неорганическая матрица представляла собой смесь технического портланд-цемента, целлюлозного волокна и небольшого количества поливинилового спирта: около 200 г рубленого волокна разной длины добавлялись в 12 кг смеси-суспензии бетона с водой.

Тесты проводились на различных образцах.

• ТЕСТ 1: БС-13-06-КВ07 = 33% БС-13-12-КВ07 = 33% БС-13-24-КВ07 = 33%
• ТЕСТ 2: БС-13-06-КВ07 = 100%
• ТЕСТ 3: цементная смесь, не армированная базальтом

2.2 Результаты тестов

Ниже на графике «Температура (°C) – Время (секунды)» представлены данные измерения температуры во время проведения 3 тестов. Запись показаний термопар производилась на задней стенке панелей, за областью воздействия пламени. Расположение термопар на задней стенке панели можно увидеть на следующей схеме, где элемент ТС с идентификационным номером обозначает точку замера. Идентификация термопар такая же, как и на температурном графике.

Относительное положение термопар на задней стенке панели

Тест 1

Модифицированная смесь портланд-цемента (с целлюлозой и ПВС)
Армирование базальтом:
БС-13-06-KВ07 = 33% БС-13-12-КВ07 = 33% БС-13-24-КВ07 = 33%

Тест 2

Модифицированная смесь портланд-цемента (с целлюлозой и ПВС)
Армирование базальтом: БС-13-06-КВ07 = 100%

Тест 3

Модифицированная смесь портланд-цемента (с целлюлозой и ПВС),
не армированная

С целью получения более детального и развернутого набора данных были использованы изображения инфракрасной камеры, репродуцирующие тепловое прошлое панелей и обосновывающие точки замера термопар.

Примеры изображений инфракрасной камеры, полученные в различные моменты нагревания задней поверхности панелей, представлены ниже.

(A)

(B)

Изображения инфракрасной камеры центральной части задней стенки панели:
(A) в самом начале и (B) в середине теста

На основе изображений инфракрасной камеры передачу тепла и температурные градиенты можно оценить в зоне, близкой к в воздействию пламени: чем меньше зона высокой температуры, тем выше будет преграда, передающая тепло, с хорошим огнезащитным эффектом вследствие низкой теплопроводности.

3. Выводы

В данном отчете были представлены результаты тестов на огнестойкость бетонных панелей, армированных базальтовым волокном. Также были представлены записи температур при регистрации данных термопар и видеозаписи инфракрасной камеры.

Более важным, чем показания температур, зарегистрированных во время проведения тестов, является правильная оценка эффективности тестируемых материалов при локализации пламени.

Специальные армированные базальтовым рубленым волокном панели не разрушились под влиянием огня и проявили стойкость к воздействию пламени (Тест 1 и Тест 2). Обычная панель из фибробетона без добавления базальтового волокна (Тест 3) устояла лишь в течение нескольких минут при тех же условиях: образец быстро разрушился, что позволило пламени проникнуть через термощит, как показано на рисунках.

Передняя и задняя стенки практически неповрежденной панели (армированной базальтовым рубленым волокном)

Тест 3: Передняя и задняя стенки после проведения теста

Требуется проведение большего количества тестов для определения возможной связи между составом, количеством, длиной отрезка волокна и экранирующим эффектом.

В заключение следует добавить, что проведенные тесты демонстрируют возможность использования данного вида материалов для применений, где необходима пассивная огнезащита.

Francesco Rossi, eng.
Gabriele Landucci, eng.
Severino Zanelli, prof.
University of Pisa.
Faculty of Engineering.
Department of Chemical Engineering, Industrial Chemistry
and Materials Science.
Via Diotisalvi, 2
56126, Pisa (PI)
Italy.
e-mail: gabriele.landucci@ing.unipi.it web: http://diccism.ing.unipi.it/