第十章 建筑防爆.docx
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第十章建筑防爆
第十章建筑防爆
第一节爆炸
一、爆炸定义
所谓爆炸是大量能量在瞬间迅速释放或急剧转化成功和光、热等能量形态的现象。
二、爆炸分类
(一)物理性爆炸:
爆炸前后没有新物质产生。
(二)化学性爆炸:
由于物质急剧氧化、分解反应产生高温、高压形成的爆炸现象。
1、简单分解爆炸:
能量由自身提供,性质不稳定,如雷管、导爆索等。
2、复杂分解爆炸:
氧由本身分解提供,如大多数火炸药都属于这一类。
3、爆炸性混合物爆炸:
即由各种可燃气体、蒸汽及粉尘与空气组成的爆炸性混合物的爆炸。
(1)混合气体爆炸
(2)蒸汽爆炸
(3)粉尘爆炸:
可燃粉尘与空气混合形成的爆炸性混合物,可燃粉尘爆炸在一定浓度范围内,而且与粒径有关。
粒径>0.5mm很难爆炸;粒径<0.1mm很容易爆炸。
与气体爆炸的区别:
①燃烧不完全;
②产生二次爆炸;
③感应期长,可达数十秒,为气体数十倍;
④点火起始能量大,可达10mJ,为气体近百倍。
(三)原子爆炸:
如原子弹、氢弹的爆炸。
三、爆炸极限
(一)定义:
即可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合后遇点火源能发生爆炸的最低、最高浓度。
(二)单位
可燃气体、蒸汽:
体积百分比(m3/m3)
可燃粉尘:
单位体积的重量(g/m3)
(三)影响因素
1、引起气体爆炸极限变化的因素
(1)温度:
↑下限↓上限↑极限范围↑
(2)压力:
↑上限↑
(3)含氧量:
↑上限↑范围↑
(4)容器直径:
↓上限↓范围↓
(5)热源:
能量↑范围↑
(6)惰性物质:
↑范围↓
2、引起粉尘爆炸极限变化的因素
(1)粒径:
↓范围↑
(2)挥发成分:
↑范围↑
(3)水分:
有钝化作用
(4)灰分:
↑范围↓
(5)点火源:
能量↑下限↓
四、爆炸的破坏作用
(一)爆炸压力
爆炸压力是爆炸反应产生的机械效应,是爆炸事故杀伤、破坏的主要因素。
影响因素:
(1)初始温度:
T0↑P↓
(2)初始压力:
Pmax=8P0
(3)浓度:
一定浓度,Pmax
(4)泄压面积:
↑P↓
(二)冲击波
其破坏作用主要由于波阵面上的超压引起的。
△P——未扰动空气与波阵面上空气压力之差,超压越大,对建筑物和人的破坏、杀伤力越大。
见表10—3、10—4。
(三)高温:
爆炸常伴随着燃烧。
(四)爆炸碎片的冲击。
第二节 建筑防爆的基本技术措施
一、预防性技术措施
(一)排除能引起爆炸的各类可燃物质
1、在生产过程中尽量不用或少用具有爆炸危险的各类可燃物质;
2、生产设备应尽可能保持密闭状态,防止“跑、冒、滴、漏”;
3、加强通风除尘;
4、设置可燃气体浓度报警装置;
5、利用惰性介质进行保护。
(二)消除或控制能引起爆炸的各种火源
1、防止撞击、摩擦产生火花;
2、防止高温表面成为点火源;
3、防止日光照射;
4、防止电气火灾爆炸事故;
5、消除静电火花;
6、防雷电火花;
7、防止明火。
二、减轻性技术措施
(一)泄压与泄压比
1、泄压的作用
P1—由于泄压口开启引起的
P2—火焰前峰传播到泄压口产生的
P3—声动不稳定燃烧引起的
P3的影响因素:
1、与浓度有关比如:
液化石油气,5.3%
2、与种类有关
可燃气体种类 乙炔 液化石油气 甲烷
P3值(Kpa)61.764.734.3
3、与泄压比有关泄压比越大,P3越小。
1m3试验装置:
A/V(m2/m3)
0.264
0.444
0.503
0.821
P3(KPa)
62.7
44.1
37.2
21.6
4、与容积有关
5、与泄压口构造有关
乙炔气:
11.5%,A/V=0.8
泄压口构造
P1
P2
P3
塑料薄膜
3.9
18.6
19.6
3mm厚玻璃
36.3
28.4
35.3
泄压就是在P3发生以前,通过建筑物最薄弱部位将燃烧产物及未燃的爆炸性混合物排出去,使绝大部分爆炸性混合物在建筑物外面燃烧,从而降低建筑内部压力,保证了结构的安全。
2、泄压面积及设置要求
(1)泄压面积
凡可作为泄压使用的建筑物最薄弱部位都是泄压面积。
可作为泄压的部位有:
外墙开敞部位,轻质屋盖、轻质墙体和门窗等。
(2)设置要求
①泄压面积应靠近可能发生爆炸的部位;
②泄压面积应避开人员集中场所及主要交通道路;
③用门窗、轻质墙体作为泄压面积时,不影响相邻车间和其它建筑物的安全;
④防负压的影响;
⑤清除影响泄压的障碍物;
⑥应注意风压的影响。
3、泄压比
泄压比是爆炸危险厂房泄压面积与厂房容积比值(m2/m3)。
规范规定:
我国宜采用泄压比为0.05~0.22。
爆炸介质威力较强或爆炸压力上升速度较快的厂房,应尽量加大比值。
体积超过1000m3建筑,如采用上述比值有困难时,可适当降低,但不宜小于0.03。
4、爆炸压力与升压速度对泄压比的影响
(1)爆炸压力
最大爆炸压力随泄压比增大而降低。
(2)爆炸压力上升速度(dP/dt)
爆炸压力上升速度快的介质,应尽量采用大的泄压比。
