Организация деятельности пожарной охраны / Terebnyev - Pozharno-profilakticheskaya podgotovka 2007
.pdf35% от первоначальной. Аналогичные результаты получены при испытании бетонов на глиноземистом цементе. При повышении температуры до 100 – 400° С их прочность составляет 65–40% от начальной. При дальнейшем повышении температуры снижение прочности замедляется и остаточная прочность составляет (при нагреве до 800° С) около 35%. Нагревание до 1200° С и выше ведет к значительному увеличению прочности вследствие частичного спекания бетона. На этом основано применение глиноземистого цемента в качестве вяжущего для жаростойких бетонов.
При нагревании цементного камня на глиноземистом цементе до 100–125°С происходит его расширение, за которым начинается усадка, превышающая по величине первоначальное расширение и обусловленная обезвоживанием цементного камня. Усадка разных видов затвердевших глиноземистых цементов достигает 1,5–2% при нагревании их до 800° С. .В случае повторного нагревания затвердевшего глиноземистого цемента происходит только расширение его (до 1 %), а усадки уже не наблюдается.
Таким образом, портландцемент является вяжущим, наиболее пригодным дли изготовления бетонных и железобетонных несущих элементов конструкций, обладающих достаточной огнестойкостью.
Вместе с тем жаростойкость изделий на портландцементе (в условиях длительного воздействия высоких температур) невелика. Для повышения жаростойкости необходимо вводить в цемент тонкомолотые минеральные добавки.
Воздушная известь, используемая в составе комплексных вяжущих (известковокремнеземистых и др.), также пригодна для изготовления силикатобетонных несущих элементов конструкций достаточной огнестойкости. Гипс пригоден только для изготовления гипсобетонных ненесущих (ограждающих) элементов конструкций, обладающих достаточной огнестойкостью по признаку прогрева.
Глиноземистый цемент может быть использован для жаростойких бетонов.
Металлы, применяемые в строительстве
Как известно, все металлы делятся на две большие группы: черные и цветные. Из черных металлов наибольшее применение в строительстве находят стали, из цветных – алюминиевые сплавы.
Сталями называют сплавы железа с углеродом при содержании последнего до 1,7%. По химическому составу стали делятся на два класса:
1)углеродистые, представляющие собой железоуглеродистые сплавы, в состав которых, кроме железа и углерода, входят только нормальные примеси (кремний, марганец, фосфор, сера и кислород);
2)легированные, являющиеся железоуглеродистыми сплавами, в состав которых для улучшения их свойств специально вводятся легирующие элементы (никель, хром, алюминий, ванадий, вольфрам, титан и др.). Эти стали в зависимости от количества легирующих элементов делятся, в свою очередь, на две группы: низколегированные и высоколегированные. В строительстве преимущественно используются низколегированные стали с содержанием легирующих добавок до 5%.
В зависимости от содержания углерода стали делятся на мягкие (с содержанием углерода до 0,3%), средней твердости (с содержанием углерода 0,3–0,6 %), твердые (с содержанием углерода более 0,6%).
По применению стали подразделяются на конструкционные (мягкие и средней твердости) и инструментальные (твердые). Конструкционные стали используются для изготовления различных строительных конструкций и деталей машин, а инструментальные – для изготовления инструмента.
Углеродистые конструкционные стали по механическим свойствам делятся на 8 марок: от Ст. 0 до Ст. 7. Марки стали устанавливаются по значениям предела прочности при растяжении и относительного удлинения.
Стали марок Ст. 1 и Ст. 2 характеризуются высокой пластичностью и применяются для изготовления заклепок, резервуаров, трубопроводов и т.п.
Основными строительными сталями являются стали Ст. 3 и Ст. 5, из которых изготовляют несущие металлические конструкции и арматуру для железобетона. Эти стали обладают хорошей пластичностью, хорошо свариваются и обрабатываются. Из сталей Ст. 4 и Ст. 5 изготавливают болты, шурупы, рессоры и т. д. Стали марок Ст. 6 и Ст. 7 идут на изготовление валов, осей и других деталей машин.
Значения потери прочности сталей в горячем состоянии и после охлаждения весьма различны. Это объясняется тем, что сталь, будучи нагретой до определенной температуры и затем подвергнутая постепенному охлаждению, в той или иной мере восстанавливает свои прочностные свойства. Можно считать, что горячекатаные стали Ст. 3 и Ст. 5, а также низколегированная 25Г2С восстанавливают при охлаждении свои прочностные свойства полностью.
