МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА БИНАРНОГО ОТКРЫТОГО УРОКА ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ ПО ТЕМЕ «Техногенные аварии. Пожары. Металлоконструкции после пожара. Защита металлических конструкций от пожара»
методическая разработка на тему

ОГАПОУ «Белгородский машиностроительный техникум»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА БИНАРНОГО ОТКРЫТОГО  УРОКА  ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

ПО ТЕМЕ «Техногенные аварии. Пожары. Металлоконструкции после пожара. Защита металлических конструкций  от пожара»

Проводили: преподаватель БЖ Откидач О.Ю.

преподаватель материаловедения Шахбанова В.И.

Белгород,  2018г.

Пояснительная записка

        Бинарный урок это – учебное занятие, объединяющее содержание двух  предметов в одном уроке.

Бинарные уроки – одна из форм реализации межпредметных связей и интеграции предметов. Это нетрадиционный вид урока.

Целью бинарного урока является создание  условий мотивированного практического применения знаний, навыков и умений,  дает обучающимся  возможность увидеть результаты своего труда и получить от него радость и удовлетворение.

Целью бинарного  урока является также развитие сотрудничества педагогов и формирования у обучающихся  убеждения в связности предметов. Бинарный урок дает возможность формировать знания об окружающем мире и его закономерностях в целом, преодолев дисциплинарную разобщенность научного знания, а так же усиливает внутрипредметные и межпредметные связи в усвоении дисциплин физики и материаловедения.

Данный урок по теме: «Техногенные аварии. Пожары. Металлоконструкции после пожара. Защита металлических конструкций  от пожара» ведут два преподавателя предметника ( «Безопасность жизнедеятельности» и «Материаловедение»).  Такой  урок позволяет интегрировать знания из области техногенных аварий, в частности пожаров, внутреннего строения металлов, механических свойств: плотности, температур плавления металлов и теплового расширения, деформаций металлоконструкций при нагреве. Во время проведения урока  были освещены вопросы техногенных чрезвычайных ситуаций, классификации пожаров,  причин и последствий пожаров, поведения металлоконструкций при нагреве и методы защиты металлоконструкций  от пожаров.  Материал, изученный на бинарном уроке, повышает мотивацию деятельности обучающихся. Урок делится на дополняющие друг друга части, при этом избегается  дублирование.

Бинарный урок проводится на этапе творческого применения изученного материала. На  уроке решаются интересные, практически значимые и доступные обучающимся  вопросы  на основе межпредметных связей. Результаты исследования по определению горючести сталей, представляются в виде таблицы, имеющей  практическую ценность, которую  в дальнейшем  можно использовать в качестве дидактического материала.
   Такие уроки расширяют рамки обычного урока, а, значит, увеличивается возможность развития творческих способностей каждого обучающегося,

как можно использовать знания  материаловедения в  БЖ.  

Тема урока: «Техногенные аварии. Пожары. Металлоконструкции после пожара. Защита металлических конструкций  от пожара».

Цели бинарного урока:

Образовательная цель: сформировать комплекс знаний и практических навыков в области жизнедеятельности человека в техносфере.

Обобщить знания  обучающихся по механическим свойствам  металлов: плотности,  температуре плавления,  тепловом расширении. Научить применять данные понятия при решении технических задач.

Развивающая цель: содействовать систематизации и развитию умений применять полученные знания в нестандартных ситуациях.

Способствовать формированию умения  применять приемы и понятия одной области знания – безопасности жизнедеятельности – на примерах из другой области – материаловедения. Способствовать быстрой ориентации при пожарах.

Воспитывающая цель: способствовать формированию знаний в области безопасности жизнедеятельности.

Воспитывать активность,собранность на уроке, техническую грамотность, умение логически правильно и технически грамотно излагать свои мысли.

Материально-техническое оснащение: проектор, презентации по данному уроку,  учебник, тетрадь, доска.

Тип урока: бинарный урок, урок сообщения новых знаний. (БЖ и материаловедения).

Метод проведения урока: лекция с элементами поисковой работы.

Время проведения  - 1час

Межпредметные связи:

Безопасность жизнедеятельности: техногенные аварии.

Химия: кристаллические решетки, химические свойства, валентность, окисление, химические символы  металлов, горение.

Физика: деформации, твердость, плотность, твердости; плавление и кристаллизация металлов; определение теплового удлинения (расширения).

Материаловедение: значение температуры плавления металлов при нагреве, горючие и негорючие материалы.

Охрана труда: действие  на рабочих местах руководителей среднего звена при пожарах.