5、泄压面积计算
朗塞斯公式(美国,Runce)
(二)采用抗爆性能良好的建筑结构体系
1、选型原则
(1)具有较高的抗爆能力和整体性;
(2)具有较高的耐火等级;
(3)便于设置较大泄压面积;
(4)宜选择长方体厂房造型。
2、结构类型
(1)钢筋砼框架结构
(2)耐火保护的钢框架
(3)砖混结构
一般说来,不适用于作防爆厂房。
只用于规模小的厂房,并且要加固处理。
第三节建筑防爆设计
一、建筑防爆设计的基本要求
1、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房,宜采用一、二级耐火等级建筑;
2、有爆炸危险的厂房、库房,宜采用单层建筑(6点);
3、有爆炸危险的生产或储存,不应设在建筑物的地下室或半地下室内(5点);
4、有爆炸危险的厂房、库房,宜采用敞开或半敞开建筑;
5、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房和库房,其防火墙间的占地面积不宜过大;
6、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房和库房,宜采用钢筋砼框架或排架结构;
7、有爆炸危险的甲、乙类生产厂房,应设置必要的泄压设施。
二、甲、乙类生产厂房的平面、空间设计
(1)双斗门的几种形式
(2)有爆炸危险生产部位布置方式
单层:
多层:
顶层或一侧
归纳六个字:
敞、侧、单、顶、通、能。
第四节防爆及泄压设施
一、防爆墙
定义:
防爆墙指的是耐爆炸压力较强的墙,也称耐爆墙、抗爆墙。
多设在有爆炸危险的厂房或仓库中。
1、防爆砖墙:
只用于爆炸物质较少的厂房和仓库。
构造要求:
柱间距不宜大于6m,大于6m加构造柱;
砖墙高度不大于6m,大于6m加横梁;
砖墙厚度不小于240mm;
砖标号不应低于Mu7.5,砂浆标号不应低于M5;每0.5m垂直高度不应少于构造筋;两端与钢砼柱预埋焊接或24号镀锌铁丝绑扎。
砖标号:
根据抗压、抗折强度分为:
Mu7.5、Mu10、Mu15、Mu20四级。
砂浆标号:
根据立方体抗压强度分为:
M0.4、M1、M2.5、M5、M7.5、M10六级。
2、防爆钢砼墙:
理想的防爆墙。
构造:
厚度不应小于200mm,多为500mm、800mm,甚至1m;砼强度不低于C20;钢筋由结构计算,但不小于
砼强度等级:
根据立方体抗压强度分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60十二级。
3、防爆钢板墙:
以槽钢为骨架,钢板和骨架铆接或焊接在一起。
按做法不同,分为以下四种:
(1)单层或双层钢板防爆墙:
钢板厚不小于6mm,立柱间、横梁间间距不应大于1.8m。
(2)双层钢板中间填砼防爆墙:
中间填砼或砂,立柱间、横梁间间距不大于1.2m。
(3)钢板木板防爆墙:
木板厚大于50mm。
(4)型钢防爆墙:
既防爆又泄压。
二、防爆窗
安装防爆墙上,发生爆炸时要求防爆窗坚而不碎,玻璃碎而不掉。
按玻璃不同,防爆窗分为:
1、安全玻璃防爆窗:
采用2、3、4层夹层玻璃,用于一般防爆厂房防爆墙上。
2、防弹玻璃防爆窗:
采用5、6、7、8、9、10层夹层玻璃,用于高压容器试压、高压化学反应、爆炸试验等特殊用途的耐爆小室。
三、泄压轻质屋盖
要求自身重量不超过120Kg/m2,一般采用石棉瓦材料。
如图10-10、10-11、10-12(P267)
(一)无保温层的泄压轻质屋盖:
适用于非寒冷地区.
1、无防水层
石棉水泥波形瓦
安全网
檀条
屋架
2、有防水层
绿豆砂保护
防水卷材
轻质水泥砂浆找平层
石棉水泥波形瓦
安全网
檀条
屋架
(二)有保温层的泄压屋盖适用于寒冷地区或炎热地区
绿豆砂保护
防水卷材
水泥蛭石保温层
水泥蛭石砂浆找平层
石棉水泥波形瓦
安全网
檀条
屋架
四、泄压轻质外墙
把轻质墙板(石棉水泥波形瓦)悬挂在砼横梁上。
(图10—8、10—9)(P266)
(一)无保温层:
适用于长江以南地区。
(二)有保温层:
在外墙内壁加一层保温层(难燃木丝板或不燃矿棉板等),适用于有保温隔热要求的厂房。
五、泄压窗
1、中旋窗:
压力差
2、固定窗:
弹性钢板夹和链条
3、外平开窗:
铜质弹簧轧头
六、不发火地面
对于散发比空气重的可燃气体、可燃蒸汽的甲类厂房以及有粉尘纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火地面。
按材料不同分为两类:
(一)不发火金属地面:
铜、铝、铅等有色金属材料。
(二)不发火非金属地面
1、不发火有机材料地面:
沥青、木材、塑料、橡胶等,但注意其大多数有绝缘性。
构造:
在钢砼楼板或砼堑层上铺筑不发火有机材料面层。
2、不发火无机材料地面
不发火无机材料有:
石灰石、大理石、白云石。
一般采用不发火水泥石砂、细石砼、水磨石等地面。
注意:
水磨石地面分格条,采用不发火材料。
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