В горячем состоянии предел текучести Ст. 3 и Ст. 5 непрерывно снижается, также как пределы прочности и текучести холоднотянутых сталей. Предел текучести низколегированных сталей 25Г2С и 30ХГ2С при нагревании до 350–400° С, наоборот, несколько повышается, после чего происходит его непрерывное снижение.
Стали высокопрочные холоднотянутые, упрочненные наклепом, показывают наибольшее снижение прочности при нагревании. Состояние наклепа в таких сталях теряется при нагреве их до 300– 350° С и выше.
При нагреве наклепанного металла до температуры менее 300° С в нем снимаются только внутренние напряжения, образовавшиеся в результате наклепа. Поэтому прочность металла сохраняется или даже несколько возрастает. Нагрев же выше 300– 350° С связан уже с явлением рекристаллизации стали и вследствие этого с повышением ее пластичности, сопровождаемым снижением прочности и увеличением деформации ползучести.
Критической температурой, соответствующей началу необратимой потери прочности, для холоднотянутой высокопрочной стали класса В-II является 300–350°С (в зависимости от степени наклепа); для холоднотянутой обыкновенной стали класса B-I–400° С, для горячекатаной стали класса A-III (Ст. 25Г2С) = 600° С.
Алюминий – самый распространенный металл. В земной коре содержится окало 8% алюминия и 5% железа.
Алюминий - один из самых легких металлов; удельный вес его 2,7 Г/см3. Температура плавления 660° С.
Алюминий обладает высокой стойкостью против коррозии: легко окисляется кислородом воздуха, образуя тонкую плотную пленку окиси алюминия, предохраняющую металл от дальнейшего окисления.
К числу недостатков относится высокая чувствительность к нагреву, обусловливающая сложность выполнения сварных соединений и пониженную огнестойкость элементов строительных конструкций из-за интенсивного снижения прочности при нагревании.
Огнестойкость строительных алюминиевых конструкций характеризуются пониженной (по сравнению со стальными) температурой плавления.
Растворы, бетоны и железобетон
Строительными растворами называются искусственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания смеси из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка).
Строительные растворы предназначаются для заполнения швов и связывания кускового или штучного материала в каменной кладке, для изготовления декоративных и защитных штукатурок, а также для элементов сборного домостроения (блоки, панели и пр.).
По виду вяжущего растворы подразделяются на цементные, известковые, гипсовые, смешанные и др. По назначению растворы делятся на кладочные и штукатурные.
При температурах выше 300° происходит усадка цементного камня, а так как зерна кварцевого песка расширяется, то в растворе возникают дополнительные напряжения, приводящие к образованию трещин. Особенно сильное образование трещин наблюдается
после прогревания цементно-песчаного раствора до температур 600°С и выше и последующего охлаждения на воздухе.
Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые в результате формования и затвердевания бетонных смесей, состоящих из вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных, заранее рассчитанных соотношениях.
Бетон – один из важнейших материалов, широко применяемых в современном строительстве. Из бетона сравнительно легко изготавливаются самые разнообразные по форме и размерам строительные конструкции, причем использование сборных бетонных и железобетонных конструкций, собираемых из отдельных элементов заводского изготовления, позволяет повысить их качество и вести строительство индустриальными методами с повышением производительности труда и снижением затрат.
Введение в бетон стальной арматуры позволило получить материал с высокой прочностью, как на сжатие, так и на растяжение. Арматуру располагают в бетоне так, чтобы возникающие в железобетоне растягивающие усилия воспринимались арматурой, а сжимающие усилия - бетоном.
