Аннотації

Експериментальне дослідження пінобетону як вогнезахисного матеріалу та матеріалу, здатного абсорбувати γ -випромінювання

Автор(и):
Веселівський Р.Б., Ковалишин В.В., Демчина Б.Г., Яковчук Р.С., Гаврись А.П.
Автор(и) (англ)
Veselivskyi R.B., Kovalychyn V.V., Demchyna B.G., Yakovchuk R.S., Havrys А.P.
Дата публікації:

27.12.2025

Анотація (укр):

Актуальність. Проведений аналіз аварій на атомних електростанціях та електростанціях, показав, що дані інциденти супроводжуються високими температурами та опроміненням високої інтенсивності. У аварійному стані технологічне обладнання захисної оболонки повинно забезпечувати локалізацію у своєму об’ємі усіх радіоактивних матеріалів, які виділяються при аварії, та забезпечувати захист навколишнього середовища від іонізуючого випромінювання, а також протидіяти високим температурним впливам. Сьогодні відомі різні форми і конструктивні рішення захисних оболонок, кожна з яких має свої переваги та недоліки, тому при виборі конструкцій захисних оболонок слід враховувати умови будівництва, експлуатації, та можливі аварійні впливи. Сучасне будівництво стимулює до використання нових матеріалів таких як пінобетон (газобетон), які дадуть можливість зменшити матеріаломісткість та витрати на будівництво, а також покращать тепло- та іонізуючий захист. Мета. Головною метою статті є дослідження вогнезахисної ефективності пінобетону та його γ-поглинальної здатності. Основні результати. Для досліджень було розроблено два методи: для визначення вогнезахисних властивостей пінобетону та для визначення ефективності поглинання γ-випромінювання пінобетоном. Встановлено, що вогнезахисна здатність пінобетону для сталевих конструкцій становить від 130 до 150 хв для товщини плит від 20 мм до 60 мм відповідно. Дослідження величини поглинання γ-випромінювання пінобетоном показали, що пінобетон з об'ємною вагою 1200 кг/м3 має коефіцієнт по¬слаблення γ-випромінювання аналогічний до дрібнозернистого бетону з графітом (з об’ємною вагою 1800 кг/м3), що вказує на його значну ефективність (у 1,5 рази). Висновки. Комплекс експериментальних досліджень показав, що пінобетон є ефективним вогнезахисним матеріалом і може бути використаний для вогнезахисту сталевих будівельних конструкцій. Було виявлено, що при товщині пінобетону 20-60 мм межа вогнестійкості сталевої конструкції за несучою здатністю становить 130-150 хвилин, а за теплоізоляційною здатністю – 80-150 хвилин. Обгрунтовано ефективність використання пінобетону для захисту технологічного обладнання та його здатність поглинати γ-випромінювання.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

Actuality. An analysis of accidents at nuclear power plants and power plants has shown that these incidents are accompanied by high temperatures and high-intensity radiation. In an emergency situation, the technological equipment of the protective shell must ensure the localisation of all radioactive materials released during the accident within its volume, protect the environment from ionising radiation, and counteract high temperature effects. Today, there are various forms and design solutions for protective shells, each of which has its own advantages and disadvantages. Therefore, when choosing protective shell designs, it is necessary to take into account the conditions of construction, operation, and possible emergency impacts. Modern construction encourages the use of new materials such as foam concrete (aerated concrete), which will reduce material consumption and construction costs, as well as improve thermal and ionising protection. Purpose. The main objective of the article is to study the fire protection effectiveness of foam concrete and its γ-absorbing capacity. Main results. Two methods were developed for the research: to determine the fire-retardant properties of foam concrete and to determine the effectiveness of foam concrete in absorbing γ-radiation. It has been established that the fire resistance of foam concrete for steel structures ranges from 130 to 150 minutes for slab thicknesses from 20 mm to 60 mm, accordingly. Studies of the absorption of γ-radiation by foam concrete have shown that foam concrete with a bulk weight of 1200 kg/m3 has a γ-radiation attenuation coefficient similar to that of fine-grained concrete with graphite (with a bulk weight of 1800 kg/m3), which indicates its significant effectiveness (1,5 times). Conclusions. A series of experimental studies has shown that foam concrete is an effective fire-retardant material and can be used for fire protection of steel building structures. It was found that with a foam concrete thickness of 20-60 mm, the fire resistance limit of a steel structure in terms of load-bearing capacity is 130-150 minutes, and in terms of thermal insulation capacity – 80-150 minutes. The effectiveness of using foam concrete to protect technological equipment and its ability to absorb γ-radiation has been substantiated.

