Источники экологических опасностей – тяжелые металлы, пестициды, диоксины, фреоны, соединения серы, азота и фосфора

Заключение…………………………………………………………………………38

Литература………………………………………………………………………….38

 

 

 

 

 

 

Введение

       Номенклатура строительных материалов содержит сотни названий. Каждый материал в определенной мере отличается от других внешним видом, химическим составом, структурой, свойствами, областью применения в строительстве и поведением в условиях пожара. Вместе с тем между материалами не только существуют различия, но и множество общих признаков.

Знать пожарные свойства строительных материалов, оценивать поведение конструкций при пожаре, предлагать эффективные способы огнезащиты конструктивных элементов, проводить расчеты прочности и устойчивости зданий при огневом воздействии обязан инженер-проектировщик, инженер-строитель, инженер-эксплуатационник. Но в первую очередь это обязанность инженера пожарной безопасности.

Под поведением строительных материалов в условиях пожара понимается комплекс физико-химических превращений, приводящих к изменению состояния и свойств материалов под влиянием интенсивного высокотемпературного нагрева.

 

1. Внешние и внутренние факторы, определяющие поведение строительных материалов в условиях пожара

      Для того чтобы понять, какие изменения происходят в структуре материала, как меняются его свойства, т.е. как влияют внутренние факторы на поведение материала в условиях пожара, необходимо хорошо знать сам материал: его происхождение, сущность технологии изготовления, состав, начальную структуру и свойства.

В процессе эксплуатации материала в обычных условиях на него воздействуют внешние факторы:

• область применения (для облицовки пола, потолка, стен; внутри помещения с нормальной средой, с агрессивной средой, снаружи помещения и т.п.);
• влажность воздуха (чем она выше, тем выше влажность пористого материала);
• различные нагрузки (чем они выше, тем тяжелее материалу сопротивляться их воздействию);
• природные воздействия (солнечная радиация, температура воздуха, ветер, атмосферные осадки и т.п.).

       Перечисленные внешние факторы влияют на долговечность материала (ухудшение его свойств в течение времени нормальной эксплуатации). Чем они агрессивнее (интенсивнее) воздействуют на материал, тем быстрее изменяются его свойства, разрушается структура. При пожаре, помимо перечисленных, на материал воздействуют и значительно более агрессивные факторы, такие как:

• высокая температура окружающей среды;
• время нахождения материала под воздействием высокой температуры;
• воздействие огнетушащих веществ;
• воздействие агрессивной среды.

       В результате воздействия на материал внешних факторов пожара в материале могут протекать те или иные негативные процессы (в зависимости от вида материала, его структуры, состояния в период эксплуатации). Прогрессирующее развитие негативных процессов в материале ведет к отрицательным последствиям.

 

 

2. Основные свойства, характеризующие поведение строительных материалов в условиях пожара

     Свойствами называют способность материалов реагировать на воздействие внешних и внутренних факторов: силовых, влажностных, температурных и др. Все свойства материалов взаимосвязаны. Они зависят от вида, состава, строения материала. Ряд из них оказывает более существенное, другие - менее существенное влияние на пожарную опасность и поведение материалов в условиях пожара. Применительно к изучению и объяснению характера поведения строительных материалов в условиях пожара предлагается в качестве основных рассмотреть следующие свойства:

• Физические свойства: объемная масса, плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, паро- и газо-проницаемость.
• Механические свойства: прочность, деформативность.
• Теплофизические свойства: тепловпроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение, теплоемкость.
• Свойства, характеризующие пожарную опасность материалов: горючесть, тепловыделение, дымообразование, выделение токсичных продуктов.

     Свойства материалов обычно характеризуют соответствующими числовыми показателями, которые определяют с помощью экспериментальных методов и средств.

 

3. Свойства, характеризующие пожарную опасность строительных материалов

       Под пожарной опасностью принято понимать вероятность возникновения и развития пожара, заключенную в веществе, состоянии или процессе. Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

Горючесть - свойство, характеризующее способность материала гореть. Строительные материалы подразделяются на две категории: негорючие (НГ) и горючие (Г).

Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

• Г1 (слабогорючие);
• Г2 (умеренногорючие);
• Г3 (нормальногорючие);
• Г4 (сильногорючие).

Воспламеняемость - способность материала воспламеняться от источника зажигания, либо при нагреве до температуры самовоспламенения. Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

• В1 (трудновоспламеняемые);
• В2 (умеренновоспламеняемые);
• В3 (легковоспламеняемые).

Распространение пламени - способность образца материала распространять пламя по поверхности в процессе его горения. Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

• РП1 (нераспространяющие);
• РП2 (слабораспространяющие);
• РП3 (умереннораспространяющие);
• РП4 (сильнораспространяющие).

Дымовыделение - способность материала выделять дым при горении, характеризуется коэффициентом дымообразования.

Коэффициент дымообразования - величина, характеризующая оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании образца материала в экспериментальной установке. Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы:

• Д1 (с малой дымообразующей способностью);
• Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);
• ДЗ (с высокой дымообразующей способностью).

Показатель токсичности продуктов горения материалов - отношение количества материала к единице объема камеры экспериментальной установки, при сгорании которого выделяющиеся продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы:

• Т1 (малоопасные);
• Т2 (умеренноопасные);
• ТЗ (высокоопасные);
• Т4 (чрезвычайно опасные).

