CC BY
27
Однако эти оценочные результаты не отменяют необходимости испытаний конструкций с использованием фиброжелезобетона на предел огнестойкости, т. к. взаимодействие фибры и материала бетона при нагреве еще недостаточно изучено.
Библиографический список
1. Мосалков И. Л. Огнестойкость строительных конструкций / Мосалков И. Л., Плюснина Г. Ф., Фролов А. Ю. - М.: ЗАО «СПЕЦТЕХНИКА», 2001. -496 с.
2. Поднебесов П. Г. Новые способы усиления сжатых элементов железобетонных конструкций / П. Г. Поднебесов, В. В. Теряник // Вестник РУДН. М., 2010. № 2. - С. 36-393.
3. Пухаренко Ю. В. Эффективные фиброармированные материалы и изделия для строительства/ Ю. В. Пухаренко // Промышленное и гражданское строительство. - № 10. - 2007.
4. Реконструкция зданий и сооружений / А. Л. Шагин, Ю. В. Бондаренко, Д. Ф. Гончаренко, В. Б. Гончаров: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 352 с.
5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой СССР, 1991.
6. Васильченко А. В. Оценка предела огнестойкости изгибаемых железобетонных элементов, усиленных фиброматериалами / Васильченко А. В., Золо-чевский Н. Б., Хмыров И. М. // Сб. науч. трудов НУГЗ Украины «Проблемы пожарной безопасности». - Вып.33.- Харьков: НУГЗУ, 2013. - С.27-32.
7. Яковлев, А. И. Расчет огнестойкости строительных конструкций / А. И. Яковлев. - М.: Стройиздат, 1988.
Применение активных полимерных материалов
в технических средствах и материалах для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций
Вертячих И. М., Суторьма И. И., Волков Ю. А., Жукалов В. И.,
Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь,
г. Гомель
Повысить эффект от применения полимерных материалов в различных технических средствах и материалах для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций можно путем их активирования — формирования в них заряда электрета или генерирования в них в определенных условиях электрический ток. Электреты - это диэлектрики, способные длительное время находить-
ся в наэлектризованном состоянии после снятия внешнего воздействия, вызвавшего электризацию [1].
Формирование заряда электрета в полимерных материалах сопровождается перестройкой физико-химической структуры и характеристик полимеров, что позволяет регулировать их физико-механические и физико-химические характеристики методами поляризации [1,2-5]. Это оказывает существенное влияние на работоспособность узлов и агрегатов аварийно-спасательной техники и специальных материалов, применяемых для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий.
Области возможного применения электрически поляризованных полимерных материалов (электретов) в пожарной аварийно-спасательной технике (ПАСТ) и средствах предупреждения и ликвидации ЧС могут быть следующими: 1. Конструктивные элементы ПАСТ; 2. Средства индивидуальной защиты органов дыхания; 3. Средства для предупреждения и ликвидации ЧС.
1. Применение конструкционных полимерных композитов в пожарной автоцистерне обусловлено необходимостью, во-первых, заменить в конструктивных элементах автоцистерны детали и узлы, подверженные коррозионному воздействию и механическому изнашиванию и, во-вторых, стремление снизить вес самой автоцистерны, чтобы улучшит ее тягово-динамические характеристики. Например, пожарные автоцистерны АЦ 5-40(МАЗ-533702) и АЦ 8,0-50/4 (МАЗ-631708), имеют пожарные надстройки, выполненные из стеклопластика, что обеспечивает: уменьшение веса, отсутствие коррозии и легкость ремонта в случае повреждения. Цилиндрическая цистерна емкостью 2200 л из стеклопластика в 4 — 4,5 раза легче стальной и не подвергается коррозии. В промышленности развитых странах до 67 % всех пластмассовых баков, применяемых авто-цистенах, изготавливают из полиамидных композиций.
Эффективной мерой повышения эксплуатационных характеристик деталей и узлов водопенных коммуникаций пожарных автоцистерн является нанесение на их поверхности полимерного покрытия. Покрытия формируют на основе порошковых композиций полиолефинового типа, пентапласта, полиамидов, суспензий фторопластов, которые обладают высокими антикоррозионными, физико-механическими, электроизоляционными свойствами, химической, тепло- и морозостойкостью [6].
Эксплуатационные характеристики конструкционных полимерных композитов, как и полимерных покрытий, можно повышать путем их активации — поляризации. Так прочность композита с наполнителем в виде ткани или нитей из минерального или синтетического материала с нанесенными на них покрытиями из разнородных металлов с разностью стандартных электродных потенциалов 0,4 - 2,0 В, выдержке в процессе формования композита в изделие до затвердевания между электрически замкнутыми формующими поверхностями, в 1,5 - 2,0 выше, чем у неполяризованного полимерного композита [7].
Поляризации материала покрытия способствует снижению сорбции и диффузии жидких и газообразных сред в полимерный материал, повышению прочности адгезионных соединений полимер-металл, полимер-наполнитель [8-10].
Методы поляризации полимерного связующего основаны на контакте с наполнителем-электретом в процессе термообработки материала покрытия [11] и на получения короноэлектрета, основанного на инжекции электронов и ионов к поляризуемой поверхности полимерного покрытия.
