Что такое огнеупорность строительных материалов

Что понимают под огнестойкостью материалов

Способность зданий сопротивляться действию очагов пламени интересуют широкий круг лиц: архитекторов, инженеров-проектировщиков, строителей, инженеров по эксплуатации, учредителей и руководителей организаций, обычных граждан.

Ключевую роль в обеспечении безопасности играет огнестойкость строительных материалов. Этот основополагающий фактор должен обязательно учитываться на стадии разработки проектов и всех этапах строительства, от закладки фундамента до проведения заключительных отделочных работ.

К вопросу о терминах

Требования к обеспечению противопожарной безопасности регламентированы Федеральным законодательством, в тексте статьи 13 которого приведена классификация по степени опасности.

Пожарная опасность включает все характеристики материалов, описывающие возможность возникновения пожара или взрыва. Гарантией сохранности здания является огнестойкость конструкций, требования к которым указаны в СНИПе.

Для основной части населения – строителей, покупателей материалов – терминологические нюансы не существенны. Главное, чтобы сооружения не подвергались действию огня, были к нему устойчивы.

В прайсах торговых компаний, в обиходе широко применяется термин «огнестойкость» по отношению как к конструкциям, так и к материалам. Термин удобен для восприятия обычными людьми.

Степень огнестойкости материалов для большинства потребителей является главным критерием безопасности, определяет выбор строительной продукции.

Классификация

В основу классификации взяты свойства, обуславливающие склонность строительных материалов к возгораемости и развитию пожаров.

Эти качества обусловлены составом, структурой, технологией производства, использованием кроме базового сырья сопутствующих компонентов для получений конечной продукции. Опасность по отношению к пожарам определяется перечнем следующих свойств:

Показатели огнестойкости различных материалов представляют в виде таблиц.

Несущие элементы здания

Наружные ненесущие стены

Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)

Элементы бесчердачных покрытий

Настилы (в том числе с утеплителем)

Фермы, балки, прогоны

Марши и площадки лестниц

Степень горючести

В целом, все стройматериалы подразделяют на негорючие (аббревиатура НГ) и горючие (аббревиатура Г). Согласно государственному стандарту группа горючих материалов подразделяется на подгруппы со следующими уровнями горючести:

Подобное подразделение имеет место также по признаку воспламеняемости. Материалы подгруппы В1 воспламеняются с трудом, В2 – умеренно, В3 – легко.

Для обеспечения безопасности здания в целом важна способность материалов к распространению пламени по всей поверхности.

Представители, обозначаемые как РП1 не склонны распространять огонь; РП2 – делают это в слабой мере; РП3 – умеренно; РП4 – сильно.

Эта характеристика важна для материалов кровли, полов, напольных покрытий. Для остальных видов показатель не определяют.

Образование дыма и токсичность

При возникновении первых признаков пожара люди могут и должны оперативно начать эвакуацию, для успешности которой важно количество выделяющегося дыма в помещениях.

По склонности к образованию дыма материалы, используемые в строительстве, подразделяются на три подгруппы. Представители первой (Д1) выделяют мало дыма; второй (Д2) – умеренно; третьей (Д3) – много.

Помимо дыма горение сопровождается образованием продуктов разных степеней токсичности. Материалы подгруппы Т1 – обладают малой опасностью, Т2 – умеренной, Т3 – высокой опасностью; Т4 – чрезвычайно опасны для окружающих.

По совокупности перечисленных качеств горючие материалы делят на 5 классов: от КМ 1 до КМ5. Представители группы КМ1 имеют минимальные значения всех показателей, КМ5 – максимальную пожарную опасность в соответствии с принадлежностью к подгруппам высоких степеней риска по всем характеристикам.

Негорючие строительные материалы принято обозначать сокращением КМ0.

Особенности популярных материалов

Абсолютной стойкостью к огню характеризуется минеральное сырье. Негорючими свойствами и высокой степенью огнеупорности обладают природный камень, большинство используемых в строительстве металлов, кирпич, бетонные смеси, асбоцементы, материалы из стекла.