Совместная работа бетона и стальной арматуры в железобетоне обеспечивается тем,
что
а) между бетоном и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, препятствующие скольжению арматуры в бетоне, в результате чего при возникновении напряжений в железобетонной конструкции оба материала работают совместно. Величина сцепления определяется клеящей способностью цементного раствора и трением стального стержня о бетон, возникающим при деформациях стержня под нагрузкой. Усадка бетона и неровности поверхности стержней увеличивают трение между бетоном и арматурой;
б) коэффициенты температурного расширения стали и бетона незначительно отличаются друг от друга, поэтому возникающие при изменении температуры усилия, стремящиеся сдвинуть арматуру по отношению к бетону, меньше силы сцепления между ними, благодаря чему монолитность железобетона не нарушается;
в) бетон «надежно защищает стальную арматуру от коррозии. В обычном железобетоне под действием эксплуатационных нагрузок возможно образование трещин изза низкой предельной растяжимости бетона. Этот существенный недостаток обычного железобетона ограничивает применение его в конструкциях, в которых по условиям эксплуатации недопустимо появление трещин, например, в трубах, резервуарах и др. Кроме того, в обычном железобетоне трещины раскрываются задолго до разрушения, что делает нецелесообразным применение высокопрочных бетонов и сталей. Поэтому, кроме обычного железобетона, применяется напряженно-армированный железобетон.
Кратковременное нагревание растворов и бетонов (до 4 ч) оказывает решающее влияние на их прочность. Увеличение времени прогревания при постоянной температуре не оказывает существенного влияния на снижение прочности. При температуре 650– 700° С прочность растворов и бетонов снижается вдвое, при 900° С в горячем состоянии прочность снижается в 5–6 pаз, а в охлажденном – до нуля.
Несколько по-иному ведут себя при нагревании бетоны, находящиеся под нагрузкой. Интенсивность снижения прочности напряженного бетона (Rсж = 0,3 Rпр) при нагревании до 500–600° С примерно на 20–30% меньше, чем снижение прочности ненапряженного бетона. Это происходит из-за того, что обжатие бетона при нагреве препятствует свободному развитию деформаций и раскрытию трещин в бетоне, что замедляет процесс его разрушения.
Бетон на известняковом заполнителе при нагревании показывает менее интенсивное снижение прочности по сравнению со снижением прочности бетонов на граните и других заполнителях, содержащих кварц.
Деформативность растворов и бетонов в значительно большей степени, чем прочность, зависит от температуры и времени их прогрева. Керамзитобетон и, по-видимому, бетоны на других пористых заполнителях имеют большую величину сцепления с арматурой периодического профиля, чем тяжелый бетон.
Тяжелые бетоны и различные виды легких бетонов при эксплуатационной влажности обладают примерно одинаковой интенсивностью прогрева во время пожара, а потому огнестойкость конструкций из таких бетонов по признаку прогрева одна и та же. Повышенная огнестойкость элементов конструкций из легких бетонов может наблюдаться из-за более высокой влажности таких бетонов.
Ячеистые бетоны и бетоны с легкими заполнителями и поризованным цементным камнем обладают пониженной интенсивностью прогрева при пожаре (примерно на 30% меньше, чем интенсивность прогрева тяжелого бетона), а потому изготовленные из них конструкции имеют повышенную (на 30%) огнестойкость по сравнению с огнестойкостью аналогичных конструкций из тяжелого бетона.
Наиболее стойкими при кратковременном и длительном воздействии высоких температур являются жаростойкие и огнеупорные бетоны, составы которых подбираются с учетом предъявляемых к ним требований.
Искусственные каменные материалы и изделия
В строительстве широко используются бесцементные изделия с применением в качестве вяжущих извести, гипса и др. Из них наибольшее значение приобрели автоклавные силикатные изделия, изготовляемые на основе известково-кремнеземистых, известковошлаковых и известково-зольных вяжущих. Эти вяжущие получают совместным измельчанием извести, кварцевых песков, шлаков и зол.
Силикатный кирпич
Основной вид силикатного кирпича – известково-песчаный, хотя при замене кварцевого песка гранулированным доменным шлакам или золой могут быть получены соответственно известково-шлаковый и известково-зольный кирпич.
Прочность силикатного кирпича зависит от температуры: при 100° С она снижается, при 300° С возрастает, при температуре выше 600° С снова неуклонно снижается; при 700° С снижается вдвое, при 900° С – в 5 раз. При 700° С и выше образуются трещины, видимые невооруженным глазом. Охлаждение силикатного кирпича проточной холодной водой вызывает большее снижение прочности, чем охлаждение на воздухе (примерно на ,20%).
Для решения вопроса о возможности использования силикатного кирпича для кладки печей, дымоходов и дымовых труб, кроме исследования прочности при длительном воздействии высоких температур, необходимо знать, как воздействуют на него такие химические реагенты, как SO2, СО и др. Можно использовать силикатный кирпич для кладки верхних частей дымоходов, где температура заведомо ниже 500° С.
