- •А.С.Пушкаренко, о.В.Васильченко
- •Харків – 2001
- •Професор Академії пожежної безпеки України в.Г.Палюх
- •Глава 1. Основні властивості будівельних матеріалів
- •1.1 Загальні відомості
- •1.2 Механічні властивості будівельних матеріалів
- •1.3 Фізичні властивості будівельних матеріалів
- •1.4 Хімічні і спеціальні властивості будівельних матеріалів
- •1.5 Пожежно–технічні характеристики будівельних матеріалів
- •1.5.1 Горіння матеріалів, умови займання і розповсюдження вогню
- •1.5.2 Пожежна небезпека і визначення груп горючості будівельних матеріалів
- •1.5.3 Методи визначення пожежно-технічних характеристик будівельних матеріалів
- •1.6 Стандартизація будівельних матеріалів
- •Глава 2. Природні кам’яні матеріали
- •2.1 Визначення і класифікація
- •2.2 Гірські породи і породоутворюючі мінерали
- •2.3 Особливості хімічного складу і поведінки окремих мінералів при дії високих температур
- •2.3.1 Класи оксидів і гідроксидів
- •2.3.2 Клас силікатів
- •2.3.3 Клас карбонатів
- •2.3.4 Клас сульфатів
- •2.4 Особливості поведінки природних кам'яних матеріалів при нагріванні
- •2.4.1 Вивержені породи
- •2.4.2 Осадові породи
- •2.4.3 Метаморфічні породи
- •Глава 3. Неорганічні в‘яжучі матеріали
- •3.1 Визначення і класифікація
- •3.2 Мінеральні повітряні в'яжучі матеріали та їхня поведінка при впливі високих температур
- •3.2.1 Будівельний гіпс
- •3.2.2 Повітряне будівельне вапно
- •3.2.3 Рідке скло
- •3.3 Гідравлічні мінеральні в'яжучі та їх поведінка при впливі високих температур
- •3.3.1 Портландцемент
- •2. Нагрівання беліту (c2s)
- •5. Нагрівання цементного каменю
- •3.3.2 Глиноземистий цемент
- •Глава 4. Метали і сплави
- •4.1 Властивості металів і сплавів
- •4.1.1 Склад та маркування чорних металів
- •1 За хімічним складом:
- •2 За твердістю (і вмістом вуглецю):
- •3 За застосуванням:
- •4.1.2 Склад та маркування сплавів кольорових металів
- •2 Алюмінієві сплави.
- •4.2 Метали і сплави, що застосовуються в будівництві
- •4.2.1 Будівельні сталі
- •4.2.2 Алюмінієві будівельні сплави
- •4.3 Поведінка металів і сплавів при нагріванні
- •Глава 5. Будівельні розчини, бетони, залізобетон
- •5.1 Будівельні розчини
- •5.2 Бетон і його властивості
- •5.3 Залізобетон і його властивості
- •5.4 Вплив високих температур на бетон і залізобетон
- •Глава 6. Штучні кам‘яні матеріали і вироби
- •6.1. Штучні кам‘яні неопалені матеріали
- •6.1.1. Силікатні матеріали
- •6.1.2 Азбоцементні матеріали
- •6.2 Штучні кам‘яні опалені матеріали
- •6.3 Матеріали і вироби на основі мінеральних розплавів
- •Глава 7. Деревина і вироби на її основі
- •7.1 Будова деревини
- •7.2 Властивості деревини та її застосування
- •7.2.1 Фізичні і механічні властивості деревини
- •7.2.2 Застосування деревини в будівництві
- •7.3 Поведінка деревини при дії високих температур
- •Глава 8. Полімерні будівельні матеріали
- •8.1 Склад і властивості пластмас
- •8.1.1 Основні компоненти пластмас
- •8.1.1.1 Полімери
- •8.1.1.2 Наповнювачі та інші компоненти пластмас
- •8.2 Види будівельних матеріалів і виробів з пластмас
- •8.2.1 Конструкційно-оздоблювальні матеріали
- •8.2.2 Покрівельні і гідроізоляційні матеріали
- •8.2.3 Матеріали для підлог
- •8.2.4 Теплоізоляційні матеріали
- •8.2.5 Полімерні бетони
- •Глава 9. Будівельні матеріали на основі органічних в‘яжучих
- •9.1 Основні властивості бітумних та дьогтьових в‘яжучих
- •9.2 Види будівельних матеріалів на основі органічних в‘яжучих
- •9.2.1 Емульсії, пасти, асфальтові бетони
- •9.2.2 Покрівельні, гідроізоляційні і герметизуючі матеріали
- •Глава 10. Теплоізоляційні матеріали і вироби
- •10.1 Визначення і класифікація теплоізоляційних матеріалів і виробів
- •10.2 Будова і властивості теплоізоляційних матеріалів
- •10.3 Неорганічні теплоізоляційні матеріали
- •10.4 Органічні теплоізоляційні матеріали та вироби
- •11.2 Основи вогнезахисту деревини і деревних матеріалів
- •11.2.1 Вогнезахисне просочування деревини
- •11.2.2 Вогнезахисні покриття деревини
- •11.2.3 Екранування дерев‘яних конструкцій
- •11.3 Основи вогнезахисту металів
- •11.3.1 Легування металів
- •11.3.2 Вогнезахисні покриття металевих конструкцій
- •11.3.3 Екранування металевих конструкцій
- •11.4 Основи вогнезахисту полімерних матеріалів
Міністерство внутрішніх справ України
Академія пожежної безпеки України
А.С.Пушкаренко, о.В.Васильченко
БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ТА ЇХ ПОВЕДІНКА В УМОВАХ ВИСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для курсантів, студентів і слухачів пожежно-технічних навчальних закладів
Рішення Міністерства освіти і науки України №14/18.2-214 від 05.03.01
Харків – 2001
ББК 38.3
П 91
УДК 614.841.22:691
Рецензенти:
Професор Академії пожежної безпеки України в.Г.Палюх