Материалы, содержащие органические компоненты, без специальной термозащитной обработки могут стать источником опасности при появлении неподалеку очагов возгорания. Каждый вид продукции имеет сертификат, в котором указана конкретные показатели, принадлежность к той или иной группам риска.

Гипсокартон

Плиты из разных видов гипсокартона используются очень часто при проведении отделочных работ, перепланировках помещений. Стандартное гипсокартонное полотно выдерживает непосредственный контакт с открытым огнем в течение 20 минут, после чего может начаться процесс его разрушения.

Даже в самых жестких условиях материал не образует дыма, не выделяет ядовитые вещества, не дает распространяться языкам пламени по поверхности. Это позволяет относить гипсокартон к негорючей продукции.

Сэндвич панели и ПВХ сайдинг

Многослойные панели в виде сэндвичей делают из разного сырья. Отличается природа используемых утеплителей: минеральные ватные материалы, пенные продукты из полистирола или полиуретана, стекловолокна, комбинированные композиты.

Облицовка выполняется также из различных материалов: металла с полимерным верхним слоем, гипсокартонных полотен, ПВХ, плит из древесины, плотных листов бумаги, покрытых пленкой из полиэтилена или алюминиевой фольгой.

Характеризовать огнестойкость сэндвич панелей в целом не представляется возможным; нужно посмотреть — из чего они сделаны, проверить сертификат. Например, панель из стального листа и полиуретановым утеплителем с толщиной 150 мм выдержит действие пламени на протяжении 45 минут.

Поливиниловый сайдинг горит умеренно, следовательно, если открытый огонь находится в непосредственном контакте, материал сначала расплавится, затем может воспламениться.

Дополнит характеристику информация о принадлежности поливинилхлорида к классу КМ3. Материал способен затухать самостоятельно, но если действие пламени, высоких температур не прекращается, а усиливается — ПВХ панели могут загораться, выделяя при этом дым и токсичные продукты.

СИП панели

Структурная изоляционная панельная продукция (СИП) представляет собой две плиты из ориентированных стружечных материалов (ОСП) между которыми размещается пенополистирол.

Конструкция скреплена клеем из полиуретана. Стружечные плиты делают на цементной или древесной основе. Цементная модифицикация СИП панелей обладает максимальной пожарной безопасностью, можно сказать огнестойкостью. Облицовка из древесной стружки менее устойчива к действию пламени.

Пенополистирол

Вспененный полимер из стирола – типичный синтетический органический продукт, который без специальной обработки является опасным по отношению к пожарам материалом.

Современные полистирольные изделия научились делать более стойкими к огню, но количество образующегося дыма, токсичность выделяемых веществ снизить не удалось.

Поэтому если из пенополистирола делают облицовку, то между органическими плитами обязательно располагают минеральные швы из неорганической ваты.

Газо и пенобетон

Прекрасной огнестойкостью обладают газо и пенобетонные материалы. Они, практически, не горят вообще. Даже при действии открытого огня стены из таких бетонных плит выдержат 180 минут, не претерпевая разрушений, не образуя дыма и токсичных газов.

Монтажная пена

Для герметизации швов в процессе проведения монтажных работ часто применяют монтажные пены, сделанные из вспенивающегося полиуретана. Полимер имеет разные присадки, потому значительно отличается по пожарной безопасности.

Максимальную стойкость к огню имеет продукция с обозначением В1; минимальной безопасностью характеризуется пенный герметик с аббревиатурой В3. Швы пониженной огнестойкости нужно защищать нанесением штукатурки или шпатлевки из гипса.

Поликарбонат

Сотовый пластик имеет минимальную горючесть и склонность к распространению огня, умеренную воспламеняемость. Интенсивность выделения дыма и токсичность продуктов горения радуют меньше.

По этим показателям поликарбонат относится к третьей подгруппе. В целом, для монтажа конструкций из сотовых листов запретов нет, а при установке покрытий на больших площадях нужно произвести расчеты суммарного эффекта.

Ондулин

Материал сделан на основе картона с битумной пропиткой, со всеми вытекающими из этого последствиями. Несмотря на присутствие минеральных наполнителей, ондулин характеризуется высоким уровнем опасности при пожарах, не отличается огнестойкостью. Кровля из него сгорает очень быстро.