Приведенные данные об изменении прочности силикатного кирпича в зависимости от кратковременного воздействия высоких температур могут быть положены в основу оценки огнестойкости конструкций из силикатобетона, так как физико-химическая природа их одинакова.
Огневые испытания силикатобетонных плит показывают, что конструкции с влажностью бетона более 2% и объемным весом более 1700 кг/м3 при огневом воздействии обрушаются преждевременно из-за взрывообразного разрушения бетона. Если же силикатобетонные конструкции (например, колонны) предварительно высушить при 100– 200° С, то в процессе огневого воздействия наблюдается обычный характер разрушения, свойственный колоннам из тяжелого бетона на портландцементе (раздробление бетона ядровой части сечения). В момент наступления предела огнестойкости такой колонны рабочая нагрузка воспринимается нагретой арматурой и ядром сечения бетона.
Приведенные данные говорят о там, что силикатобетонные колонны могут при соответствующих условиях обладать достаточно высокой огнестойкостью, не уступающей огнестойкости колонн из обычного (тяжелого) бетона на портландцементе.
Гипсовые и гипсобетонные изделия
Изделия из строительного гипса делятся на гипсовые и гипсобетонные. Гипсовыми называются изделия, изготавливаемые из гипсового теста. Для улучшения свойств изделий в
гипсовое тесто вводят в небольшом количестве волокнистые или тонкомолотые минеральные и органические наполнители.
Гипсобетонные изделия изготавливают из растворной или бетонной смесей с применением пористых заполнителей - минеральных (топливные и доменные шлаки, ракушечники, туф и др.) и органических (опилки, сечка из древесной шерсти, камыш, бумажная макулатура и др.)
Гипсобетонные плиты и панели предназначены для устройства самонесущих перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях. Листы для обшивки стен состоят из тонкого слоя затвердевшего гипса, покрытого с обеих сторон картоном и прочно с ним соединенного.
При нагреве до 300° С и выше на поверхности гипсовых изделий образуется много трещин, нарушающих сплошность и обусловливающих возможность обрушения теплоизоляционного слоя. Поэтому следует особо тщательно крепить теплоизоляцию к поверхностям защищаемых элементов конструкций, разрабатывая для этого специальные меры крепления.
Асбестоцементные материалы и изделия
Асбестоцементными называются материалы и изделия, получаемые в результате формования и последующего затвердевания смесей, состоящих из портландцемента, асбеста и воды.
По назначению асбестоцементные изделия бывают в виде плоских кровельных плиток (шифера), профилированных листов для кровли и обшивки стен, листов облицовочных плоских, подоконных досок, плит полых утепленных, вентиляционных коробов, труб и муфт. Кроме того, из плоских асбестоцементных листов собирают объемные элементы (сантехкабины).
Поведение асбестоцемента при нагревании определяется поведением цементного камня и асбеста. Кроме того, на специфический характер поведения и свойств асбестоцемента оказывает влияние анизотропность его структуры, обусловленная способом его формования на круглосеточных листоформовочных машинах. В результате послойной навивки на форматный барабан асбестоцементных пленок изделия из асбестоцемента по толщине имеют выраженную слоистость. Прочность сцепления между слоями значительно ниже, чем прочность материала в каждом слое. Так, предел прочности при растяжении перпендикулярно слоям оказывается в 10 раз меньшим, чем при разрыве вдоль этих слоев. Это определяет специфический характер разрушения асбестоцемента при действии высоких температур (материал расслаивается).
Наконец, специфика поведения асбестоцемента при нагревании определяется его повышенной влажностью. Воздушно-сухой асбестоцемент обычно содержит 8–11% гигроскопической влаги. Эта влага испаряется в условиях воздействия повышенных температур, обусловливая тем самым взрывной характер разрушения асбестоцемента.
Прочность асбестоцемента при нагревании до 100–150° С с последующим охлаждением возрастает на 15–20% в связи с испарением адсорбционной влаги. При нагревании до 400° С и воздушном охлаждении прочность асбестоцемента необратимо снижается в связи с потерей части кристаллизационной (гидратной) воды. Нагревание до более высоких температур привходит к все возрастающим потерям прочности асбестоцемента. Так, нагревание до 500° С снижает предел прочности изделий при изгибе на 50%, до 600°С – на 65% и до 800° С – на 85%.
