Влияние негативных факторов пожара на механические свойства керамических строительных материалов

№118-1,

технические науки

В данной статье представлены результаты эксперимента по исследованию механических свойств керамического кирпича при различных высоких температурах. Целью эксперимента являлось исследование влияния температуры на прочностные характеристики керамического полнотелого кирпича, который широко применяется при строительстве несущих стен в гражданских и промышленных зданиях и инженерных сооружениях.

Похожие материалы

ВЛИЯНИЕ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Пучков П.В.

Многие инженерные конструкции и их элементы испытывают деформацию сжатия. Испытания на сжатие являются основными при определении механических характеристик хрупких материалов: чугуна, бетона, искусственного и естественного камня, кирпича, керамики и т.д. В данной статье представлены результаты эксперимента по исследованию механических свойств керамического кирпича при различных высоких температурах. Целью эксперимента являлось исследование влияния температуры на прочностные характеристики керамического полнотелого кирпича, который широко применяется при строительстве несущих стен в гражданских и промышленных зданиях и инженерных сооружениях.

Образцы для проведения эксперимента были подготовлены из старого керамического рядного полнотелого (в современных кирпичах иногда изготавливают пустоты (пустотелый кирпич) для повышения теплоизоляционных свойств) кирпича размером (250х120х65 мм). Кирпич был напилен на кубики размером ~50х50х50 мм (см. рис.2)

Кирпич керамический рядовой полнотелый одинарный 250х120х65
Рисунок 1. Кирпич керамический рядовой полнотелый одинарный 250х120х65
Образцы для испытаний на сжатие
Рисунок 2. Образцы для испытаний на сжатие

По применению данный кирпич рядовой предназначен для устройства внутренних частей несущих и ограждающих конструкций, перегородок, забутовок и т. д.), поэтому данный кирпич не обладает такой высокой огнестойкостью как, например, печной кирпич. Поэтому задачей данного эксперимента являлось изучение потери прочности кирпича при воздействии негативных факторов пожара.

Кирпич, из которого напилены образцы ранее находился в кирпичной кладке с наружной стороны стены, поэтому долгие годы подвергался негативному воздействию окружающей среды: атмосферной влаги, воздействию плесени, мхов и т.д. Поэтому учитывая вышеперечисленные негативные факторы, прочность испытуемых образцов была значительно ниже, прочности нового керамического кирпича, но образцы из старого керамического кирпича по механическим свойствам наиболее приближены к механическим свойствам кирпичей, находящихся в стенах существующих старых инженерных сооружений.

При испытании на сжатие (Рис.3) использовался гидравлический пресс ПСУ — 10 предназначенный для статических испытаний стандартных образцов строительных материалов. Максимальная сила сжатия 100000 Н (10 тонн). Также для эксперимента для нагревания образцов использовалась высокотемпературная камерная электропечь ПЛ10/12,5 с максимальной температурой нагрева 1250 °С. Образцы из керамического кирпича предварительно нагревались до различных температур, после чего на гидравлическом прессе производили измерения максимального значение разрушающей силы. Затем высчитывали напряжение σв при котором образец разрушался. В таблице 1 представлены результаты измерений.

Испытание на сжатие образца на прессе ПСУ — 10
Рисунок 3. Испытание на сжатие образца на прессе ПСУ — 10
Таблица 1. Протокол испытания керамического рядного полнотелого кирпича на сжатие

№ образца

Материал

Площадь сечения F, мм2

Температура,

°С

Значение силы F, Н

Значение напряжения σ, МПа

Появление трещин

Fв1

Разрушение

Fв2

σв

1

Кирпич

керамический

(старый)

2400

25±2

6000

11520

4,8

2

Кирпич

керамический

(старый)

2500

100±10

6000

11500

4,6

3

Кирпич

керамический

(старый)

2350

200±10

6000

10690

4,55

4

Кирпич

керамический

(старый)

2450

300±10

4500

10800

4,4

5

Кирпич

керамический

(старый)

2250

400±10

2000

9250

4,1

На основе полученных данных построен график зависимости временного сопротивления керамического кирпича при деформации сжатия от температуры. Данный график представлен на рисунке 4.

График зависимости временного сопротивления керамического кирпича при деформации сжатия от температуры
Рисунок 4. График зависимости временного сопротивления керамического кирпича при деформации сжатия от температуры

Характер разрушения образцов представлен на рисунках 5-8

Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича при Т=25°С
Рисунок 5. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича при Т=25°С
Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=100°С
Рисунок 6. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=100°С
Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=200°С
Рисунок 7. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=200°С
Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=400°С
Рисунок 8. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича Т=400°С

Список литературы

  1. Гуляев А.П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1986. — 542 с.: ил.
  2. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. — М.: Металлургия. 1979. — 495 с.
  3. Конструкционные материалы / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1990. — 687 с.
  4. Пучков П.В., Киселев В.В., Топоров А.В. Разрушение строительных металлоконструкций в условиях пожара.// Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. — 2010. — №3. — С. 29–32.