Строительные материалы. Классификация. Пожароопасные свойства
Основные свойства строительных материалов и конструкций. Для правильной оценки поведения строительных конструкций в условиях пожара необходимо знать основные физические, механические и пожароопасные свойства строительных материалов.
Физические свойства материалов.
Плотность — величина, измеряемая отношением массы' вещества к занимаемому объему
Р = т1У, где т — масса вещества, кг; V — объем вещества, м3.
Полагая в уравнении У=1, получим р = т, т. е. плотность вещества равна массе, содержащейся в единице объема. Единица измерения плотности — килограмм на кубический метр (кг/м3).
Удельный объем — величина, измеряемая отношением объема вещества к его массе V = У//п, где V— объем вещества, м3; т — масса вещества, кг.
Таким образом, удельный объем вещества является' величиной, обратной плотности. Единица измерения удельного объема — кубический метр на килограмм (м3/кг). Удельный вес — величина, измеряемая отношением силы тяжести (веса тела) к его объему =Р/У, где Р — сила тяжести, Н; V — объем, м3.
Единица измерения удельного веса — 1 ньютон на' кубический метр (Н/м3).
Влажность — массовая доля воды в материале, выраженная в процентах:
№= 100 (тв — тс)/тс, где тв — масса влажного материала; тс— масса сухого материала.
Для определения влажности образец взвешивают сначала во влажном, а затем в абсолютно сухом состоянии. Высушивают материал до полного удаления влаги в лабораторных условиях (в сушильном шкафу) при температуре 110°С. Материал, влажность которого равна 0, называют абсолютно сухим, при равенстве ее' влажности окружающего воздуха — воздушно-сухим.
Водопроницаемость, т. е. способность материала пропускать воду под давлением, измеряют количеством воды, прошедшей через 1 см2 площади поверхности материала в течение 1 ч при постоянном давлении. Особо плотные материалы (битум, стекло, сталь и др.), а также достаточно плотные материалы с мелкими порами (специальный бетон) практически водонепроницаемы, остальные водопроницаемы.
Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное и' попеременное замораживание и оттаивание. Материал' считают морозостойким, если он после испытания не имеет выкрашиваний, трещин, расслаивания, потери массы более 5% и прочности более 25%.
Теплопроводность — способность материала передавать теплоту от одной поверхности к другой. За единицу количества теплоты принят 1 джоуль (Дж). С увеличением влажности и плотности «материала возрастает1 его теплопроводность.
Теплоемкость — количество теплоты, которое требуется для нагревания какого-либо тела на 1 кельвин' (К). Теплоемкость измеряют в джоулях на кельвин' (Дж/К). Для характеристики тепловых свойств материала надо знать удельную теплоемкость, т. е. отношение теплоемкости тела к его массе с=1 Дж/(кг -К).
Механические свойства материалов.
Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок или других факторов. Пределом прочности называется условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца материала. Предел прочности определяют нагружением образцов материала до разрушения на прессах или разрывных машинах. Хрупкие материалы испытывают главным образом на сжатие, пластичные— на растяжение. При испытании на сжатие образцы обычно делают в виде кубиков или цилиндров с размерами сторон от 2 до 3 см, на растяжение — в виде стержней, ровных или с утоненной средней частью (например, металлы). Предел прочности при сжатии колеблется от 0,2 кН/см2 для наиболее слабых строительных материалов до 100 кН/см2 и выше для высокосортной стали.
Многие строительные материалы характеризуются в технических условиях так называемыми марками, совпадающими по величине с пределом прочности (при сжатии). Например, тяжелый бетон бывает марок (М) 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600; кирпич—50, 75, 100, 125, 150 и т. д.
Твердость — способность материала сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Твердость материала не всегда соответствует его прочности. Материалы с разными пределами прочности могут обладать одинаковой твердостью. Существует несколько способов определения твердости материала. Например, твердость однородных каменных материалов определяют по специальной шкале, составленной из десяти минералов, которые расположены по степени возрастания твердости. Испытуемый материал царапают минералами шкалы, результаты сравнивают с эталоном. В металл, бетон и древесину вдавливают с определенной нагрузкой стальной шарик. По глубине вдавливания или диаметру отпечатка устанавливают твердость материала.
Упругость — свойство материала изменять форму под действием нагрузки и восстанавливать ее после снятия нагрузки. Восстановление первоначальной формы может быть полным и частичным. Если восстановление формы неполное, то в материале имеются так называемые остаточные деформации. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают заданной в технических условиях на данный материал величины.
Хрупкость — свойство материала разрушаться при механических воздействиях нагрузки без заметной пластической деформации. К хрупким материалам относятся чугун, бетон, кирпич. Они легко разрушаются при ударах и не выдерживают высоких местных напряжений (в них образуются трещины), поэтому их не применяют для строительных конструкций, подвергающихся растягивающим и изгибающим усилиям.
Пожароопасные свойства материалов.
Возгораемость — способность материала гореть или не гореть под воздействием огня. По возгораемости материалы делят на негорючие (несгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и горючие (сгораемые). К негорючим относятся материалы, которые не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются под воздействием огня или высокой температуры. Если под воздействием огня или высокой температуры материалы или конструкции воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника зажигания, а после его удаления процесс горения или' тления прекращается, их относят к трудногорючим. Горючие материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника зажигания.