При быстром нагревании и охлаждении асбестоцементные изделия расслаиваются и растрескиваются с взрывом и хлопками в результате высокого давления водяного пара, образующегося в порах материала.
Керамические материалы и изделия
Керамическими называются материалы и изделия, получаемые формованием из глин с последующим их обжигом. Процесс производства керамических изделий состоит из
следующих операций: добыча глины и доставка ее на завод; подготовка глиняной массы к формованию; формование изделий; сушка; обжиг.
Все керамические материалы и изделия в зависимости от пористости делится на две большие группы: пористые (с водопоглощением более 5%) и плотные (с водопоглощением менее 5%).
По назначению керамические материалы и изделии подразделяются на стеновые материалы, кирпич и камни специального назначения, огнеупорные, теплоизоляционные, санитарно-технические, облицовочные материалы, материалы для полов, кровельные материалы и материалы для перекрытий, заполнители для легкого бетона (керамзитовый гравий) и др.
Керамические материалы и изделия в условиях пожара ведут себя наиболее благоприятно по сравнению с необожженными материалами и изделиями, получаемыми на основе различных вяжущих (гипса, цемента и др.).
Пористые керамические материалы (кирпич глиняный обыкновенный и др.), получаемые обжигом, не доводимым до спекания, в условиях пожара могут подвергаться повторному воздействию умеренно высоких температур. Поэтому следует ожидать дополнительной усадки изделий, приводящей к повышению их плотности. При этом может наблюдаться даже некоторое упрочнение изделий.
Полагая, что возможное упрочнение кирпича при пожаре скажется на некотором увеличении запаса прочности кладки, считают, что предел прочности и модуль упругости нагретой кладки из обыкновенного глиняного кирпича остаются такими же, какими они были три нормальной температуре.
Воздействие высоких температур при пожаре на плотные керамические изделия, обжиг которых ведется при температурах до 1300° С, практически не оказывает какого-либо вредного влияния, так как температуры на пожаре не превышают температур обжига.
Теплоизоляционные материалы и изделия
Теплоизоляционные называются материалы и изделия, применяемые в жилых, производственных и других зданиях, а также в тепловых установках, трубопроводах и камерах холодильников с целью уменьшения теплообмена с окружающей средой. Они характеризуются пористой структурой и в связи с этим – малым объемным весом и небольшим коэффициентом теплопроводности.
Применение теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину ограждающих конструкций, снизить вес сооружений, уменьшить расход строительных материалов, транспортные расходы, снизить расход топлива на отопление зданий и технологические нужды.
Теплоизоляционные материалы в зависимости от исходного сырья делятся на две группы: органические, состоящие из различных растительных волокон или из поризованной пластмассы; неорганические, получаемые на основе минерального сырья – горных пород, шлаков, асбеста, стекла и др.
Некоторые теплоизоляционные материалы состоят из органических и неорганических компонентов (фибролит, гипсоволокнистые и минераловатные плиты).
По внешнему виду, теплоизолящиовные материалы бывают сыпучие (применяемые иногда с добавками различных вяжущих веществ), а также в виде изделий: плит, матов, листов, рулонов, скорлуп и пр.
Органические теплоизоляционные материалы
Эти материалы вырабатывают из различного растительного сырья и отходов: древесных стружек, горбыля, опилок, костры, камыша, соломы, торфа, очесов льна, конопли и др.
Торфоплиты
Сырьем для их производства служит молодой, еще не перегнивший полностью и не используемый в качестве топлива мох-сфагнум, залетающий на поверхности торфяных болот. Плиты получают прессованием расщепленных торфяных волокон и их термической
обработкой при температуре 120–150° С. Вяжущего материала для скрепления волокон торфа не требуется, так как при высокой температуре содержащиеся в торфе коллоидальные вещества склеивают волокна торфа и переходят в нерастворимую форму, что повышает водостойкость плит.
Плиты изготовляют мокрым и сухим способами. Торфоплиты сгораемы, горят открытым пламенем и интенсивно тлеют, что затрудняет локализацию пожара. При определенных условиях способны к самовозгоранию. С целью защиты от возгорания и увлажнения плиты необходимо оштукатуривать. В связи с появлением новых более эффективных теплоизоляционных материалов производство торфоплит сокращается.