Ход урока:

Ход урока

1. Организационный момент
2. а) проверить отсутствующих на уроке,
3. б) подготовить обучающихся к восприятию нового материала.
4. Вступительная часть преподавателя

Фронтальная беседа

— Перечислите устно, какие чрезвычайные   ситуации   техногенного   характера известны из курса ОБЖ, физики, химии, природоведения и географии (аварии, катастрофы, пожары и т.д.).

-

Далее преподаватель просит студентов тезисно записать предлагаемый преподавателем материал  в процессе лекции и просмотра предлагаемой презентации

Сообщение нового материала

Практическая работа:

Заполнение  раздела рабочей тетради, раздел «Глоссарий» терминами, в соответствии с рассматриваемой темой

Подведение итогов урока:

Вопросы для самопроверки (ответить письменно при подготовке домашнего задания)

 1.Дайте определение ЧС техногенного происхождения.  

2. В чем главное различие между аварией и катастрофой?

3.Что вам известно о техногенных авариях (катастрофах), произошедших на территории РФ или Белгородской обл.

Домашнее задание (слайд 44)

Вступительная часть

        Уважаемые студенты, сегодня у нас с Вами необычный урок. На нем интересным образом переплетутся две дисциплины. Одна,  из которых Вами пройдена, но является неотъемлемой составляющей Вашей будущей специальности, это  «Материаловедение».

А, другая, ныне изучаемая- «Безопасность жизнедеятельности». Что их объединило, Вы сейчас поймете, и надеюсь, это Вас в большей степени  активизирует на нашем сегодняшнем уроке.

        Итак, урок бинарный . Состоит  он  из двух блоков, включая две темы:

1 тема: Чрезвычайные ситуации техногенного происхождения

Рассматривать ее Вы будете  с преподавателем Откидач Ольгой Юрьевной

2 тема: Поведение металлических конструкций в условиях пожара. Защита металлоконструкций от пожара

Знания по этой теме Вы получите с непосредственным участие преподавателя  Шахбановой Валентиной Ивановной.

Тема№1 Чрезвычайные ситуации техногенного происхождения

Цель урока: Сформировать комплекс знаний и практических навыков в области жизнедеятельности человека в техносфере   (Слайд _1__)

План урока

1.Организационная часть:

1. Актуализировать знания о безопасности ;

2. Классифицировать ЧС техногенного характера.  

3. Причины возникновения пожара и алгоритм действий населения и должностных лиц при пожаре.

Актуализация знаний

История развития земной цивилизации непрерывно связана с постоянно возникающими чрезвычайными ситуациями.

Наши далекие предки постоянно испытывали на себе влияние в основном природных явлений  и факторов. Наводнения, землятрясения, ураганы, извержения вулканов, природные пожары, низкая и высокая температура воздуха, засуха, сильный ветер, лавины, обвалы, сели, ливни, град, гроза наводили ужас на людей.

В эпоху Средневековья к перечисленным выше источникам возникновения чрезвычайных ситуаций добавились страшные эпидемии чумы, холеры, оспы. Эти смертельно опасные болезни поражали континенты, страны, города, приводили к массовой гибели людей. Примером тому надо вспомнить 1347-1351 годы, когда Европу охватила эпидемия чумы. УМЕР КАЖДЫЙ ЧЕТВЕРТЫЙ ЕВРОПЕЦ.

Бурное развитие техники и новые технологии в 19-ом и 20-м веках привело к росту числа ЧС и трагических последствий в результате возникновения аварий и катастроф техногенного характера: взрывы, пожары, аварии на транспорте и производстве занимают в современном мире лидирующее положение среди причин  ЧС.

Нельзя не сказать о ЧС социального  характера: войны, террористические акты, похищения людей, преступность, наркомания, алкоголизм, табакокурение. Они также приносили и приносят неисчислимые беды и страдания людям.

Современный мир наполнен ЧС к сожалению, их число не уменьшается, а постоянно растет.

Чрезвычайные ситуации –это всегда большая беда, в результате которой уничтожаются исторические и материальные ценности, наносится непоправимый ущерб окружающей природной среде, травмируются и погибают люди.

Ежегодно ЧС уносят жизни 2, 5 -3 миллионов жителей планеты. Материальные убытки исчисляются астрономическими цифрами от 50-100 миллиардов долларов в год, и эти цифры постоянно растут.

Давайте дадим определению термину, с которым будем работать весь урок:

ЧС – обстановка на определенной территории, сложившаяся  в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Подводя итог вышеуказанной информации, уважаемые студенты, запомним, что в зависимости  от характера источника происхождения  чрезвычайные ситуации бывают:

1. природными
2. техногенными
3. социальными
4. экологическими

Нас с Вами, в контексте с рассматриваемой темой сегодня будут больше интересовать чрезвычайные ситуации техногенного характера.

