CC BY
59
Q= p sW a S(Tn-TK),
где p - эмпирический коэффициент (зависит от характера топлива и размеров топки, в нашем случае p = 0,5), sW - поглощательная способность боевой одежды пожарного (справочные данные sW =0,3), Тп - абсолютная температура факела пламени, Тк - абсолютная температура, которую выдерживает одежда пожарного второго уровня защиты (2000С) в течение не менее 240 секунд, S - площадь поверхности одежды пожарного. Проведенный расчет показал увеличение времени устойчивости к воздействию температуры окружающей среды до 200 градусов по Цельсию боевой одежды пожарного 2-го уровня с 240 секунд до 250 секунд при использовании 3 килограммов парафина в качестве фазоменяющего материала. В данных расчетах не принимался во внимание конвективный способ теплообмена и не учитывалась теплоемкость парафина при его нагреве в твердой жидкой фазах.
Список использованной литературы
1. Эккерт Э.Р., Дрейк Р.М. Теория тепло и массообмена. М. - Л. Госэнергоиздат. 1961. - 681 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ,
А ТАКЖЕ ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Е.Ю. Трояк, преподаватель, Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
г. Железногорск
Строительство в любые времена было занятием важным. Со столетиями изменялись архитектурные планы, технологии и, несомненно, строительные материалы. Кроме наличия эстетических свойств, каждый строительный материал обязан быть прочным, долговечным и эффективным. В наши дни этим критериям соответствует силикатные строительные материалы, цемент и гипс.
Безусловно, все конструкции из вышеупомянутых материалов как литых непосредственно на строительной площадке (литые колонны, стены и т.д.), так и изделия, подготовленные заблаговременно (строительные панели, блоки, плиты перекрытия) должны соответствовать требованиям пожарной безопасности. Однако, все усилия по ее обеспечению могут сойти на «нет», если не уделить внимание заделыванию технологических проемов при проведении коммуникаций, швов между плитами перекрытия и т.д. Ведь, как известно, именно через такие участки чаще всего происходит распространение пожара.
Суть лабораторного исследования заключалась в определении прочностных свойств 4 видов строительных растворов и анализа структурного изменения их строения под воздействием различной температуры и времени прогрева. Для этого необходимо было провести 2 эксперимента:
1. испытание образцов строительных растворов, подвергнутых нагреванию, на испытательном гидравлическом прессе ПГМ - 100МГ4;
2. проведение спектрального анализа посредством инфракрасного Фурье-спектрометра ИнфраЛЮМ ФТ-08 фирмы «Люмэкс».
Для проведения экспериментального исследования были выбраны следующие виды строительных растворов:
- раствор алебастра (вода, алебастр);
- штукатурный раствор (1/4 цемента; 3/4 песка; вода);
- асбестоцементный раствор (1/3асбеста; 2/3 цемента; вода);
- и монолитный цементный раствор (цемент, вода).
Температуры, при которых было решено исследовать образцы - 100, 300, 500 и 900 °С, а продолжительность нагрева - 20, 40 и 60 минут. Таким образом, после проведения испытаний, полученные данные должны сформировать «матрицу» по каждому из видов растворов.
За основу формы для заливки образцов была взята поливинилхлоридная водоподводящая труба, внутренний диаметр которой составляет 16 мм. Из нее были изготовлены формы для заливки образцов высотой 45-50 мм.
После чего эти формы были залиты 4 видами строительных растворов, в таком количестве, чтобы обеспечить потребности эксперимента (всего 80 образцов). Их общий вид представлен на рисунке. После чего образцы застывали и набирали прочность в течение 7 суток.
Рис. 1. Общий вид образцов
После подготовки образцов, последовала процедура их нагрева до обозначенных ранее температур. Загрузка в муфельную печь производилась по 4 образца каждого вещества на каждый выбранный градиент температуры, т.е. три для проведения испытания (20, 40, 60 мин.) и по одному для выборочного контроля (повторения) результата (всего 16).