Древесноволокнистые и древесностружечные плиты
Их получают из отходов древесины (горбыля, рейки, стружек и др.). Состоят они из переплетенных волокон древесины или стружки, проклеенных эмульсиями (парафиновой и др.) или синтетическими смолами (мочевиноформальдегидной и др.).
Плиты сгораемы. Из всех древесноволокнистых и древесностружечных плит изоляционные плиты наиболее пожароопасны, так как способны загораться от незначительного по мощности теплового источника и горят не только на открытом воздухе, но и под слоем штукатурки или другого облицовочного материала вследствие высокой пористости, способствующей образованию избытка воздуха, в результате чего происходит интенсивное горение.
Строительный войлок
Изготавливается из низших сортов шерсти с добавлением льняной пакли и крахмала. Используются отходы шерстяного, мехового я других производств. После валки войлок имеет вид полотнищ толщиной 12 мм. Материал сгораемый; чаще всего не горит открытым пламенем, а интенсивно тлеет, издавая удушливый запах. Понижение горючести войлока достигается пропиткой его глиняным раствором. В этом случае он относится уже к трудносгораемым материалам, однако происходит увеличение его объемного веса и повышение теплопроводности.
Войлок используют для утепления стен и потолков под штукатуркой, которая наносится по драни; наружных дверей; оконных и дверных коробок и т.п.
Пропитанный глиняным растворам войлок применяют для огнезащиты деревянных полотнищ дверей, обиваемых по войлоку листовой сталью. Такие двери используют в качестве противопожарных для защиты проемов в противопожарных стенах и преградах.
Пакля
Представляет собой спутанные волокна – отходы при мятье и трепании льна, конопли и др. Она применяется для конопачения бревенчатых стен, оконных и дверных коробок и пр.
Камышит и соломит
Представляют собой спрессованные и прошитые проволокой прямоугольные плиты из камыша или соломы, уложенных правильными рядами. Прошивка проволокой стеблей камыша и соломы производится, в процессе прессования.
Соломит делают из соломы различных хлебных злаков (спелой, здоровой и сухой) с обязательным антисептированием ее. Для защиты от возгорания, гниения и грызунов плиты оштукатуривают с обеих сторон. Применяют для заполнения стен и перекрытий в каркасных зданиях, для устройства перегородок, для теплоизоляции ограждающих конструкций.
Фибролит
Представляет собой спрессованные и затвердевшие плиты из древесных стружек, шерсти или костры, связанных каустическим магнезитом (магнезиальный фибролит) или портландцементом (цементный фибролит).
Производство магнезиального фибролита состоит из следующих операций: приготовление раствора хлористого магния; смешивание порошка магнезита с раствором; приготовление фибролитовой смеси, прессование, твердение и сушка.
В зависимости от объемного веса и прочности при изгибе различают фибролит теплоизоляционный, применяемый для тепловой изоляции частей зданий, и конструктивно-
теплоизоляционный, предназначенный для заполнения каркаса стен, перегородок и перекрытий. Фибролит – трудносгораемый материал.
Неорганические теплоизоляционные материалы Вулканический пепел, песок, пемза, туф
Это – ––пористые горные породы. Используются в качестве заполнителей для легких бетонов и активных гидравлических добавок к цементам. Находит применение в качестве теплоизоляционных засыпок и набивок, а также в виде плит, блоков и других изделий для теплоизоляции жилых, общественных и промышленных зданий. Свойства этих пород (в зависимости от плотности) изменяются в широком диапазоне. Эти породы применяются и для изоляции горячих поверхностей, имеющих температуру до 1300° С.
Материалы на основе асбеста
Асбестовые теплоизоляционные материалы служат для изоляции горячих поверхностей: котлов, трубопроводов и др. Они изготовляются из асбеста и наполнителя с небольшой добавкой склеивающих веществ (крахмала) или из смесей асбеста с минеральными вяжущими веществами. К первой группе относятся асбестовый картон и асбестовая бумага, ко второй – асбестотрепельные, асбестомагнезиальные и асбестоцементные теплоизоляционные материалы.
Асбестовый картон – листовой материал, состоящий из асбеста (65%), каолина (30%) и крахмала (5%). Технологический процесс получения асбестового картона включает распушку асбеста, смешивание его с каолином, крахмалом и водой, формование и прессование картона, сушку, обрезку листов. Предельная температура применения асбестового картона 600° С. При более высокой температуре он теряет прочность и становится хрупким.