Завідуючий кафедрою залізобетонних конструкцій Харківського державного технічного університету будівництва і архітектури, доктор технічних наук, професор О.Л.Шагін
Начальник НДВ-1 УкрНДІПБ, кандидат технічних наук, полковник внутрішньої служби В.В.Єлізаров
Пушкаренко А.С., Васильченко О.В. Будівельні матеріали та їх поведінка в умовах високих температур; Навч. посібник для пожежно-техн. навч. закладів.– Харків: АПБУ, 2001.– 166 с.
Наведено дані про класифікацію будівельних матеріалів, їх отримання, використання, основні властивості у нормальних умовах та при високих температурах, а також про способи зниження їх пожежної небезпеки. У посібнику подано елементарні поняття про горіння матеріалів, їх пожежно-технічні характеристики та способи контролю.
Для курсантів, студентів, слухачів навчальних закладів пожежно-технічного напрямку та практичних робітників Державної пожежної охорони.
ЗМІСТ
Вступ ............................................................................................….…...... |
6 |
Глава 1. Основні властивості будівельних матеріалів .............……..... |
8 |
1.1. Загальні відомості ..............................................................……...... |
8 |
1.2. Механічні властивості будівельних матеріалів ...............……...... |
10 |
1.3. Фізичні властивості будівельних матеріалів ...................……..... |
15 |
1.4. Хімічні і спеціальні властивості будівельних матеріалів .….… |
21 |
1.5. Пожежно–технічні характеристики будівельних матеріалів .. |
24 |
1.5.1. Горіння матеріалів, умови займання і розповсюдження вогню ……………………………………………………………. |
24 |
1.5.2. Пожежна небезпека і визначення груп горючості будівельних матеріалів ....….............................……………….... |
28 |
1.5.3. Методи визначення пожежно-технічних характеристик будівельних матеріалів ......................................………….......... |
29 |
1.6. Стандартизація будівельних матеріалів ......……........................... |
35 |
Глава 2. Природні кам’яні матеріали ....................……......................... |
39 |
2.1. Визначення і класифікація ............................………...................... |
39 |
2.2. Гірські породи і породоутворюючі мінерали ....…....................... |
39 |
2.3. Особливості хімічного складу і поведінки окремих мінералів при дії високих температур .........…………………………............. |
43 |
2.3.1. Класи оксидів і гідроксидів ...................………...................... |
43 |
2.3.2. Клас силікатів ............................................……….................... |
45 |
2.3.3. Клас карбонатів .........................................……….................... |
46 |
2.3.4. Клас сульфатів ...........................................……….................... |
47 |
2.4. Особливості поведінки природних кам'яних матеріалів при нагріванні ..............................…………………………..………….. |
47 |
2.4.1. Вивержені породи ..................................………........................ |
47 |
2.4.2. Осадові породи ......................................................……..…....... |
50 |
2.4.3. Метаморфічні породи ..............................................…….......... |
51 |
Глава 3. Неорганічні в‘яжучі матеріали .........................……............... |
52 |
3.1. Визначення і класифікації .........................................…….............. |
52 |
3.2. Мінеральні повітряні в'яжучі матеріали та їхня поведінка при впливі високих температур………………………………………... |
53 |
3.2.1. Будівельний гіпс ...............................................………............ |
53 |
3.2.2. Повітряне будівельне вапно ............................………............. |
56 |
3.2.3. Рідке скло ........................................................……….............. |
58 |
3.3. Гідравлічні мінеральні в'яжучі та їх поведінка при впливі високих температур ........……………………......………………... |
59 |
3.3.1. Портландцемент .....................................………........................ |
59 |
3.3.2. Глиноземистий цемент ...................................……….............. |
67 |
Глава 4. Метали і сплави .............................................……................... |
69 |
4.1. Властивості металів і сплавів ................................…….................. |
69 |
4.1.1. Склад та маркування чорних металів ...............………........... |
71 |
4.1.2. Склад та маркування сплавів кольорових металів ..….......... |
74 |
4.2. Метали і сплави, що застосовуються в будівництві .................… |
76 |
4.2.1. Будівельні сталі ......................................................……............ |
76 |
4.2.2. Алюмінієві будівельні сплави ............................……….......... |
78 |
4.3. Поведінка металів і сплавів при нагріванні .............…….............. |