ЧС техногенного характера различаются следующим образом

(Слайд 2):

1. Аварии и катастрофы в энергокомплексе
2. Аварии катастрофы на транспорте
3. Взрывы
4. Обрушение строений
5. Пожары
6. Прорыв гидротехнических сооружений
7. Разлив ртути
8. ЧС  в коммунальном хозяйстве
9. ЧС на радиоактивных объектах
10. ЧС на химически опасных объектах

Ребята, наш лекционный материал включает работу не только с основным конспектом, но и работу с разделом «Глоссарий», куда мы обязательно должны внести новые термины:

Первым таким термином будет понятие «Чрезвычайные ситуации» (Слайд 3).

Чрезвычайная ситуация техногенного характера (ЧС)- неблагоприятная обстановка на определённой территории, сложившаяся в результате аварии, катастрофы или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли: человеческие жертвы; ущерб здоровью людей или окружающей среде; значительные материальные потери; нарушение жизнедеятельности людей

        В связке с этим термином мы будем говорить о производственных авариях, которые имею непосредственное отношение к ЧС техногенного характера. Запишите определение «Производственная авария» в свой «Глоссарий». (Слайд 4)

Производственная авария – это опасное техногенное происшествие, создавшее на объекте(определенной территории или акватории) угрозу здоровью людей, повлекшее частичное разрушение зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушение производственного или транспортного процесса, а также наносящего ущерб окружающей природной среде.

Чтобы понимать разницу понятий, обратите внимание на следующие термины  (Слайд 5)и отразите их в разделе «Глоссарий»:

Происшествие – мелкая авария с незначительным ущербом.

Крупная авария –авария с большим ущербом.

 Катастрофа -крупномасштабная авария, повлекшая за собой человеческие жертвы, значительный материальный ущерб, полное разрушение объектов и другие тяжелые последствия .

Прочтите новые понятия, постарайтесь понять их и запомнить, чем они др от др отличаются.

Уважаемые студенты, прошу всех вернуться в основной лекционный конспект, продолжаем изучать тему урока с использованием предложенной презентации.

Как и другие типы и виды ЧС, чрезвычайные ситуации техногенного происхождения имеют классификацию (Слайд 6)

Важно также отметить, что по масштабу распространения ЧС данного типа делятся на (Слайд 7)

1. Локальные и объектовые
2. Местные и региональные
3. Национальные /федеральные и глобальные/трансграничные

При классификации чрезвычайных ситуаций по масштабу распространения следует учитывать не только размеры территории, подвергнувшейся воздействию ЧС, но и возможные ее косвенные последствия. К ним относятся тяжелые нарушения организационных, экономических, социальных и других существенных связей, действующих на значительных расстояниях. Кроме того, принимается во внимание тяжесть последствий, которая и при небольшой площади ЧС может быть огромной и трагичной.

Локальные (объектовые) чрезвычайные ситуации не выходят территориально и организационно за пределы рабочего места или участка, малого отрезка дороги, усадьбы или квартиры. К локальным относятся чрезвычайные ситуации, в результате которых пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Если последствия чрезвычайной ситуации ограничены территорией производственного или иного объекта (т.е. не выходят за пределы санитарно-защитной зоны) и могут быть ликвидированы его силами и ресурсами, то эти ЧС называются объектовыми.

Чрезвычайные ситуации, распространение последствий которых ограничено пределами населенного пункта, города (района), области, края, республики и устраняются их силами и средствами, называются местными. К местным относятся чрезвычайные ситуации, в результате которых пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Региональные чрезвычайные ситуации — такие ЧС, которые распространяются на территорию нескольких областей (краев, республик) или экономический район. Для ликвидации последствий таких ЧС необходимы объединенные усилия этих территорий, а также участие федеральных сил. К региональным относятся ЧС, в результате которых пострадало от 50 до 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 человек, либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн минимальных размеров оплаты труда.

Национальные (федеральные) чрезвычайные ситуации охватывают обширные территории страны, но не выходят за ее границы. Здесь задействуются силы, средства и ресурсы всего государства. Часто прибегают и к иностранной помощи. К национальным относятся ЧС, в результате которых пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности более 1000 человек, либо материальный ущерб составляет более 5 млн минимальных размеров оплаты труда.

Глобальные (трансграничные) чрезвычайные ситуации выходят за пределы страны и распространяются на другие государства. Их последствия устраняются силами и средствами как пострадавших государств, так и международного сообщества.

(Студенты записывают в тетрадь одну из классификаций чрезвычайных ситуаций по выбору учителя).

Отобразите информацию слайда схематично или  тестово (на усмотрение студентов)  в своих лекциях.