4. Металлы, их поведение в условиях пожара и способы повышения стойкости к его воздействию

          При нагреве металла подвижность атомов повышается, увеличиваются расстояния между атомами и связи между ними ослабевают. Термическое расширение нагреваемых тел - признак увеличения межатомных расстояний. Большое влияние на ухудшение механических свойств металла оказывают дефекты, число которых возрастает с увеличением температуры. При температуре плавления количество дефектов, увеличение межатомных расстояний и ослабление связей достигает такой степени, что первоначальная кристаллическая решетка разрушается. Металл переходит в жидкое состояние. В интервале температур от абсолютного нуля до точки плавления изменения объема всех типичных металлов приблизительно одинаково - 6-7,5%. Судя по этому, можно считать, что увеличение подвижности атомов и расстояний между ними, а соответственно, и ослабление межатомных связей, свойственно всем металлам почти в одинаковой степени, если они нагреты до одной и той же гомологической температуры. Гомологическая температура - это относительная температура, выражается в долях температуры плавления (Тпл) по абсолютной шкале Кельвина. Повышение температуры приводит к уменьшению прочности, упругости и увеличению пластичности металлов. Чем ниже температура плавления металла или сплава, тем при более низких температурах происходит снижение прочности, например у алюминиевых сплавов - при более низких температурах, чем у сталей. При высоких температурах также происходит увеличение деформаций ползучести, которые являются следствием увеличения пластичности металлов. Чем выше величина нагружения образцов, тем при более низких температурах начинается развитие деформации ползучести и происходит разрыв образца, причем при меньших величинах относительной деформации.

При повышении температуры изменяются и теплофизические свойства металлов и сплавов. Характер этих сложный и трудно поддается объяснению.

Наряду с общими закономерностями, характерными для поведения металлов при нагреве, поведение сталей в условиях пожара имеет особенности, которые зависят от ряда факторов. Так, на характер поведения оказывает влияние прежде всего химический состав стали: углеродистая или низколегированная, затем способ изготовления или упрочнение арматурных профилей: горячая прокатка, термическое упрочнение, холодная протяжка и т.п. При нагревании образцов горячекатанной арматуры из углеродистой стали происходит уменьшение ее прочности и увеличение пластичности, что приводит к снижению пределов прочности, текучести, возрастанию относительного удлинения и сужения. При остывании такой стали ее первоначальные свойства восстанавливаются. Несколько иной характер поведения при нагревании низколегированных сталей. При нагревании до 300 оС происходит некоторое увеличение прочности ряда низколегированных сталей (25Г2с, 30ХГ2С и др.), которая сохраняется и после остывания. Следовательно, низколегированные стали при невысоких температурах даже повышают прочность и менее интенсивно теряют ее с увеличением температуры благодаря легирующим добавкам. Особенности поведения термически упрочненной арматуры в условиях пожара является необратимая потеря упрочнения, которая вызывается отпуском стали. При нагревании до 400 оС может происходить некоторое улучшение механических свойств термически упрочненной стали, выражаемое в повышении условного предела текучести при сохранении предела прочности. При температуре выше 400 оС происходит необратимое снижение как предела текучести, так и предела прочности (временного сопротивления). Арматурная проволока, упрочненная наклепом, при нагреве также необратимо теряет упрочнение. Чем выше степень упрочнения (наклепа), теа при более низкой температуре начинается ее потеря. Причиной этого является термодинамически неустойчивое состояние кристаллической решетки, упрочненной наклепом стали. При повышении температуры до 300-350 оС начинается процесс рекристаллизации, в ходе которого деформированная в результате наклепа кристаллическая решетка перестраивается в сторону нормализации.

Главной особенностью алюминиевых сплавов является низкая, по сравнению со сталями, устойчивость к нагреву. Важной особенностью некоторых алюминиевых сплавов является способность восстанавливать прочность после нагревания и охлаждения, если температура нагревания не превысила 400 оС.

Наибольшей устойчивостью к действию высокой температуры обладают низколегированные стали. Несколько хуже ведут себя углеродистые стали без дополнительного упрочнения. Еще хуже - стали, упрочненные термическим способом. Самой низкой стойкостью к действию высокой температуры обладают стали, упрочненные наклепом, а еще ниже - алюминиевые сплавы.

       Обеспечить продление времени сохранения свойств металлов в условиях пожара можно следующими способами:

• выбором изделий из металлов, более стойких к воздействию пожара;
• специальным изготовлением металлических изделий более стойких к нагреву;
• огнезащитой металлоизделий (конструкций) посредством нанесения внешних теплоизоляционных слоев.

 

5. Каменные материалы и их поведение в условиях пожара

Классификация горных пород по происхождению:

• Изверженные (магматические, первичные) породы
• Осадочные (вторичные) породы
• Метаморфические (видоизмененные) породы

1. Изверженные (магматические, первичные) породы:

Массивные:

• глубинные (граниты, сиениты, диориты, габбро);
• излившиеся (порфиры, диабазы, базальты, и др.).

Обломочные:

• рыхлые (вулканические пеплы, пемзы);
• сцементированные (вулканические туфы).

2. Осадочные (вторичные) породы:

• Химические (гипс, ангидрит, магнезиты, доломиты, мергели, известковые туфы и др.).
• Органогенные (известняки, мел, ракушечники, диатомиты, трепелы).

Механические отложения:

• рыхлые (глины, пески, гравий);
• сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии).