Основные строительные материалы

При строительстве зданий и сооружений различного назначения используются различные по происхождению и пожарной опасности материалы. Наряду с материалами естественного происхождения (такими как камень, гранит, глина, древесина и т. п. Рисунок 2.1) применяются и изготовляемые материалы — бетон, кирпич, металлополимерные материалы и т. п.

Рисунок 2.1 Материалы естественного происхождения (камень и древесина)

Внедрение новых перспективных материалов и конструкций позволяет улучшать эстетичность отделки, сокращать трудозатраты и сроки возведения зданий и сооружений, но одновременно с этим может повышать опасность и интенсивность развития пожара.

Знать пожарные свойства строительных материалов, оценивать поведение конструкций при пожаре, предлагать эффективные способы огнезащиты конструктивных элементов, проводить расчеты прочности и устойчивости зданий при огневом воздействии обязан инженер пожарной безопасности.

Под поведением строительных материалов в условиях пожара понимается комплекс физико-химических изменений, приводящих к изменению состояния и свойств под влиянием интенсивного высокотемпературного нагрева.

В процессе эксплуатации материала в обычных условия на него воздействует целый ряд факторов, таких как область применения, влажность воздуха, различные нагрузки, природные воздействия, что влияет на прочность и долговечность материала.

При пожаре, помимо перечисленных, на материал воздействуют и значительно более агрессивные факторы: высокая температура окружающей среды; воздействие огнетушащих веществ; воздействие агрессивной среды, а также время (продолжительность) нахождения материала под воздействием высокой температуры.

Под воздействием агрессивных факторов при пожаре в материале протекают негативные процессы, отрицательно влияющие на его основные свойства. Под свойствами понимают способность материала реагировать на воздействие внешних и внутренних факторов: силовых, влажностных, температурных и других. Все свойства материалов взаимосвязаны и зависят вида, состава, строения материала.

Применительно к изучению и объяснению характера поведения строительных материалов в условиях пожара в качестве основных рассматриваются следующие свойства:

1. Физические свойства, к которым относятся свойства, выражающие способность материала реагировать на воздействие физических факторов (гравитационных, влажностных и др.):

- плотность — масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (т.е. объем, определяемый без учета пор, трещин, других полостей, присущих материалу в его обычном состоянии);

- пористость — степень заполнения объема материала порами; величина пористости у различных материалов колеблется от 0 до 96 %;

- гигроскопичность — способность пористого материала поглощать влагу из воздуха;

- водопоглощение — способность пористого материала впитывать воду при непосредственном контакте с ней;

- водопроницаемость — способность пористого материала пропускать воду под давлением;

- паро- и газопроницаемость — количество водяного пара (воздуха), которое переходит через слой материала толщиной 1 м площадью 1 м² в течение 1 ч при разности давлений 10 Па;

2. Механические свойства (деформационно-прочностные), которые отражают способность материалов сопротивляться действию нагрузок, возникающих от силовых, тепловых, усадочных и других факторов:

- прочность — это способность материала сопротивляться разрушению за счет внутренних напряжений, возникающих под действием внешней силы;

- предел прочности, или временное сопротивление материала — напряжение, способствующее разрушающей силе;

- деформативность — способность образца материала изменять свои размеры (формы) без изменения своей массы; деформация может быть обратимой (упругой) и необратимой;

- упругость — способность материала изменять свою форму под действием нагрузки и восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки;

- предел упругости — максимальное напряжение, при котором в материале еще не возникает остаточных деформаций;

- пластичность — способность материала изменять свою форму без разрушения под действием нагрузки и сохранять новые формы после прекращения действия нагрузки;

- твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала;

3. Теплофизические свойства, характеризующие поведение материалов при воздействии на них тепла:

- теплопроводность — способность материала проводить через свою толщину тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях изделия, характеризуется коэффициентом теплопроводности материала;

- коэффициент теплопроводности — количество тепла, проходящего через плиту толщиной 1 м, при площади её поверхности 1 м², за время 1 с, при площади разности температур на противоположных поверхностях 1 К;

- теплоёмкость — способность материала при нагревании поглощать определенное количество тепла, а при остывании его отдавать;

- температуропроводность — способность материала изменять температуру при нагревании (охлаждении);

- тепловое расширение твердых материалов — это способность линейного и объёмного расширения материала при изменении его температуры;

- теплостойкость — свойство, характеризуемое температурой, при которой материал перестаёт сопротивляться проникновению в него других, более твердых материалов, а контролируемые параметры (глубина проникновения, величина деформации) достигают предельных значений.

4. Свойства, характеризующие пожарную опасность материалов: горючесть, воспламеняемость, тепловыделяемость, дымообразование, выделение токсичных продуктов, распространение пламени по поверхности.