Асбестовый картон используется в качестве огнезащитного и электроизоляционного материала, а также для уплотнения соединений в различных коммуникациях. Как теплоизоляционный материал он является недостаточно эффективным. Применяется для защиты противопожарных деревянных дверей, для экранирования отступок и разделок отопительных печей.
Асбестовая бумага представляет собой листовой или рулонный материал толщиной от 0,3 до 1,5 мм. Изготовляется из асбеста и крахмала. Количество последнего составляет до 5% от веса асбеста. Свойства асбестовой бумаги аналогичны свойствам асбестового картона. Предельная температура 500° С. Бумага применяется для теплоизоляционных и уплотнительных прокладок.
Асбестотрепельные материалы состоят из асбеста и трепела или диатомита. К ним относятся асбозурит и асботермит.
Асбозурит состоит из порошковой смеси трепела или диатомита с распушенным асбестом. Количество последнего составляет около 15%. Технология получения асбозурита: сушка и измельчение трепела (диатомита), распушка асбеста и смешивание обоих компонентов.
Предельная температура 600° С. Асбозурит затворяют водой и в виде пасты наносят на изолируемые поверхности промышленного оборудования и трубопроводов.
Асботермит состоит из смеси 10–15% асбеста, 15–20% трепела или диатомита и 70% асбошиферных отходов. Предельная температура 600° С. Применяется там же, где и асбозурит.
Асбестодоломитовые материалы состоят из смеси 16% распушенного асбеста и 85% углекислых солей магния и кальция. Применяются в виде мастик, затворенных водой, и формованных изделий заводского изготовления (плиты, скорлупы, сегменты).
Совелит асбестодоломитовый – теплоизоляционный материал. Для его изготовления используют доломит и асбест. Предельная температура 500° С. Совелит применяется для теплоизоляции оборудования, трубопроводов, противопожарных занавесов.
Асбестоизвестково-трепельные материалы. Чаще всего используется вулканит, представляющий собой теплоизоляционный материал, получаемый формованием и автоклавной обработкой смеси асбеста (20%), извести (20%) и трепела или диатомита (60%).
Вулканитовые плиты имеют такие же размеры, как и совелитовые. Предельная температура применения 600° С.
Материалы на основе вспученного перлита
В результате термической обработки дробленых водосодержащих вулканических горных пород (перлита, обсидиана) получают вспученный перлитовый песок и щебень, применяемые в качестве заполнителей в бетонах и растворах, а также для теплоизоляционных засыпок. На основе вспученного перлитового песка и связующих изготавливают перлитоцементные, перлитотрепельные, керамоперлитовые и др. изделия.
Перлитовые изделия на цементной связке используют для теплоизоляции промышленного оборудования, трубопроводов, а также для изоляции противопожарный дверей. Предельная температура 600° С.
Перлитотрепельные изделия изготавливают из вспученного перлитового песка, трепела или диатомита и выгорающих добавок (древесных опилок). Свойства изделий аналогичны свойствам перлитоцементных изделий. Область применения та же, что и перлитоцементных изделий. Температурный предел 900° С.
Керамоперлитовые изделия состоят из вспученного перлитового песка на керамической связке. Состав массы в расчете на сухое вещество: перлитовый песок – 90%, пластичная огнеупорная глина–10%.
Изделия применяются для теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов с высокой температурой теплоносителя. Предельная температура 900° С.
Вермикулитовые изделия
Вспученный вермикулит (зонолит) получается в результате обжига горных пород (вермикулита), содержащих химически связанную воду. Так же, как и перлит, он используется в качестве заполнителей в бетонах и растворах и для теплоизоляционных засыпок. Кроме того, он применяется как наполнитель в огнезащитных красках и составах. Предельная температура 1100° С.
Вермикулит имеет высокопористое пластинчатое строение. Обожженный вермикулит является исходным сырьем для изготовления формованных изделий на различных связующих с добавками асбеста, минеральной ваты и стеклянного волокна.
Асбовермикулитовые изделия. Изготавливаются в виде скорлуп и плит размерами 1,0x0,5 м и толщиной 30, 40 и 50 мм. Состав изделий: вермикулит – 70%, асбест–16%, бентонитовая глина – 10%, крахмал – 4%. Предельная температура 600° С. Плиты, кроме теплоизоляции оборудования, используются при изготовлении противопожарных дверей.