Затем последовали испытания образцов, которые проводились при
помощи малогабаритного гидравлического пресса ПГМ - 100 МГ4. Результаты эксперимента представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Результаты испытания образцов строительных растворов на прочность: а - цементного раствора; б - алебастра; в - штукатурного раствора; г - асбоцемента; д - сравнительная диаграмма прочности образцов на 40 минуте прогрева
Для регистрации ИК-спектров полученных образцов необходима их дополнительная обработка - истирание в порошкообразное состояние. Регистрация ИК-спектров методом МНПВО (многократно нарушенного полного внутреннего отражения) предполагает плотное прилегание образца материала к поверхности кристалла.
После помола материал помещался на поверхность кристалла селенида цинка и сканировался его спектр.
После регистрации ИК-спектров производилась их корректировка и совмещение на одно поле. Результаты данной работы представлены на рисунке 3.
в г
Рис. 3. ИК - спектры исследуемых растворов: а - цементного раствора; б - штукатурного раствора; в - асбоцемента; г - алебастра
Ожидаемое уменьшение пиков, характерных для молекул воды, получить не удалось. Однако, тот факт, что с увеличением температуры происходят структурные изменения в материале образцов подтвержден. Ответ на тот вопрос, какие именно изменения происходят в данных растворах можно дать, проведя дополнительные исследования.
Выводы по работе: Во-первых, прочность всех растворов содержащих в качестве связующего вещества цемент падает (с увеличением температуры) гораздо медленнее, нежели прочность раствора алебастра.
Во-вторых, наибольшими значениями давления разрушения обладают раствор цемента и асбоцемента. Показатели прочности последнего вплотную
приближены к показателям цементного раствора. Однако тот факт, что содержание цемента в данном растворе все-таки ниже, дает некоторое экономическое преимущество асбоцементу. Показатели прочности в этом случае сохраняются за счет волокнистой структуры минерала.
В-третьих, значения давления разрушения образцов алебастра значительно уменьшаются уже при температуре 300 °С, к чему несомненно ведут процессы дегидратации раствора.
В-четвертых, при нагревании растворов, содержащих в качестве связующего вещества цемент, до температуры 900 °С происходят значительные изменения в структуре материала. Об этом свидетельствует изменение интенсивности колебания молекул или групп молекул в диапазоне волновых чисел от 1300 до 600 см-1.
В-пятых, при нагреве образцов алебастра также происходят изменения его структуры, что приводит к перераспределению интенсивности колебания групп молекул в диапазоне от 1250 до 1000 см-1.
Полученная информация будет полезна при выборе материала для заделывания технологических проемов при проведении коммуникаций, швов между плитами перекрытия и т.д.
Список использованной литературы
1. Чешко И.Д. Анализ экспертных версий возникновения пожара / И. Д. Чешко, В.Г. Плотников - СПбФ ФГУ ВНИИПО МЧС России, Кн. 1 - СПб ООО «Типография «Береста», 2010. - 708 с.
2. Осмотр места пожара: Метод. пособ. /И.Д. Чешко, Н.В. Юн, В.Г. Плотников и др. - М.: ВНИИПО, 2004. - 503 с.
3. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 кн.; Кн. 1 / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук. и др. - М.: «Химия», 1990. - 496 с.; кн. 2 /А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук. и др. - М.: «Химия». 1990. - 384 с.
4. Галишев М.А., Кондратьев С.А., Моторыгин Ю.Д., Шарапов С.В., Бельшина Ю.Н., Воронова В.Б., Букин Д.В., Паринова Ю.Г., Пак О.А. Расследование пожаров. Лабораторный практикум: Учеб. пособ. / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2009. - 136 с.
5. ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия [Текст]. - Введ. 2004-09-01. - М.: Изд-во ФГУП ЦПП, 2004. -20 с.
