7. Теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность материалов. Значение этих свойств для строителя.

Огнеупорный, огнестойкий и огнезащитный – есть ли разница?

Понятия «огнеупорный», «огнестойкий» и «огнезащитный» настолько близки по смыслу, что в бытовом общении употребляются как синонимы. Однако нюансы их значений для профессионала очень серьезны. На этих тонких различиях построены терминология и нормативная документация, поэтому важно их понять для правильного подхода к обеспечению безопасности людей.

«Огнеупорный»

Это одно из немногих слов русского языка, для которого известны автор и дата появления. Его изобрел академик В.П. Соколов в 1788 году при переводе труда Й.Х.П. Эркслебена «Начальные основания химии», и ввел в обиход в значении «упорствующий силе огня; способный противостоять высокой температуре без воспламенения или изменения формы и состояния».

От этого слова берет начало термин «огнеупорность», которую ГОСТ 28874-2004 расшифровывает как способность материалов выдерживать воздействие высокой температуры, не расплавляясь. Огнеупорность выражается температурой размягчения стандартизированного образца в виде усеченной пирамиды до степени, при которой его верхняя часть касается поверхности основы.

По степени огнеупорности материалы и изделия бывают:

• Огнеупорными – выдерживающие нагрев от 1580°С: шамоты, мертели, муллиты, пр.;
• Тугоплавкими – выдерживающие нагрев в пределах 1350-1580°С: тугоплавкий кирпич, соединения вольфрама, ниобия, титана и других элементов;
• Легкоплавкими – размягчающимися до температуры 1350°С: керамический кирпич, конструкционная сталь и т.д.

«Огнестойкий»

«Толковый словарь русского языка» под редакцией С.И Ожегова трактует его как «способный выдержать сильный жар, не поддающийся действию огня, несгораемый». СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» конкретизирует огнестойкость как способность строительных конструкций, зданий, элементов и частей зданий сопротивляться воздействию и распространению опасных факторов пожара. Таким образом, огнестойкость – один из главных эксплуатационных параметров сооружения или его части, который выражается в следующих показателях:

– способность выдерживать воздействие пламени при пожаре. Максимальная степень огнестойкости – I, минимальная – V.
• Предел огнестойкости – время в минутах от начала воздействия огня до потери целостности, несущей способности и теплоизоляционных свойств конструкции.

Эти показатели обязательны для проектирования строений, коммуникаций, инженерных систем и учитываются при определении их назначения. Так, детские учреждения могут располагаться только в зданиях I степени огнестойкости.

«Огнезащитный»

Огнезащитными называются действия и мероприятия по увеличению огнестойкости и снижению пожарной опасности отдельных элементов и сооружения в целом. Их задача – увеличить стабильность и несущую способность, либо вообще исключить разрушение при пожаре.

Результаты могут быть весьма впечатляющими: так, незащищенные стальные конструкции теряют несущую способность при «стандартном» пожаре с температурой +500°С за 30 минут, а с защитой базальтовыми матами Basfiber это время увеличивается в 8 раз – до 240 минут! И каждая минута бесценна для спасения жизней людей, дорогостоящего оборудования и работы пожарных бригад.

Таким образом, огнеупорными могут быть материалы, огнестойкими – здания и их элементы, огнезащитными – мероприятия и работы. Понимание этого важно для изучения нормативных документов, проектирования и эксплуатации сооружений. Также это поможет найти общий язык с контролирующим органами.

7. Теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность материалов. Значение этих свойств для строителя.

Теплоемкость характеризует способность материала аккумулировать теплоту при нагревании.

Это свойство материала оценивается с помощью удельной теплоемкости, которая показывает количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1 0C. Удельную теплоемкость С кДж/(кг* 0C) иначе называют коэффициентом теплоемкости и численно определяют из выражения

где Q – количество теплоты, затраченное на нагревание материала, m – масса материала, кг; — разность температур материала до и после нагревания, 0C.

Коэффициент теплоемкости воды равен 4,2 кДж/(кг*0C). Строительные материалы в сухом состоянии имеют более низкие значения этого коэффициента:

Каменные материалы – 0,75-0,94 кДж/(кг* 0C);

Лесные материалы – 2,42-2,75 кДж/(кг* 0C);

Сталь – 0,5 кДж/(кг* 0C).

С увлажнением материала коэффициенты теплоемкости возрастают, вместе с тем возрастают и значения теплопроводности.

Огнестойкость — свойство материала в конструкции сопротивляться действию огня, высоких температур, воды и ограничивать распространение огня.

Огнестойкость характеризуется пределом огнестойкости – временем (в минутах) от начала теплового воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления предельного состояния, зависящего от назначения конструкции.