Классификация ЧС:

-по количеству пострадавших

- по материальному ущербу

- по распространению поражающих факторов

Учитывая, что второй наш блок урок, тема 2 будет связана с  поведением металлических конструкций в условиях пожара и защитой металлоконструкций от пожара, хотелось бы  немного подробней остановиться на чрезвычайной ситуации техногенного происхождения – пожаре.

Нами на практических занятиях рассматривалась чрезвычайная ситуация в разрезе чрезвычайных ситуаций природного характера (природные пожары), мы же сейчас будем говорить о пожарах техногенного происхождения.

(Слайд 8) дает нам определения этого вида ЧС. У кого этого определения нет в разделе «Глосарий», запишите.

ПОЖАРОМ  называется неконтролируемый процесс горения, наносящий материальный ущерб, вред здоровью и жизни людей, интересам общества и государства.

Вспоминая какого типа пожары бывают, запишите  в лекционный материал следующее

Пожары подразделяются на (Слайд 9):

- Бытовые (горит дом, квартира, гараж, подсобное помещение);

-Производственные (горит цех, склад, здание, транспортное средство)

-Природные ( горит лес, поле, трава, камыши, торф).

        В большей степени к теме нашего урока подходят производственные пожары. Когда горит цех, здание, транспортное средство. Именно их относят к пожаром техногенного происхождения.

Чтобы  Вы немного отдохнули предлагаю обратиться к истории.

Немного истории (сообщение студента)

Если обратиться к истории, то человек познакомился с огнем на начальном этапе своего  развития. С давних пор люди и огонь являются неразлучными – постоянными спутниками. Первый огонь, который увидел человек, мог возникнуть в результате извержения вулкана, удара молнии, падения космического тела или его взрыва, самовозгорания.

Первобытные люди боялись огня и поклонялись ему.

Постепенно люди научились добывать огонь с пмощью примитивных приспособлений, длительное время сохранять его и поддерживать. Изобретение спичек , а затем зажигалок упростило процесс получения огня.

Наряду с неоспоримым положительным влиянием огня на развитие цивилизации он является причиной многочисленных бед и страданий людей.

Это происходит в том случае , когда огонь выходит из-под контроля человека и становится источником возникновения крайне опасной чрезвычайной ситуации – ПОЖАРА.

Чтобы Вы поняли масштаб этой стихии – стихии огня, давайте обратимся к статданным  сегодняшних дней, нашей с  Вами современности (Слайд 10)

Каждые 5 секунд на нашей планете регистрируется один пожар. В год их бывает более 5,5 миллионов. Ежегодно в мире от пожаров погибает в среднем 85 тыс. человек.

Ежегодно в России регистрируется около 300 тысяч пожаров. Каждый год в огне погибает около 20 тыс. россиян. Материальный ущерб от пожаров в нашей стране составляет миллиарды рублей в год. В огне  погибают десятки тысяч животных.

Количество пожаров и ущерб от них увеличивается ежегодно. Потери от пожаров в России самые высокие по сравнению с др странами. Он в 3 раза выше, чем в США, в 3,5 раза выше по сравнению с Японией, в 4,5 раза превышают показателей Великобритании

Фрагмент видео о пожаре(докум фильм)

Дорогие ребята, в самом начале изучения дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» рассматривая цели дисциплины, мы определились, что  важным является распознать саму опасность,  правильно оценить ее и уже потом  мы говорим о возможности спасения и ликвидации любой ЧС.

Пожар тоже имеет свои признаки. Внимание на слайд (Слайд 11)

Прошу зачитать со слайда вслух эти признаки. (один из студентов перечисляет признаки )

Признаки пожара (Слайд 11)

- Наличие запаха

-Незначительный огонь, пламя

- Наличие характерного запаха горящей резины или пластмассы, снижение напряжения в электросети, нарушение подачи электропитания – признаки горения электропроводки

- Людская суета (на лестнчных клетках, подъезде, производственном помещении и т.д).

Прошу отразить в конспекте указанные признаки.

        Любая чрезвычайная ситуация имеет причину, чс техногенного характера – исключение (Слайд 12)

-Небрежное и халатное обращение с огнем

-Нарушение требований  техники безопасности при работе с газовым оборудованием, эл.приборами, печным отоплением

-Нарушение правил проведения электрогазосварочных и огневых работ

-Случайный или умышленный поджог

-Пренебрежение опасностью, незнание и недооценка возможных последствий пожара

-Удар молнии

-Самовозгорание и т.д.

        Выборка не случайна. Основными причинами с уверенностью можно назвать человеческий фактор. Именно человек, чаше всего становится виновником пожара. И, в этой связи хочется сделать акцент на то, что надо соблюдать все требования по пожарной безопасности, электробезопасности. (Слайд 13, 14, 15-наряд-допуск на выполнение работ. Этот материал Вам  знаком из курса дисциплины «Охрана труда») и тогда бед от пожаров будет в сотые, тысячные разы меньше.

