Оценка возможности применения динамического индентирования гипсовых плит для установления степени полученных в условиях пожара термических поражений конструкций

Андрей Валерьевич Суриков; Наталья Владимировна Зайнудинова; Василий Павлович Бойко; Юрий Владимирович Гараев

doi:10.33408/2519-237X.2023.7-2.164

Авторы

Андрей Валерьевич Суриков Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-3659-7297
Наталья Владимировна Зайнудинова Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-1848-1562
Василий Павлович Бойко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-8032-2792
Юрий Владимирович Гараев Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-4980-2712

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2023.7-2.164

Ключевые слова:

осмотр места пожара, гипсовая плита, термическое повреждение, ударно-импульсный метод, очаг пожара

Аннотация

Цель. Определить применимость динамического индентирования гипсовых плит для оценки степени полученных в условиях пожара термических поражений конструкций. Выделить основные характеристики оборудования для индентирования гипсовых плит, использованных в качестве огнезащиты строительных конструкций.

Методы. Лабораторные исследования образцов гипсовых плит в камерной электропечи при температурном воздействии. Динамическое индентирование. Полный факторный эксперимент.

Результаты. Установлена возможность применения динамического индентирования гипсовых плит для оценки степени полученных в условиях пожара термических поражений конструкций, выполненных с их применением. Показано, что для определения изменения динамической твердости, обусловленного термическим поражением указанного материала, применение инденторов цилиндрической формы является более предпочтительным в сравнении с коническими инденторами. На основании результатов полного факторного эксперимента получена математическая модель, описывающая изменение глубины вдавливания стального цилиндрического индентора в гипсовую плиту в зависимости от его площади поперечного сечения, силы сжатия пружины разгонного устройства, значения температуры и времени нагрева материала. Определены технические характеристики оборудования, предназначенного для внедрения индентора в исследуемый материал путем создания ударного импульса (площадь поперечного сечения цилиндрического индентора 12,6 мм²; сила сжатия пружины разгонного устройства 130 Н).

Область применения исследований. Полученные результаты исследований могут быть применены при разработке технических средств для определения степени полученных в условиях пожара термических поражений конструкций, выполненных из гипсовых плит.

Биографии авторов

Андрей Валерьевич Суриков, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра организации надзорной и профилактической деятельности, начальник кафедры; кандидат технических наук, доцент

Наталья Владимировна Зайнудинова, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, доцент; кандидат технических наук

Василий Павлович Бойко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра организации надзорной и профилактической деятельности, старший преподаватель

Юрий Владимирович Гараев, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра организации надзорной и профилактической деятельности, начальник кабинета

Библиографические ссылки

Cheshko I.D. Tekhnicheskie osnovy rassledovaniya pozharov [Technical basis of fire investigation]: methodical manual. Moscow: VNIIPO EMERCOM of Russia, 2002. 330 p. (rus)

Volosach A. V., Gorovykh O. G. Rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy poverkhnostnoy tverdosti yacheistykh betonov, podvergshikhsya temperaturnomu vozdeystviyu, indentorami s uglami rastvora konusa 20–55° [Results of experimental researches of surface hardness of cellular concretes exposed to temperature by indentors having 20–55° angles of cone opening]. Journal of Civil Protection, 2019. Vol. 3, No. 1. Pp. 13–22. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2019.3-1.13. EDN: https://elibrary.ru/YZVGBF.

Taubkin I.S., Opredelenie temperatury i dlitel'nosti goreniya drevesiny na pozhare po parametram obuglennogo sloya: metodicheskie rekomendatsii [Determining the temperature and time of wood combustion from char layer parameters: methodological guidelines for fire investigators]. Theory and Practice of Forensic Science, 2017. Vol. 12, No. 4. Pp. 37–43. (rus). DOI: https://doi.org/10.30764/1819-2785-2017-12-4-37-47. EDN: https://elibrary.ru/YLXHSK.

Surikov A.V., Zaynudinova N.V., Boyko V.P. Perspektivnye metody otsenki stepeni poluchennykh v usloviyakh pozhara termicheskikh povrezhdeniy konstruktsiy, vypolnennykh s primeneniem gipsovykh plit [Promising methods for assessing the degree of thermal damage obtained under fire conditions made with the application of gypsum boards]. Journal of Civil Protection, 2022. Vol. 6, No. 4. Pp. 400–414. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2022.6-4.400. EDN: https://elibrary.ru/ZYWQWU.

Ngu, Chu Nguong. Calcination of gypsum plasterboard under fire exposure: fire engineering research report 04/6 May, 2004. Department of Civil Engineering of University of Canterbury, Christchurch, New Zealand. 127 p. DOI: https://doi.org/10.26021/1689.

Mann D.C., Putaansuu N.D. Studies of the Dehydration / Calcination of Gypsum Wallboard. Proc. 11th Conference and Exhibition «Fire and Materials 2009», San Francisco, California, USA, January 26–28, 2009. UK, London: Interscience Communications Ltd, 2009. Pp. 827–838.

Mealy Ch.L., Gottuk D.T. A Study of Calcination of Gypsum Wallboard. Proc. 5th International Symposium on Fire Investigation Science and Technology. USA, Sarasota, 2012. Pp. 427–438. Url: https://www.nafi.org/blog/a-study-of-calcination-of-gypsum-wallboard/.

Botyan S.S., Zhamoydik S.M., Kudryashov V.A., Nguen T.K. Eksperimental'no-raschetnaya metodika otsenki teplofizicheskikh kharakteristik stroitel'nykh materialov s ispol'zovaniem kamernoy elektropechi dlya resheniya zadach ognestoykosti [Experimental-computing technique of evaluating thermophysical properties of building materials with a muffle electric furnace for solving fire resistance problems]. Journal of Civil Protection, 2020. Vol. 4, No. 1. Pp. 5–19. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-1.5. EDN: https://elibrary.ru/BNQIRI.

Zehfub J., Sander L. Gypsum plasterboards under natural fire – Experimental investigations of thermal properties. Civil Engineering Design, 2021. Vol. 3, Iss 3. Pp. 62–72. DOI: https://doi.org/10.1002/cend.202100002.

Guide for Fire and Explosion Investigations: NFPA 921. The Technical Committee on Fire In-vestigations. Massachusetts, Quincy: National Fire Protection Association, 2017. 426 p.