Чистота водопроводящих каналов рабочего колеса оказывает большое влияние на величину гидравлических потерь. Основной причиной снижения КПД пожарного насоса в процессе эксплуатации является коррозия поверхностей его проточной части. Данные о влиянии качества поверхностей проточной части насоса свидетельствуют о том, что:
• после окраски чугунного корпуса, имеющего шероховатую поверхность, дисковое трение уменьшилось на 16-20 %;
• в результате полирования диска потери уменьшаются на 13-20 %;
• при сильно заржавленных чугунных дисках потери мощности на 30 % больше, чем в случае, если диски заново обточены;
• уменьшение шероховатости каналов рабочих колес с f(г)2 - V-3 до гш 4 - ш = п - ¡х 5 класса без каких-либо конструктивных изменений приводит к повышению КПД на 3-4 % [12,13].
За счет применения защитных полимерных покрытий срок службы деталей проточной части насосов может быть увеличен на 25—30 %.
Поляризации полимерного покрытия оказывает заметное влияние на дисковое трение рабочего колеса насоса в водном растворе пенообразователя. Результаты испытаний образцов в виде дисков с полимерным покрытием, вращающихся в воде, показали, что время до полной их остановки почти на 20 % больше времени до полной остановки дисков без покрытия. У дисков с покрытием, обработанным в поле коронного разряда, времени до полной остановки больше на 24 %. Следовательно, подвергнув активации полимерное покрытие рабочего колеса центробежного насоса или полимерный материал в целом при изготовлении рабочего колеса целиком из полимерного композита, можно повысить общий КПД насоса в среднем еще на 4-5 % [14].
2. В настоящее время разработаны и поступают на вооружение спасателей АСВ, укомплектованные баллонами IV типа - полнокомпозитными. Основными элементами баллонов данного типа являются: полимерный лейнер, силовая оболочка из композиционного полимерного материала, армированного нитями из стеклянных, синтетических или углеродных волокон с высокой прочностью и средним уровнем модуля упругости, закладной элемент для крепления вентиля.
2. Одним из основных направлений ведущейся работы по повышению эргономических показателей аппарата со сжатым воздухом (далее — АСВ), составляющих основную массу дыхательного аппарата, является снижение веса баллонов.
Полнокомпозитные баллоны, по сравнению с цельнометаллическими, обладают рядом преимуществ: в 1,5 - 2,0 и в 2,0 — 5,5 раза меньшим весом, чем металлокомпозитные и цельнометаллические баллоны; обладают большей безопасностью; применение полимерных лейнеров позволяет исключить вероятность внутренней коррозии, и потерю ими герметичности [15].
Главным недостатком любого полнокомпозитного баллона в сравнении с цельнометаллическим баллоном является меньшая стойкость первого к ударным нагрузкам.
Армирующими материалами наружной силовой оболочки полнокомпозитных баллонов чаще являются высокопрочные стеклянные, углеродные, органические, борные волокна в виде моноволокон, нитей, проволок, жгутов, сеток, тканей и др. В качестве матрицы используются отвержденные эпоксидные, полиэфирные и некоторые другие термореактивные смолы [16-19].
Эксплуатационная практика как металлокомпозитных, так и полнокомпозитных баллонов показала, что для изготовления силовой оболочки баллонов наиболее целесообразно использовать органо- или углепластики.
В ГИИ МЧС Республики Беларусь разработан полимерный композиционный материал повышенной прочности. В основу положено разработки положены физико-химические процессы, протекающих при нагревании полимера между электрически замкнутыми обкладками из разнородных металлов - М1 -М2, в частности, способности полимерных материалов приобретать устойчивый объемный электрический заряд, приводящий увеличение прочности полимерных композитов с [9].
Технология получения такого материала, позволяет применять ее для изготовления как металлокомпозитных, так полнокомпозитных баллонов с высокими техническими и коммерческими характеристиками.
3. Средства для предупреждения и ликвидации ЧС (активные термочувствительным датчики — источники электрического сигнала в аналоговом тепловом пожарном извещателе).
В ГИИ МЧС Республики Беларусь разработаны термочувствительные элементы для аналогового пожарного извещателя на основе активного полимерного материала. В качестве активного полимерного материала для термочувствительного элемента предлагается применить полимерную пленку-электрет.
Функционирование данного элемента основано на появлении разрядного термостимулированного тока (ТСТ) [2,8] (патент РБ на изобретение № 14161). При повышении температуры в охраняемом помещении конвективное тепло воспринимается теплоприемником и передается на термочувствительный элемент, выполненный в виде полимерной пленки-электрета. Это приводит к появлению ТСТ в электрической цепи «пленка-электрет - электроды, контактные выводы, провода, промежуточный исполнительный орган». В случае прекращения дальнейшего повышения температуры в помещении температура элек-третного термочувствительного элемента падает, течение ТСТ прекращается. Если температура в помещении продолжает расти, растет ТСТ, продолжая поступать в промежуточный исполнительный орган и далее на станцию пожарной сигнализации.
Следующий тип термочувствительного элемента основан на генерировании термо-ЭДС при повышении температуры в защищаемом помещении. Известно возникновение ТСТ при нагревании полимерной прослойки, расположенной между короткозамкнутыми электродами из разнородных металлов [8] и повышении электропроводности диэлектриков, в т. ч. полимеров при их пла-