Соблюдение электробезопасности регламентированы:

1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ);

2.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП);

3. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ);

4. Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках

5. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве

Требования ТБ при ведении огневых работ:

Металлоконструкции после пожара

Источник информации: Последствия теплового воздействия на пожаре на металлы (сплавы) и конструкции из них можно разделить на 6 основных групп, условно расположив их (исходя из температуры наступления) в следующий ряд:

1) деформации;

2) образование окислов на поверхности металла;

3)структурные изменения, сопровождающиеся изменением физико-химических и механических свойств;

4) растворение металла в металле;

5) расплавление и проплавление;

6) горение металла (сплава).

Результаты протекания этих процессов при осмотре места пожара можно зафиксировать визуально или с помощью инструментальных средств, а полученную таким образом информацию использовать при поисках очага пожара.

Рассмотрим последовательно перечисленные выше процессы и возможности экспертного использования полученных сведений. Основное внимание при этом уделим сталям - наиболее распространенному сплаву.

Деформации

Известно, что критическая температура, при которой металлические конструкции теряют несущую способность, составляет: у стальных конструкций - от 440-500 до 550-6000 С; у конструкций из алюминиевых сплавов - около 2500 С.

Потеря несущей способности у металлоконструкции связана, прежде всего, с тем, что она гнётся, деформируется. Эти деформации при осмотре места пожара можно увидеть и нужно оценить.

Заметные деформации у стальных конструкций происходят, как отмечают специалисты, уже при температуре 3000 С. При нагреве до 550-6000 С деформации становятся значительными по величине и в 15-20 % случаев могут привести к обрушению конструкции

Оценка величины и направленности деформаций даёт определённую информацию об относительной интенсивности и направленности теплового воздействия в тех или иных зонах.

Отметим визуальные признаки, которые следует фиксировать и оценивать.

а) Направление деформации металлических сплавов.

Металлоконструкции и их отдельные элементы деформируются, как правило, в сторону наибольшего нагрева. Кстати, это свойство не только металлов, но и большинства других материалов, например, стекла.

б) Величина деформации.

Очевидно, что величина деформации и конструкции должна быть пропорциональна температуре и длительности её нагрева. Поэтому, казалось бы, на месте пожара наиболее «горячей» зоной можно смело считать ту, в которой металлоконструкции имеют наибольшую деформацию. Однако не все так просто, и наибольшая деформация происходит не всегда там, где имело место наибольшая температура, наиболее интенсивный и продолжительный нагрев. Она может быть и там, где конструктивный элемент несёт более высокую нагрузку или на него действует наибольший изгибающий момент.

Тем не менее на рассредоточенных по зоне горения однотипных и относительно одинаково нагруженных конструкциях оценить величину деформации в сравнении друг с другом очень полезно.

Чтобы количественно оценить степень деформации рассчитывают так называемую величину относительной деформации.

в) Взаимное расположение деформированных (обрушившихся) конструкций.

При осмотре места пожара нужно обращать внимание на взаимное расположение в пространстве, деформированных либо обрушившихся конструкций. Иногда это даёт полезную для установления очага пожара информацию.

г) «Высота излома» вертикальных несущих конструкций.

Не менее полезно при осмотре ряда однотипных вертикальных несущих металлоконструкций сравнивать минимальную высоту, на которой начинается существенная деформация каждой из конструкций. Замечено, что при нагреве в ходе пожара вертикальные несущие металлоконструкции (например, металлические стойки павильонов, ангаров и других подобных сооружений) как бы подламываются на определенной высоте. Чем ближе очаг пожара к конструкции, тем на меньшей высоте на прогревается до критической температуры восходящими конвективными потоками. Таким образом, зафиксировав высоту излома вертикальных конструкций, мы имеем возможность проявить своеобразный «макроконус» - признак направленности распространения горения от очага к периферии

д) Значительные по величине локальные деформации.

Значительные по величине и чётко выраженные локальные деформации металлоконструкций, особенно балок перекрытия и тому подобных элементов - важный очаговый признак, на который обязательно следует обращать внимание. Данные деформации образуются в начальной стадии пожара, когда в объёме помещения, справа и слева от локально нагреваемого участка ещё холодно, а под данным участком собственно и происходит горение. В противном случае, если деформация балки происходила на стадии развившегося пожара, при относительно равномерной температуре на уровне потолка во всем помещении, то она должна была деформироваться относительно равномерно, с максимальным прогибом по центру, где на балку действует максимальный изгибающий момент.

Сталь.

Если поверхность стального изделия обработанная, гладкая, то первый признак теплового воздействия, который можно обнаружить визуально, - так называемые «цвета побежалости». Они появляются при нагревании стали до температуры 200-3000 С благодаря образованию на её поверхности микронной толщины пленки окисла. Толщина слоя окисла зависит от температуры нагрева (чем больше температура, тем окисел толще), а за счёт интерференции света с изменением толщины пленки меняется и её свет. Таким образом, получается, что цвет пленки окисла («цвет побежалости») зависит от температуры нагрева стали и может использоваться для её примерного определения при исследовании пожара.

Оценка нагрева металлических конструкций по «цветам побежалости» при поисках очага пожара используется редко. Чаще это делается при установлении причины пожара, связанного с трением, локальным перегревом в технологических установках, двигателях и т.д.

Окалина.

Высокотемпературный окисел - окалина - образуется на сталях обыкновенного качества (за время нагрева, характерное для среднего пожара) при температуре от 7000 С и выше.

Рост толщины окалины происходит по параболическому закону; чем больше температура и длительность нагрева, тем она толще. От температуры образования оскалины зависит и её состав.

Она может состоять из трех слоев различных окислов - вустита (оксида двухвалентного железа, FeO), гематита (оксида трехвалентного железа Fe2O3) и магнетита (оксида двух - трёхвалентного железа, Fe3O4). Чем выше температура, тем больше в окалине вустита и меньше гематита. Вустит имеет черный цвет, а гематит рыжий.

Цвет окалины и её толщина дают возможность примерной оценки температуры нагрева стальных конструкций на пожаре. При этом, однако, не исключены ошибки, поэтому лучше всё-таки проводить инструментальные исследования окалины и определять таким образом не только температуру, но и длительность нагрева конструкции.

Расплавления и проплавления металла

Расплавления и проплавления (образование сквозных отверстий) металлов и сплавов на пожарах, особенно крупных, встречаются не так уж и редко. Можно считать, что это наиболее высокая степень термических поражений конструкций и отдельных предметов.

Про достоинства металлочерепицы написано уже немало статей, наша будет более интересная так как мы расскажем не только про достоинства, а и укажем некоторые особенности данного кровельного материала.

Такой процесс возможен, например, при попадании расплавленного алюминия на медь и её сплавы. Происходит это за счёт образования эвтектического сплава меди с алюминием. Известно, что чистая медь имеет температуру плавления 10830 С. В тоже время эвтектический сплав «медь+алюминий» плавится при температуре 6600 С, а «медь+расплавленная латунь» при 870-9800 С.

Способностью растворяться в расплавленном алюминии обладает также сталь.

Растворение стали в алюминии происходит в три этапа: а) окалинообразование на стали, протекающее под воздействием попавшего на неё расплавленного алюминия; б) химическое взаимодействие образовавшихся оксидов железа с расплавленном алюминием по реакции: Fe2O3+2AL -> AL2O+2Fe+847,8 кДж. Реакция эта, как видно из уравнения, сопровождается сильным тепловыделением, что приводит к дополнительному разогреву в зоне реакции и соответственно интенсификации последней; в) растворение восстановленного из окисла железа в расплавленном алюминии (например, при температуре 9000 С в алюминии может раствориться до 10% Fe).

Конечным результатом протекания указанных реакций может быть проплавление (дырка) в тонком стальном листе, в стенке стальной трубы и т.д. Квалификационным признаком, позволяющим отличить такую дырку от проплавления, возникшего, например, под действием электрической дуги, является характерный контур проплавления (в форме лужицы, потека) и тоненькая каемка алюминия обычно сохраняющаяся по периметру дырки.

Горение металлов и сплавов

Известна способность к горению щёлочных и щёлочноземельных металлов (К, Na, Mg). Менее известно, однако, что в определённых условиях способны гореть (т. е. взаимодействовать с кислородом воздуха) металлы и сплавы, обычно не считающиеся горючими. Примером в данном случае могут быть широко распространенные в качестве конструкционных материалов алюмомагниевые сплавы.

Cтруктурные изменения, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств

Изменения структуры металла при нагревании происходят в довольно широком интервале температур, но, как правило, незаметно для глаза. Их надо выявлять инструментальными методами, с помощью соответствующих приборов. В частности, широко используются такие методы как: металлография, магнитные исследования.

ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ПОЖАРА

Конечно же, все знают, что металл не горит. Именно поэтому он получил такое большое распространение в строительстве. И, тем не менее, существуют специальные огнезащитные материалы для металла. Зачем защищать то, что не горит? Ответ на этот вопрос содержится в данной статье. 

Металл в настоящее время – один из основных строительных материалов. Металлические конструкции обладают рядом неоспоримых преимуществ: высокой прочностью, относительно небольшим объемом, отличной обрабатываемостью, высокой технологичностью, малым временем сборки. Для строительства металл – идеальный материал. Но с точки зрения пожарной безопасности – не все так гладко. Основной недостаток строительных конструкций из металла – их низкая огнестойкость. В условиях пожара металлические конструкции быстро теряют свою прочность, что в конечном итоге приводит к разрушению здания или сооружения. Критической температурой для стальных конструкций является температура в 500 °С. После нагрева до 500 °С происходит потеря несущей способности стальных конструкций при номинальной нагрузке. Нагрев металлических конструкций в процессе пожара зависит от многих факторов. Но считается, что металлические конструкции при воздействии огня могут потерять прочность уже через четверть часа. Очевидно, что этого времени очень мало для эвакуации людей и организации тушения пожара. Поэтому строительными нормами и правилами предписывается организовывать защиту металлических конструкций от воздействия огня и нагрева при пожаре. Огнезащита металлических конструкций замедляет нагрев, увеличивает время достижения критической температуры и потери прочности конструкции.

Существует достаточно большой ассортимент способов и материалов, которые используют для защиты металлических конструкций от пожара. Выбор метода защиты металлической конструкции от пожара зависит от многих факторов:

• ее типа и ориентации в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи),
• вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая),
• температурно-влажностного режима эксплуатации и производства работ по огнезащите (сухие, мокрые процессы),
• степени агрессивности окружающей среды, увеличении нагрузки на конструкцию за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

Способы огнезащиты металлических конструкций 

Основной методикой защиты металлических конструкций от воздействия пожара является устройство теплоизолирующих экранов, затрудняющих нагрев металлических конструкций.

По способу установки огнезащиту можно подразделить на листовую и рулонную, устанавливаемую с помощью дополнительных крепежных элементов и конструкций (с воздушной прослойкой между металлом и огнезащитным экраном) и материалы, изменяющие после нанесения агрегатное состояние (из жидкого - в твердое),  наносимые непосредственно на металл и на теплозащиту.

Устройство теплозащитных экранов из листовых и рулонных материалов, выполняют с креплением как непосредственно на поверхность металлоконструкций, так и с помощью дополнительных каркасов (откосы, металлические профили). Для этого используют рулонные базальтовые материалы, полужесткие минераловатные плиты, гипсокартонные, стекломагниевые плиты и плиты из огнезащитных материалов, например перлита, вермикулита и других. Огнезащитные свойства этого способа заключаются в защите металла от прямого воздействия огня, экранировании (отражении) тепла, низкой теплопроводности. Перлит – вулканическое стекло, содержащее в себе большое количество связанной воды. При нагревании вода возгоняется до пара, под действием которого пластифицированная основа перлита увеличивается в 20 раз.

Минусами такой огнезащиты можно назвать высокую стоимость, большую трудоемкость установки и необходимость устройства декоративной отделки огнезащитных экранов.

Среди толстослойных покрытий можно назвать обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание цементно-песчаными, либо штукатурками, содержащими огнезащитные материалы. Бетонную и кирпичную облицовки используют для повышения огнестойкости до 120 минут и более. Бетонную облицовку при толщине более 50 мм для обеспечения прочности армируют стальным каркасом, состоящим из поперечных хомутов и продольных стержней. Иногда для крепления дополнительно используются анкерные болты. Тонкие кирпичные обкладки (в четверть кирпича) для предотвращения разрушения под действием огня также армируют анкерными закладками. Штукатурку, в зависимости от толщины слоя, обычно армируют одинарной или двойной металлической сеткой.

Минусами толстослойных покрытий можно назвать высокую стоимость, трудоемкость устройства, существенное увеличение массы конструкций.

Решением проблемы увеличения массы конструкций стали современные штукатурки на основе перлита, вермикулита и других огнезащитных материалов. Такие штукатурки весят значительно меньше традиционных цементно-песчаных, более технологичны и обеспечивают лучшую огнезащиту при меньшей толщине.

Тонкослойные вспучивающиеся покрытия, получаемые с помощью специальных огнезащитных красок, характеризуются минимальной толщиной покрытия, высокой огнестойкостью (0,75 ч - 2 ч), эстетичным внешним видом, возможностью использования для защиты металлоконструкций практически на всех типах объектов, технологичностью нанесения, относительно низкой стоимостью. Вспучивающиеся краски отличаются более высокой эффективностью, поскольку образованное ими покрытие при нагревании начинают разлагаться с поглощением тепла, происходит выделение инертных газов и паров, не поддерживающих горение. В результате на поверхности металла образуется вспененный слой, представляющий собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ. Объем покрытия в процессе вспучивания увеличивается в 10–50 раз. Поверхность вспененного слоя под воздействием пламени обугливается, образуя еще один теплоизоляционный слой. Образовавшийся на поверхности материала коксовый слой блокирует конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя.

