CC BY
82
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛИКАТНЫХ БЛОКОВ ДЛЯ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ПРОЦЕССА ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОЖАРА
О.Г. Горовых, профессор, к.т.н., доцент, А.В. Волосач, старший преподаватель, магистр, Институт переподготовки и повышения квалификации МЧС
Республики Беларусь, пос. Светлая Роща
Внедрение в практику экспертов и дознавателей новых методов, методик и технических средств, которые можно применять как при осмотре места пожара, путей развития горения, анализе версий возникновения пожара, так и при исследовании отобранных на пожаре вещественных доказательств, является той задачей, которая все также остается актуальной.
Качественно проведенное расследование преступлений, связанных с пожарами, дает возможность выявить объективные причины пожара, и причастных к этому виновных лиц, что может стать одним из главных способов профилактики пожаров - неотвратимость установления истины и наказания нарушителя правил пожарной безопасности.
Проблемы, возникающие при расследовании пожаров, обусловлены не только трудностями интерпретации известных закономерностей возникновения и развития процессов горения, но и отсутствием широко спектра взаимоперекрывающих и подтверждающих методов анализа и исследования различных объектов, несущих информацию о развитии пожара.
Рынок строительных материалов постоянно расширяется. Закономерности изменения свойств этих новых материалов при различной температуре, которые могут восстановить картину пожара, указать на область наибольших температур и тем самым выявить очаг пожара требуют всестороннего исследования и анализа. Силикатные блоки - это один из таких материалов, которые стали широко применяться в гражданском строительстве. В настоящее время годовой объем производства ячеисто-бетонных изделий
3 3
находится в пределах 50-60 млн. м . Блоки плотностью от 500 и 600-700 кг/м применяются как основной стеновой материал в малоэтажном или монолитном строительстве Республики Беларусь. Свойства изделий из силикатного бетона аналогичны свойствам изделий из цементного бетона по таким показателям как: предел прочности при осевом сжатии; предел прочности при осевом растяжении; предел прочности на растяжение при изгибе; морозостойкость; водонепроницаемость; средняя плотность. В то же время в работах известных специалистов [1-3], занимающихся расследованием пожаров не отражены методики исследования такого материала как силикатные блоки и не предлагается проводить исследования силикатных блоков аналогично исследования конструкций из железобетона.
Силикатные блоки это изделия автоклавного твердения, представляющие собой искусственные строительные конгломераты на основе известково-кремнеземистого (силикатного) камня, синтезируемого в процессе автоклавной
обработки под действием пара при повышенной температуры (174,5-187,1 °С) и высоком давлении (от 8 до 12 атм.) [4], в результате которой образуются гидросиликаты кальция. Одним из основных компонентов сырьевой смеси, из которой формуются изделия, служит гидроксид кальция Са(ОН)2 (гашеная известь), которая обладает большой химической активностью к кремнезему при термовлажностной обработке. Вторым основным компонентом сырьевой смеси является кварцевый песок или другие минеральные вещества, содержащие кремнезем ЗЮ2, например, шлаки, золы ТЭЦ. В качестве дополнительных компонентов вводят также заполнители: немолотый кварцевый песок, шлак, керамзит, вспученный перлит и т.п. Сферические поры диаметром 1-3 миллиметра в газосиликатном бетоне образуются в результате реакции между известью и алюминием, в результате которой образуется водород.
Са(ОН)2 +А1 = СаАЮ2 + Н2 Т
При нахождении газосиликатного блока на открытом воздухе постепенно протекает реакция между гидроксидом кальция диоксидом углерода воздуха по схеме:
Са(ОН)2 + СаС02 = СаС03 + Н20
Наличие в газосиликатном материале карбоната кальция дает надежды на то, что при воздействии высоких температур будет протекать разложение карбонатов, которое можно будет зафиксировать инструментально и соотнести с соответствующей температурой.
Для определения изменения физико-химических характеристик газосиликатных блоков при температурном воздействии (соответствующим условиям пожара) и выявления возможных закономерностей изменения этих свойств у газосиликатных блоков, производства Республики Беларусь, а также возможности использования методик, разработанных для проведения пожарно-технической экспертизы бетонных изделий, были проведены исследования. Силикатные блоки изготавливали одинаковых размеров 50х200х150 мм. В холодную муфельную печь, имеющую температуру окружающей среды, помещали газосиликатный блок, предварительно измерив, время прохождения ультразвука по всем четырем сторонам блока, и прогревали до заданной температуры. Поэтому время предварительного нагрева, до выхода на температуру испытания, для каждого образца была своя и изменялась в интервале от 12 мин. до 47 мин. При температуре испытания выдерживали газосиликатный блок точно 20 минут, извлекали блок из печи. Охлаждение газосиликатных блоков проводили, без дополнительного обдува. При достижении газосиликатным блоком температуры окружающей среды проводились повторные замеры времени прохождения ультразвука с помощью ультразвукового тестера «Ультратерм-1», предназначенного для исследования железобетонных конструкций, и рекомендуемого к использованию при проведении пожарно-технической экспертизы.