79 |
Глава 5. Будівельні розчини, бетони, залізобетон .........……............. |
83 |
5.1. Будівельні розчини ......................................................……............ |
83 |
5.2. Бетон і його властивості ...........................…….........…….............. |
85 |
5.3. Залізобетон і його властивості ......................……....……............. |
91 |
5.4. Вплив високих температур на бетон і залізобетон ..……........…. |
92 |
Глава 6. Штучні кам‘яні матеріали і вироби ...............……………….. |
96 |
6.1.Штучні кам‘яні неопалені матеріали ……………………………. |
96 |
6.1.1. Силікатні матеріали .............................................………......... |
96 |
6.1.2. Азбоцементні матеріали .....................................………........... |
99 |
6.2 Штучні кам‘яні опалені матеріали …………………………….… |
101 |
6.3. Матеріали і вироби на основі мінеральних розплавів ....….......... |
105 |
Глава 7. Деревина і вироби на її основі ................................……......... |
106 |
7.1. Будова деревини ...........................................................…….......... |
106 |
7.2. Властивості деревини та її застосування ..................…..…........... |
108 |
7.2.1. Фізичні і механічні властивості деревини ......….……............ |
108 |
7.2.2. Застосування деревини в будівництві ..............………............ |
110 |
7.3. Поведінка деревини при дії високих температур ......……........... |
112 |
Глава 8. Полімерні будівельні матеріали ..........................……............ |
114 |
8.1. Склад і властивості пластмас .......................................……........... |
114 |
8.1.1. Основні компоненти пластмас ...............................…….......... |
115 |
8.1.1.1. Полімери ............................................................………....... |
115 |
8.1.1.2. Наповнювачі та інші компоненти пластмас ...……......…. |
119 |
8.2. Види будівельних матеріалів і виробів з пластмас ..……........... |
120 |
8.2.1. Конструкційно-оздоблювальні матеріали ...........……............ |
122 |
8.2.2. Покрівельні і гідроізоляційні матеріали ....................……...... |
124 |
8.2.3. Матеріали для підлог .................................................……........ |
125 |
8.2.4. Теплоізоляційні матеріали .................................…..…............ |
125 |
8.2.5. Полімерні бетони .................................................……............. |
127 |
Глава 9. Будівельні матеріали на основі органічних в‘яжучих ..…...... |
129 |
9.1. Основні властивості бітумних та дьогтьових в‘яжучих .........… |
129 |
9.2. Види будівельних матеріалів на основі органічних в‘яжучих … |
131 |
9.2.1. Емульсії, пасти, асфальтові бетони .............................……..... |
131 |
9.2.2. Покрівельні, гідроізоляційні і герметизуючі матеріали ...…. |
132 |
Глава 10. Теплоізоляційні матеріали та вироби.......................……... |
137 |
10.1. Визначення і класифікація теплоізоляційних матеріалів і виробів ……………………………………………………………... |
137 |
10.2. Будова і властивості теплоізоляційних матеріалів .......……… |
138 |
10.3. Неорганічні теплоізоляційні матеріали .........................……….. |
139 |
10.4. Органічні теплоізоляційні матеріали та вироби ..........……........ |
142 |
Глава 11. Способи підвищення вогнестійкості та зниження пожежної небезпеки будівельних матеріалів .….................………………… |
144 |
11.1. Загальні закономірності вогнезахисту ................……................. |
144 |
11.2. Основи вогнезахисту деревини і деревних матеріалів ............. |
145 |
11.2.1. Вогнезахисне просочування деревини ..............……............ |
145 |
11.2.2 Вогнезахисні покриття деревини …..................…….............. |
148 |
11.2.3. Екранування дерев‘яних конструкцій .............……............... |
151 |
11.3. Основи вогнезахисту металів .....................................………....... |
151 |
11.3.1. Легування металів .................................................……........... |
152 |
11.3.2. Вогнезахисні покриття металевих конструкцій ...............… |
152 |
11.3.3. Екранування металевих конструкцій ..................……........... |
153 |
11.4. Основи вогнезахисту полімерних матеріалів ..........…….......... |
155 |
література ..............................................................................….…........... |
160 |
Предметний вказівник .........................................................……............. |
163 |
ВСТУП
Будівництво – це одна з найбільш матеріалоємних галузей народного господарства, що потребує великої кількості матеріалів та виробів. Витрати на матеріали складають біля шістдесяти відсотків номінальної вартості будівельно-монтажних робіт і біля однієї третини капітальних вкладень у народне господарство.