В заключение, хочется отметить, что развитие индустрии современных материалов, используемых для противопожарной защиты, с каждым годом позволяет обеспечить эту защиту дешевле, лучше, технологичнее. Побеспокоившись о защите от пожара заранее, вы можете обеспечить себе лишние полчаса на эвакуацию из горящего дома, огонь не успеет распространиться на соседние помещения, за эти 30 минут успеют приехать пожарные, будет меньше безвозвратных потерь.

Что такое огнезащита металла

Под термином «огнезащита» принято подразумевать целый комплекс мероприятий и действий, направленных на увеличение огнестойкости несущих и других конструкций до необходимых минимальных значений. Нормативные документы отдельно оговаривают минимальные требования для зданий различного предназначения: жилых домов, промышленных предприятий, мест большого скопления людей и т.д.

Требования к огнезащите отдельно указываются в СНиП и требованиях пожарной безопасности и выражаются в коэффициенте (классе, степени) огнестойкости или времени, в течение которого металл и любой другой материал сможет сопротивляться воздействию пламени при температуре в 500°C градусов. Принято различать пять групп с разной степенью огнеупорной эффективности:

Степень устойчивости не меньше 150 минут.

Не менее 120 минут.Способность выдерживать воздействие огня 60 минут.

Не меньше 45 минут.

Минимум 30 минут устойчивости.

Для достижения необходимого коэффициента используется: конструктивная огнезащита металлических конструкций, износостойкие пожаробезопасные краски, грунтовки, лаки, обмазки для металла, другие материалы. В качестве дополнительной меры - установка автономных систем пожаротушения.

Поведение металлических конструкций в условиях пожара

Как уже отмечалось, основная проблема во время пожара здания заключается в том, что металлические конструкции при нагревании деформируются. Недостаток решают двумя способами:

Проектные решения - огнестойкость несущих конструкций, даже если на них нанесена пожаростойкая огнезащитная краска для металлических конструкций, может быть существенно снижена, если рядом находятся горючие материалы.

Деревянные балки, прогоны обрешетки, кровля, плиты перекрытия, заполненные легковоспламеняющимися материалами – все это при условии нахождения рядом, уменьшает устойчивость металлоконструкций во время пожара. На этапе проектирования проводится аудит будущего здания, определяются проблемные зоны и способы их устранения, готовые решения согласовываются со СНИП на огнезащиту металлоконструкций.

Технические решения - для увеличения огнестойкости могут применять различные методы обработки. К ним относятся огнезащитные составы для металлоконструкций, каркасная защита и многие другие решения. Наиболее практичными являются комбинированные способы. Комбинированная огнезащита широко используется для зданий, к которым предъявляются повышенные требования к безопасности. Прочность и огнестойкость металлической конструкции во многом зависит и от того, насколько хорошо несущие опоры защищены от атмосферных и других факторов содействующих коррозии и гниению.

Обработка металлоконструкций огнезащитным составом для наружного применения и внутренних работ, проводится одновременно с нанесением слоя антикоррозионных материалов. Со временем огнезащита может терять свои свойства. Поэтому через время необходимо проводить дополнительную обработку.Современные материалы могут прослужить с сохранением свойств не менее 20 лет. Периодичность обязательной обработки зависит от качества используемых материалов и от квалификации бригады проводившей работы по нанесению.

Какие металлоконструкции подлежат огнезащите

      Покраска металлоконструкций огнезащитной краской необходима для всех опорных и несущих узлов, а также для стальных элементов имеющих важное конструктивное значение и поддерживающих целостность здания. К ним относятся:

1.Опорные колонны, косынки.

2.Прогоны, балки и фермы.

3.Лестничные марши, полностью или частично изготовленные из металла.

4.Направляющие конструкции противопожарных стен.

      Толщина огнезащитного слоя, а также другие конструкционные решения, предназначенные для защиты опорных конструкций, во многом зависят от требований предъявляемых относительно огнестойкости здания.

Выдача домашнего задания:

1.Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка): Учеб. пособие. – М: ОИЦ «Академия», 2015. – 288 с. – Серия: Начальное профессиональное образование. Гл.3 с.32-41

2.Источник информации: Сайт «Firelit.h16.ru» 

3.Источник: http://proffidom.ru/88-ognezaschita-dlya-metallokonstrukciy.html

Рефлексия

• 1.Сегодня я узнал………
• 2.Было интересно……
• 3.Было трудно…..
• 4.Теперь я могу…..
• 5.Я научился…..

6.Урок дал мне для жизни…..