2020-04-12
6704
Это группа свойств, которые характеризуют отношение материала к постоянному или периодическому тепловому воздействию.
Теплоемкость – свойство материала аккумулировать теплоту при нагревании и отдавать при охлаждении. Удельная теплоемкость с (кДж/(кг·°С)) характеризуется количеством тепла, кДж, необходимым для нагревания 1 кг материала на 1°С:
Вода имеет высокую теплоемкость (4,2 кДж/(кг·°С)), строительные материалы более низкие величины: лесные материалы 2,39…2,72 кДж/(кг·°С), каменные 0,75…0,92 кДж/(кг·°С), сталь 0,48 кДж/(кг·°С), поэтому с увлажнением материалов их теплоемкость увеличивается.
Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности к другой при перепаде температур на противоположных поверхностях материала.
Теплопроводность оценивают коэффициентом теплопроводности λ (Вт/(м·°С)), который характеризуется количеством теплоты (Q), проходящим через материал площадью S=1 м2, толщиной a=1 м, в течении одной секунды (τ), при разности температур на противоположных поверхностях в Δt=1°С:
Теплопроводность материала зависит от его химического состава, строения и структуры, степени влажности, характера и размера пор, а также температуры, при которой происходит передача тепла.
Рис. 1.22. Прибор ИТП-МГ4 для определения коэффициента теплопроводности
Тепловой поток проходит через «каркас» материала и поры. Каркас материала кристаллического строения более теплопроводен, чем каркас материала из того же состава, но аморфного строения.
В сухом состоянии поры материала заполнены воздухом, теплопроводность которого составляет 0,0232 Вт/(м·°С). Поэтому малотеплопроводные материалы имеют большую (до 90…95%) пористость. При одинаковой величине пористости, мелкопористые материалы и материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем крупнопористые и материалы с сообщающимися порами. Это связано с тем, что в крупных и сообщающихся порах усиливается перенос тепла конвекцией.
Теплопроводность является функцией средней плотности строительного материала:
Приближенно коэффициент теплопроводности таких материалов как бетон, природный камень, полнотелый кирпич, можно определить по формуле В.П. Некрасова:
Теплопроводность некоторых строительных материалов: пенопласт – 0,03…0,05 Вт/(м·°С); минеральная вата – 0,06…0,09 Вт/(м·°С); древесина – 0,18…0,36 Вт/(м·°С); кирпич керамический полнотелый – 0,8…0,9 Вт/(м·°С); кирпич керамический пустотелый – 0,3…0,5 Вт/(м·°С); бетон тяжелый – 1,3…1,5 Вт/(м·°С); ячеистый бетон – 0,1…0,3 Вт/(м·°С); сталь – 58 Вт/(м·°С).
С увеличением влажности материала теплопроводность возрастает, т.к. вода, заполняющая поры, имеет теплопроводность 0,58 Вт/(м·°С), что в 25 раз выше теплопроводности воздуха. Еще в большей степени возрастает теплопроводность при замерзании воды в порах, т.к. теплопроводность льда составляет 2,32 Вт/(м·°С), что в 100 раз больше теплопроводности воздуха.
Сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) – свойство строительной конструкции сопротивляться проникновению сквозь свою толщу теплового потока.
Условное приведенное сопротивление теплопередаче однородного фрагмента ограждающей конструкции:
αв=8,7 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2×оС) (см. табл. 4 СП 50.13330.2012);
αн =23 коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2×оС) (см. табл. 6 СП 50.13330.2012);
δ i – толщина каждого слоя стены, м;
λi – коэффициент теплопроводности каждого слоя стены, Вт/(м×оС).
Расчет выполняется из условия:
Тепловое расширение – свойство материала изменять линейные размеры при нагревании. Характеризуется коэффициентом линейного температурного расширения:
Термическая стойкость – способность материала выдерживать чередование резких тепловых изменений. Зависит от однородности материала и коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР). Чем меньше КЛТР и выше однородность материала, тем выше его термическая стойкость.
Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. Материалы, которые выдерживают температуру свыше 1580°С называют огнеупорными, от 1350°С до 1580°С – тугоплавкими, ниже 1350°С – легкоплавкими, до 1000°С – жаропрочными.
Показатели пожарной опасности строительных материалов нормируются в соответствии с Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями на 13.07.2014 г.).
Пожарная опасность строительных материалов характеризуется следующими свойствами:
Горючесть – определяется экспериментально по показателям: температура дымовых газов; продолжительность самостоятельного горения; степень повреждения образца по длине и по массе (табл. 1.2):
· НГ – негорючие;
· Г1 – слабогорючие;
· Г2 – умеренногорючие;
· Г3 – нормальногорючие;
· Г4 – сильногорючие.