Предельным состоянием считают чрезмерные деформации конструкции (потеря несущей способности); образование сквозных трещин или отверстий, через которые могут проникать пламя и дым (потеря целостности); высокая температура на необогреваемой поверхности, что может вызвать самопроизвольное воспламенение горючих материалов (потеря изолирующей способности).

В огнестойких конструкциях должны использоваться негорючие материалы (бетон, сталь, керамический кирпич). Но необходимо учитывать, что при пожаре температура достигает 1000 0C.

При этой температуре некоторые негорючие материалы (гранит) растрескиваются, другие (сталь) сильно деформируются и разрушаются, у третьих (известняк, мрамор, доломит, органические материалы) огонь вызывает химическое разложение, четвертые (алюминий, пластмассы) плавятся.

Строительные материалы по степени огнестойкости подразделяются на три группы:

Несгораемые материалы в условиях пожара не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся керамический кирпич, черепица, бетон, асбестоцементные и природные каменные материалы.

Трудносгораемые материалы под действием огня и высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только при наличии источника огня. (При удалении источника огня горение и тление прекращаются). К этим материалам относят фибролит, стеклопластики, асфальтовый бетон.

Сгораемые материалы под действием огня и высокой температуры воспламеняются, горят или тлеют и продолжают гореть после удаления источника огня. К сгораемым материалам относят древесину, рубероид, пластмассы, полимерные материалы.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 0C и выше), не деформируясь и не размягчаясь.

Классификация огнеупорных материалов

Легкоплавкие (температура плавления менее 1350 0C ) – кирпич керамический строительный;

Тугоплавкие (выдерживают без оплавления и деформации 1350 — 1580 0C) – тугоплавкий печной кирпич ;

Огнеупорные (применяются для внутренней футеровки промышленных печей, не деформируются и не размягчаются при температуре более 1580 0C ) – динас, шамот, хромомагнезит, корунд.

Огнеупорность и огнестойкость материалов. Пути их повышения.

Огнеупорность-свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580°С и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Определяется с помощью конусов Зегера.

По огнеупорности делятся на : высокоогнеупорные (деформируются при температуре 1800°) ; огнеупорные (1580°-1800°) ; тугоплавкие (1350°-1580°) ; легкоплавкие(˃1350°)

Огнестойкость-свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Она зависит от сгораемости материала, т.е. от его способности воспламеняться и гореть.

По огнестойкости: трудносгораемые(композиты, некоторые полимеры) ; несгораемые( керамика, бетон, металлы) ; сгораемые (древесина).

Однако необходимо учитывать, что некоторые несгораемые материалы при пожаре растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы) при температуре, начиная с 600°С. Поэтому конструкции из подобных материалов нередко приходится защищать более огнестойкими материалами.

Сгораемые органические материалы, которые горят открытым пламенем, необходимо защищать от возгорания. Широко используют конструктивные меры, исключающие непосредственное воздействие огня на материал в условиях пожара. Применяют защитные вещества-антипирены.

Антипирены — химические препараты, предохраняющие древесину и материалы на ее основе от воздействия огня.

Существуют следующие общедоступные методы повышения огнестойкости строительных конструкций и материалов:

1.Пропитка материалов и конструкций антипиренами.

2.Покрытие поверхности специальными огнезащитными красками (толщина слоя защитного покрытия до 200 мкм).

3.Обмазка огнезащитными пастами (огнестойкой мастикой и герметиками) и огнезащитной штукатуркой слоем, толщиной до 2-х см.

4.Облицовка огнестойкими обоями

5.Защита строительных конструкций жесткими экранами: огнестойкими плитами, панелями, щитами и др

Очень популярны метод повышения огнеупорности – обработка конструкций и материалов специальными веществами, которые называются антипирены. Антипирены должны иметь дующие свойства:

1.Препятствовать горению и тлению защищаемого материала;

2.Не вызывать коррозию металлических конструкций;

3.Не влиять (не повышать) на гигроскопичные свойства деревянных конструкций;

4.Не являться ядовитыми для людей и животных;

5.Не влиять на финишные покрытия, нанесенные на обработанный ими (антипиренами) материал;

6.Обеспечивать биостойкость пропитанного ими материала (самостоятельно или в комплексе с растворами антисептиков);

Источник https://bascord.ru/novosti/ogneupornyj-ognestojkij-i-ognezashhitnyj-raznicza/

Источник https://studfile.net/preview/2629602/page:5/

Источник https://studopedia.ru/15_108177_ogneupornost-i-ognestoykost-materialov-puti-ih-povisheniya.html