Література:

References:

  

  1. Demchyna B., Gornikovska I., 2008, Determination of γ-radiation relaxation of foam concrete, Taurian Research Bulletin, 59, 320-323.
  2. Borys O., Yuzkiv T., Polovko A., 2013, Estimation of fire retardant capability of aerated concrete slabs, Scientific Bulletin UkrNDITsZ, 1, 113-119.
  3. Borys O., Yuzkiv T., Polovko A., 2012, Express method of evaluating fire retardant ability of fireproof materials, Scientific Bulletin UkrNDITsZ, 2 (26), 95-99.
  4. Demchyna, B., Polovko, A., & Veselivskyi, R. (2010). Investigation of structural and thermal insulation foam concrete as a fire protection material. Bulletin of Lviv Polytechnic National University: theory and practice of construction, 150-155.
  5. Famulyak Yu., Hrytsevych S., Famuliak V. (2024). Protection of building structures during fire using celluar concrete. Collection of scientific papers: Resource-efficient materials, structures, buildings and facilities, 45, 371-377.
  6. M.K. Yew et al. 2021 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 920 012009. DOI 10.1088/1755-1315/920/1/012009.
  7. Sulik, Pawel & Kukfisz, Bozena & Dowbysz, Adriana & Oszczak-Nowińska, Agata. (2024). Fire Resistance of Foamed Concrete for Discontinuous Partition Filling. Materials. 17. 1315. 10.3390/ma17061315.
  8. Laurent, C. (2014). Investigating the fire resistance of ultra lightweight foam concrete. Revista Tecnica de la Facultad de Ingenieria Universidad del Zulia. 37. 11-18.
  9. Demchyna B., Polovko A., Fitsuk V., Peleh A. Furnace for thermal physical testing of bantam fragments of structures and individual units of butt joints [MPK 2006, №9].
  10. Yakovchuk R.S., Veselivskiy R.B. (2014). Effectiveness Testing of Filled Silicon Organic Coatings for Concrete. Safety & Fire Technology / Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza, 36(4): 59-64. doi: 10.12845/bitp.36.4.2014.6.
  11. DSTU EN 1363-1:2023 - Fire resistance tests. Part 1: General requirements.
  12. Declaration patent for utility model 17160. Ukraine. Furnace for thermal physics tests of small fragments of building structures and individual nodes of their joints connections / B.G. Demchyna, V.S. Fitsyk, A.P. Polovko, A.B. Pelech. Publ. 09/15/2006 Bull. 9.
  13. DSTU N-P B V.1.1-29:2010 - Fire retardant treatment of building constructions. General requirements and methods of controlling.
  14. Veselivskyi R.B., Yakovchuk R.S., Petrovsky V.L., Havrys А.P., Smolyak D.V., Kahitin О.І. (2024) Environmentally safe installation for determining the fire resistance of coatings and fire resistance tests of small fragments building structures. Strength of Materials and Theory of Structures, 112. 248-257. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2024.112.248-257.
  15. Veselivskyi R.B., Yakovchuk R.S., Smolyak D.V., Petrovskyi V.L. (2024) Methodology for studying the fire protection ability of a fire protection coating based on polysiloxane and oxides of aluminium, titanium and chromium for steel building structures. Komunalne hospodarstvo mist 1(182). 171–179. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2024-1-182-171-179 (2024).
  16. Shnal T., Pozdieiev S., Yakovchuk R., Nekora O. (2020) Development of a Mathematical Model of Fire Spreading in a Three-Storey Building Under Full-Scale Fire-Response Tests. In: Blikharskyy Z. (eds) Proceedings of EcoComfort 2020. EcoComfort 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 100. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_51.
  17. Yakovchuk R., Kuzyk A., Skorobagatko T., Yemelyanenko S., Borys O., Dobrostan O. (2020). Computer simulation of fire test parameters façade heat insulating system for fire spread in fire dynamics simulator (FDS). News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technology sciences. Volume 4, Number 442 (2020), pp. 35 – 44. https://doi.org/10.32014/2020.2518-170X.82.BS 476-22:1987 Fire tests on building materials and structures Method for determination of the fire resistance of non-loadbearing elements of construction.