Результаты проведенных измерений (средняя величина из 8 опытов) представлены в таблице.
Таблица
Изменение времени прохождения ультразвука через образцы из газосиликатного блока после термической обработки_
Температ ура нагрева, 1;, °С Время прохождения ультразвуковой волны по поверхности образца Абсолютное изменение времени прохождения ультразвука, т, с Относительное изменение времени прохождения ультразвука, т, с, %
до термической обработки, т, с после термической обработки, т, с
400 184,0 253,6 69,6 37,8
500 104,5 160,1 55,6 53,2
600 122,3 201,9 79,6 65,1
700 109,8 202,3 92,5 84,3
800 153,6 245,9 92,3 60,0
900 143,3 255,4 112,1 78,3
1000 148,0 295,8 147,8 99,8
Из представленных в таблице результатов видно, что:
а) время прохождения ультразвуковой волны на всех без исключения образцах после термического воздействия повысилось по сравнению с исходным временем;
б) абсолютное повышение времени прохождения ультразвуковой волны планомерно повышается с увеличением температуры;
в) исходная величина времени прохождения ультразвука по поверхности газосиликатного блока, не подвергшегося термическому воздействию колеблется в широком интервале, от 104,5 С до 184 С, что достигает 43 %;
г) относительное изменение времени прохождения ультразвуковой волны по поверхности газосиликатного блока от температуры 400 °С до температуры 700 °С планомерно повышается;
д) начиная с 800 °С и до 1000 °С происходит вновь планомерное повышение относительное изменение времени прохождения ультразвуковой волны;
е) по имеющимся результатам изменения относительного времени прохождения ультразвуковой волны трудно отличить температура воздействия была 600 °С или 800 °С.
Экспериментально установлено, что при нагреве силикатного кирпича в течение 6 ч при температуре до 200 °С прочность кирпича увеличивается, затем начинает постепенно падать и при 600 °С достигает первоначальной. При 800 °С она резко снижается вследствие разложения цементирующих кирпич гидросиликатов кальция [5]. Возможно, поэтому происходит изменение времени прохождения ультразвуковой волны по поверхности газосиликатного блока. Таким образом, можно исследовать данным методом образцы газосиликатного блока подвергшихся воздействию температуры не более 800 °С. Что также рекомендуется и при исследовании железобетонных конструкций [6].
При проведении данных испытаний было замечено, что после
150
температурного воздействия появляется розовый оттенок у всех образцов. Причем, чем выше температура воздействия на газосиликатный блок, тем интенсивнее окраска блока. Изменение окраски блока наблюдается по всей глубине образца. Это позволяет, сняв каким либо инструментом внешний закопченный слой с газосиликатного блока оценить визуально изменение температуры по данной плоскости стены.
Кроме того, с целью определения величины температуры воздействия на газосиликатные блоки было определено время выщелачивания связанных гидросиликатов кальция, и установления соответствия времени выщелачивания со временем температуры воздействия на газосиликатные блоки. Методика проведения эксперимента сводилась к следующему: с поверхности подвергшихся термической обработке газосиликатных блоков были отобраны образцы материала, измельчены в ступке и просеяны через сито с размером ячейки 0,5 мм. Подготовленные таким образом пробы массой 0,5 г помещались в конические колбы, туда же добавлялось 30 мл дистиллированной воды + 2 капли раствора метилового оранжевого + 7 мл 0,1 Н раствора соляной кислоты. Полученные растворы помещали на встрясыватель и наблюдали за изменением интенсивности окраски растворов, имеющих розовый оттенок. Скорость выщелачивания гидроксильных форм, которые взаимодействовали с соляной кислотой была наибольшей у образцов подвергшихся наименьшей температуре.
Таким образом, можно использовать данный прием для установления наибольшей и наименьшей температуры при наличии набора проб обобранных на пожаре материалов газосиликатных блоков.
Список использованной литературы
1. Чешко И.Л. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования) / И.Л. Чешко. - СПб.: СПбИПБ МВД РФ, 1997. - 400 с.
2. Таубкин С.И. Пожар и взрыв, особенности их экспертизы / С.И. Таубкин. - М.: ВНИИПО, 1999. - 600с.
3. Мегорский Б.В. Методика установления причин пожаров / Б.В. Мегорский. - М.: Стройиздат, 1966. - 348с
4. Высокопрочные материалы // Общие сведения о силикатных материалах [электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: http://stroylib. narod.ru/ted/zstat-bz474z/index.html. - Дата доступа: 7.09.2015.
5. Энциклопедия стройматериалов //Силикатные стеновые материалы (Обзорная статья) [электронный ресурс]. - 2015. - Режим доступа: http://www.stroyka.ru/material/read.php?ID=794445. - Дата доступа: 10.09.2015.