Все строительные материалы неорганического происхождения относят к негорючим, а органического — к горючим. К негорючим также относятся материалы и конструкции неорганического происхождения, но содержащие до 8% органической массы, добавляемой в качестве связки, заполнителя или для увеличения механической прочности материалов и конструкций
К негорючим строительным материалам относятся природные каменные материалы и изделия из гранита, мрамора, бута, известняка, ракушечника, туфа, песка, гравия и т. д. Бут используют для фундаментов, мрамор и гранит — для внешней и внутренней облицовки зданий и сооружений, полов, подоконников, ступеней. и т. д. Пиленые блоки из известняка, туфа, ракушечника— прекрасный материал для кладки стен. Песок, гравий и щебень используют при изготовлении бетона в качестве заполнителей.
К искусственным строительным негорючим материалам относятся кирпич обожженный полнотелый глиняный, пустотелый и пористо-пустотелый, легкий с легко-земельными или выгорающими добавками, безобжиговый силикатный, камни керамические пустотелые, грунтобетонные стеновые, стеновые блоки и камни из легких и тяжелых бетонов сплошные и пустотелые, облицовочные керамические изделия и архитектурные детали и т. д.
В условиях высокой температуры на пожаре строительные конструкции, части зданий и сооружений, выполненные из природных и искусственных камней, «ведут» себя надежно и не теряют своих физико-механических свойств длительное время.
Одно из основных требований к фундаментам, стенам и перегородкам, выполненным из природных и искусственных камней, которые делают их надежными противопожарными преградами — газонепроницаемость. Поэтому кладка из отдельных камней должна быть прочной и монолитной. Камни следует располагать в последовательности, исключающей их смещение или разрушение под влиянием действующих усилий как в нормальных условиях эксплуатации, так и при возникновении пожара. Горизонтальные и вертикальные, продольные и поперечные швы в кладке заполняют раствором, что повышает ее монолитность, газонепроницаемость, способствует равномерной передаче нагрузок, улучшает теплотехнические свойства. Раствор применяют также при заделке стыков и швов между сборными железобетонными блоками, панелями и плитами.
Частичное или полное обрушение перекрытия во время пожара вызывает перераспределение нагрузок на стены, возникновение изгибающих усилий и т. д. Стены и перегородки работают также частично на изгиб и скалывание при повышении температуры и давления в замкнутом объеме. Камни хорошо сопротивляются сжатию, но плохо изгибу и скалыванию, поэтому принятый способ расположения (разрезка) камней в кладке должен исключать возможность их смещения при возникновении опасных усилий.
Конструкции из металла (колонны, столбы, фермы и т. д.) обладают низким пределом огнестойкости (до 15 мин). В сочетании с бетоном (железобетонные) могут быть получены конструкции с любыми заданными пределами огнестойкости, но вследствие неоднородности, заводских дефектов и т. д. иногда теряют прочность на пожаре значительно раньше расчетного срока.
В трудногорючих строительных материалах сочетаются теплофизические и механические свойства горючих и негорючих материалов, благодаря чему получают конструкции с заданными параметрами (прочностью на изгиб, огнестойкостью, устойчивостью по отношению к агрессивным средам, звукотеплопроводностью и т.д.).
К трудногорючим материалам относятся асфальтовый бетон, гипсовые и бетонные материалы, содержащие более 8% органического заполнителя, полимерные материалы и древесина, подвергнутые глубокой пропитке антипиренами, войлок, вымоченный в глиняном растворе, цементный фибролит и т. д.
К группе горючих относятся материалы органического происхождения: древесина, древесностружечные плиты, торфоплиты, камышит, кровельный рулонный материал, резина, линолеум, пенопласт, поливинилхлорид и др.
При горении конструкций и материалов из пластмасс выделяются высокотоксичные продукты термического распада, что является их недостатком. В некоторые виды пластических масс вводят добавки, уменьшающие их горючесть. Минераловатные плиты на фенольном связующем трудногорючи, а на крахмальном связующем негорючи.
Для повышения сопротивляемости конструкций из дерева воздействию огня используют огнезащитную обработку: нанесение покрытия на поверхность или глубокую (всей массы материала) пропитку, которые увеличивают предел огнестойкости конструкций и уменьшают предел распространения огня. Существует несколько способов огнезащитной обработки деревянных конструкций:
пропитка водными растворами огнезащитных солей в автоклаве с поглощением сухой соли до 75 кг на 1 куб. м. обрабатываемой древесины;
пропитка водными растворами огнезащитных солей под давлением в автоклавах или в горячехолодных ваннах с поглощением до 50 кг сухой соли на 1 м3 обрабатываемой древесины с последующим покрытием атмосфероустойчивой краской;
поверхностная обработка водными растворами огнезащитных солей с расходом сухой соли не менее 100 г на 1куб.м. площади обрабатываемой поверхности;
поверхностная обработка огнезащитными красками, жидким стеклом, глиняным раствором и другими обмазками;
покрытие слоем штукатурки, асбестоцементными листами.
Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 2273 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|