Материал относится к негорючим, если при стандартном испытании прирост температуры в установке не превышает 50°С, образец не воспламеняется в течение 10 с, а потеря массы образца не превышает 5%. Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются. Если эти условия не выполняются, материал считают горючим и подвергают испытанию для определения группы горючести (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Группы горючести строительных материалов
| Группа горючести | Параметры горючести | |||
| Температура дымовых газов, °С | Степень повреждения образца по длине, % | Степень повреждения образца массе, % | Продолжительность самостоятельного горения, с | |
| Г1 | ≤ 135 | ≤ 65 | ≤ 20 | 0 |
| Г2 | ≤ 235 | ≤ 85 | ≤ 50 | ≤ 30 |
| Г3 | ≤ 450 | > 85 | ≤ 50 | ≤ 300 |
| Г4 | > 450 | > 85 | > 50 | > 30 |
Воспламеняемость (определяется экспериментально по величине критической поверхностной плотности теплового потока, кВт/м2):
· В1 – трудновоспламеняемые (>35);
· В2 – умеренновоспламеняемые (20…35);
· В3 – легковоспламеняемые (<20).
Способность распространения пламени по поверхности (определяется экспериментально по величине критической поверхностной плотности теплового потока, кВт/м2):
· РП1 – нераспространяющие (>11);
· РП2 – слабораспространяющие (8…11);
· РП3 – умереннораспространяющие (5…8);
· РП 4 – сильнораспространяющие (<5).
Дымообразующая способность (определяется экспериментально по значению коэффициента дымообразования, характеризующего оптическую плотность дыма, образующегося при горении или тлении определенного количества материала в условиях специальных испытаний, м2/кг):
· Д1 – с малой дымообразующей способностью (<50);
· Д2 – с умеренной дымообразующей способностью (50…500);
· Д3 – с высокой дымообразующей способностью (>500).
Токсичность продуктов горения (определяется экспериментально по значению показателя токсичности продуктов горения – отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных, г/м3):
Таблица 1.3
Классификация строительных материалов по токсичности продуктов горения
| Класс опасности | Показатель токсичности продуктов горения в зависимости от времени экспозиции | |||
| 5 минут | 15 минут | 30 минут | 60 минут | |
| Малоопасные (Т1) | более 210 | более 150 | более 120 | более 90 |
| Умеренноопасные (Т2) | более 70, но не более 210 | более 50, но не более 150 | более 40, но не более 120 | более 30, но не более 90 |
| Высокоопасные (Т3) | более 25, но не более 70 | более 17, но не более 50 | более 13, но не более 40 | более 10, но не более 30 |
| Чрезвычайно опасные (Т4) | не более 25 | не более 17 | не более 13 | не более 10 |
На основании приведенных показателей пожарной опасности строительных материалов устанавливается интегральный показатель – класс пожарной опасности строительного материала (таблица 1.4).
Таблица 1.4
Классы пожарной опасности строительных материалов
| Свойства пожарной опасности строительных материалов | Классы пожарной опасности строительных материалов в зависимости от групп | |||||
| КМО | КМ1 | КМ2 | КМ3 | КМ4 | КМ5 | |
| Горючесть | НГ | Г1 | Г1 | Г2 | Г3 | Г4 |
| Воспламеняемость | – | В1 | В2 | В2 | В2 | В3 |
| Дымообразующая способность | – | Д2 | Д2 | Д3 | Д3 | Д3 |
| Токсичность | – | Т2 | Т2 | Т2 | Т3 | Т4 |
| Распространение пламени | – | РП1 | РП1 | РП2 | РП2 | РП4 |
Строительные конструкции классифицируются по огнестойкости и пожарной опасности.
Огнестойкость – свойство строительной конструкции сопротивляться действию огня при пожаре до наступления одного или нескольких предельных состояний.
Численной характеристикой огнестойкости является предел огнестойкости (мин, не менее): 15; 30; 45; 60; 90; 120; 150; 180; 240; 360, который характеризует время с момента начала теплового воздействия на конструкцию до наступления одного или нескольких предельных состояний:
R – по потере несущей способности (обрушение несущей конструкции);
E – по потере целостности конструкции (появление в ограждающей конструкции трещин, через которые дымовые газы могут проникнуть на пути эвакуации или в помещение, где находятся люди);
I – по потере теплоизолирующей способности (нагрев поверхности конструкции свыше установленных пределов).
По сути, предел огнестойкости характеризует время, доступное для безопасной эвакуации людей из здания в случае пожара.
Пожарная опасность строительной конструкции характеризует степень участия строительных конструкций в развитии пожара и их способность к образованию опасных факторов пожара (таблица 1.5):
· К0 – непожароопасные;
· К1 – малопожароопасные;
· К2 – умереннопожароопасные;
· К3 – пожароопасные.
Таблица 1.5
Классы пожарной опасности строительных конструкций
| Класс пожарной опасности конструкций | Допускаемый размер повреждения конструкций, сантиметры | Наличие | Допускаемые характеристики пожарной опасности поврежденного материала+ | ||||
| вертикальных | горизонтальных | теплового эффекта | горения | Группа | |||
| горючести | воспламеняемости | дымообразующей способности | |||||
| К0 | 0 | 0 | отсутствует | отсутствует | отсутствует | отсутствует | отсутствует |
| К1 | не более 40 | не более 25 | не регламентируется | отсутствует | не выше Г2+ | не выше В2+ | не выше Д2+ |
| К2 | более 40, но не более 80 | более 25, но не более 50 | не регламентируется | отсутствует | не выше Г3+ | не выше В3+ | не выше Д2+ |
| К3 | не регламентируется | ||||||