У будівництві використовують різноманітні природні та штучні матеріали. Природні будівельні матеріали добувають у місцях їх утворення – у верхніх шарах земної кулі. У більшості випадків вони можуть бути використані без суттєвої переробки. Прикладом є глина, пісок, гравій, деревина та інші. Порівняно нескладне добування і механічна обробка мають на меті надати матеріалу тільки певних розмірів, форми та стану поверхні.
Штучні будівельні матеріали виготовляють за спеціальною технологією з природної сировини або відходів промисловості, з суміші різних матеріалів. При цьому вихідні складові зазнають фізико-хімічних змін, внаслідок чого утворюється новий матеріал з новими властивостями, відмінними від вихідних.
Ефективність використання будівельних матеріалів залежить, головним чином, від того, наскільки їхня якість відповідає умовам роботи будівель і споруд під час експлуатації. Раціональне використання сировинних, матеріально-технічних і інших видів ресурсів потребує відповідного відношення до матеріальних цінностей, у тому числі і до захисту їх від пожеж.
Високі темпи розвитку народного господарства пов‘язані з концентрацією виробництва, будівництвом великих і складних будов, концентрацією у спорудах значної кількості пожежо– та вибухонебезпечної сировини і готової продукції, запровадженням нових технологічних процесів із вибухо– і пожежонебезпечними виробництвами, а також використанням легких конструкцій з металу та полімерних матеріалів, що мають низьку вогнестійкість.
Використання усіх видів будівельних матеріалів повинно базуватися на знанні їхніх фізико-механічних і хімічних властивостей при нормальних і високих температурах, а також токсичних властивостей. При цьому необхідно знати не тільки міцність і деформативність матеріалів при нагріванні, але і пожежонебезпечні властивості, такі як займистість, теплота займання, температура спалахування, швидкість вигорання і розповсюдження полум‘я по поверхні, здатність до димоутворення та інші. Треба мати на увазі, що деякі матеріали, особливо полімерні, в умовах дії високих температур і при термоокисленні виділяють токсичні гази, що шкідливо впливають на стан організму людини.
Інженер пожежної безпеки на основі глибоких знань властивостей матеріалів, опираючись на закони фізики, хімії, механіки, повинен у кожному конкретному випадку передбачати засоби протипожежного захисту матеріалів і конструкцій.
Питаннями поведінки різноманітних будівельних матеріалів і конструкцій при впливі високих температур займалися такі відомі діячі науки і техніки як О.М.Баратов, Б.В.Грушевський, М.І.Зенков, М.О.Ільїн, О.Ф.Мілованов, М.Я.Ройтман, І.Г.Романенков, О.І.Яковлев та інші. Але тепер у зв'язку зі збільшенням номенклатури і розширенням географії постачання будівельних матеріалів на ринок України та виникненням на ньому нових виробів (особливо це стосується полімерних матеріалів) виникла потреба видання нового навчального посібника для курсантів, студентів, слухачів навчальних закладів пожежно-технічного напрямку та практичних робітників Державної пожежної охорони., в якому узагальнюється попередній досвід і додаються повідомлення про сучасні будівельні матеріали.
У даному посібнику приділяється увага наведенню прикладів таких матеріалів, їх термомеханічних та пожежонебезпечних характеристик. У посібнику у лаконічній формі наведені: основні види та властивості будівельних матеріалів, що частіше застосовуються у будівництві, з викладанням головних показників якості; основні процеси, що мають місце при дії високих температур і вогню на будівельні матеріали та вплив різних факторів на поведінку матеріалів у цих умовах; методи оцінки пожежонебезпечних властивостей матеріалів; способи підвищення пожежної безпеки будівельних матеріалів; основи протипожежного нормування щодо застосування матеріалів у будовах і спорудах.