Вермикулитовая противопожарная изоляция (ВПИ) изготавливается в виде плит из обожженного вермикулита, распушенного асбеста и связующих. Предельная температура 1000° С. Применяется как противопожарная изоляция для судовых помещений.
Вермикулито-перлитовые изделия состоят из вермикулита (40%), перлита (40%) и вяжущих материалов (20%). Предельная температура 900° С.
Диатомитовые изделия
Готовят из диатомита с выгорающими добавками (древесными опилками) путем смешения массы, формования изделий, сушки и обжига. Предельная температура 900° С.
Диатомитовые изделия применяются для тепловой изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, сушилок, печей и дымовых труб.
Керамические изделия
К керамическим теплоизоляционным материалам принадлежит пенокералит. Предельная температура 1000° С.
Минераловатные изделия
Изготавливаются на основе минеральной ваты и различных связующих. В зависимости от вида и количества связующего они могут быть несгораемыми, трудносгораемыми и сгораемыми.
Минеральная вата представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из тончайших стекловидных волокон, получаемых путем распыления жидкого расплава шихты из горных пород, из металлургических и топливных шлаков или иных силикатных материалов. При получении минеральной ваты из шлаковых расплавов ее называют шлаковой ватой.
Используется в виде засыпок и набивок. Предельная температура 600° С. Минераловатные плиты изготавливаются из минеральной ваты с добавкой
различных вяжущих веществ (фенолформальдегидной смолы, битума, глины и др.). Плиты выпускаются жесткими, полужесткими и мягкими. Предельная температура 200° С.
Минераловатные плиты при содержании полимерных связующих до 6% (по весу) относятся к несгораемым, от 7 до 15% – к трудносгораемым, более 15% – к сгораемым. Минераловатные плиты на глиняной связке несгораемы и могут быть использованы при изготовлении противопожарных дверей.
Акмигран – акустические плиты из минеральной гранулированной ваты. Имеют следующий состав: минеральная вата – 65%, бентонитовая глина –. 20%, крахмал – 12%, парафин – 2%, бура – 1%. Акмигран трудносгораем. Применяется также как отделочный материал (для подвесных потолков). Аналогичным материалом является акминит.
Стеклянные изделия
Получают их из боя обычного силикатного щелочного или бесщелочного стекла, а также из специально сваренного стекла. Из расплавленной стекольной шихты получают стекловолокно, а на основе его изготовляют различные изделия. С введением в стекломассу газообразующих добавок получают вспененное стекло.
Стеклянная вата представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из беспорядочно расположенных гибких стеклянных волокон, полученных путем вытягивания из расплавленного стекла или из штапельных волокон, которые в свою очередь получаются путем раздува стекломассы. Эти волокна имеют значительно большую длину, чем волокна минеральной ваты, и отличаются большой прочностью, химической стоимостью и небольшой теплопроводностью. Предельная температура 450° С.
Стеклянную вату используют главным образом в виде матов, покрытых с обеих сторон коркой из тонкого слоя стеклянного волокна, проклеенного декстрином или другим клеем. Маты прошивают кручеными нитями из стекловолокна. Стекловата используется для изоляции трубопроводов и промышленного оборудования.
Пеностекло – материал, состоящий из стекла, имеющего пористую (ячеистую) структуру. Его получают спеканием смеси стекольного порошка с газообразователем с последующим отжигом и охлаждением. Основным сырьем для получения пеностекла служат отходы производства листового стекла. В качестве газообразующих добавок применяют кокс, известняк и др. в количестве 2–3% (по весу). Предельная температура для обычного стекла – 300° С, для бесщелочного – 800° С.
Ячеистый бетон
Представляет собой искусственный каменный материал с равномерно распределенными в нем замкнутыми воздушными ячейками (порами). Изготавливается путем смешения цементного теста или раствора с заранее заготовленной пеной устойчивой структуры (пенобетон) или посредством введения в смесь газообразующих добавок, обусловливающих выделение газов (газобетон). При замене портландцемента известью получают соответственно пеносиликат и газосиликат.
Ячеистый бетон используется для тепловой изоляции строительных конструкций, а также для тепловых сетей и энергетического оборудования. Предельная температура 400° С.
Итак, наиболее эффективными теплоизоляционными материалами в условиях воздействия высоких температур являются материалы на основе вспученных перлита и