Методы испытаний

Согласно требованиям СНИПа строительные материалы характеризуют степенью пожарной опасности, для определения которой проводят испытания отдельных показателей. Каждый параметр (горючесть, скорость распространения пламени, все остальные параметры) определяют по методикам ГОСТов.

Испытания проходят кровельные, теплоизоляционные, облицовочные, гидро- и пароизоляционные материалы, покрытия пола. Методики определения содержат единые стандартизированные подходы; результаты показателей проверяют на воспроизводимость и заносят в сертификаты.

Защитная обработка

Для повышения огнестойкости строительных материалов используют разные приемы, самым простым из которых является нанесение плотного слоя штукатурки.

Можно проводить глубокую пропитку продукции с хорошей адсорбцией антипиреновыми составами, покрывать поверхности негорючими вспучивающимися композитами.

Выбор способов защиты определяется конкретными ситуациями, характером материала, финансовыми возможностями, условиями будущей эксплуатации зданий.

Источник

Огнеупорные материалы (изделия) и их огнеупорность

Для некоторых производств металлургической, энергетической, горно-перерабатывающей отраслей промышленности, научных исследований необходимы технологические комплексы, установки; лабораторные печи, аппараты, выложенные изнутри огнеупорными материалами, штучными изделиями, способным выдерживать постоянное или циклическое воздействие высокой температуры сырья, реагирующих веществ, продукции.

Нередко при возведении особо важных строительных объектов, имеющих повышенную пожарную опасность, необходимо использование несущих конструкций из огнеупорного (огнестойкого) бетона.

Огнеупорный изделия в ассортименте

Назначение и свойства

В ГОСТ 28874-2004, классифицирующем все виды (типы) огнеупоров, дано определение огнеупорности, как свойству материалов выдерживать, не переходя в расплавленное состояние, воздействие высокой температуры.

ГОСТ Р 52918-2008 дает определение огнеупорам. Ими называют неметаллические материалы, которые обладают огнеупорностью не ниже 1580 ℃, используются в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.

К огнеупорным изделиям относятся огнеупоры, имеющие заданные геометрические формы, размеры.

В целом огнеупорами называют материалы, готовые формовые изделия, произведенные в основном из минерального сырья, что способны сохранить свои огнестойкие свойства в условиях длительной эксплуатации при очень высокой температуре среды, в том числе агрессивной; служащие защитными покрытиями различного производственного, лабораторно-опытного оборудования или несущими строительными конструкциями.

Назначение огнеупоров:

Свойства огнеупорных материалов, готовых изделий, кроме основного – высокой стойкости к огню, востребованные заказчиками:

Кроме того, на производстве востребован такой параметр, как возможность быстрой замены защитного слоя огнеупорных материалов, набора из штучных изделий в ходе плановых остановов, аварийных ремонтов промышленного оборудования с высокотемпературными рабочими зонами.

Классификация

Огнеупоры подразделяются на два основных класса – это неформованные материалы и формованные (штучные) изделия.

К неформованным огнеупорным материалам относят:

Формованные огнеупорные изделия, серийно производимые по технологиям горячего, полусухого прессования пластической формовки; литья, включая вибрационное, из расплавов, текучих масс подготовленного сырья; распилом крупных блоков, горных пород, изготавливают:

Огнеупорные материалы, изделия классифицируют по таким основным параметрам:

По огнеупорности их подразделяют на четыре группы (класса):

По пористости на восемь классов – от особо плотных огнеупоров, открытая пористость которых меньше 3%, высокоплотных – 3-10%, плотных – 10-16%; до ультрапористых, где она превышает 75%.

В зависимости от формы, геометрических размеров, веса огнеупорные изделия классифицируются:

По физическому состоянию готовой продукции при поставке заказчикам:

Неформованные огнеупорные материалы также квалифицируют по основным способам нанесения на защищаемые поверхности производственного оборудования, строительных конструкций:

Существуют и другие классификации огнеупоров, основанные на способах подготовки сырья, производства неформованных материалов, изготовления штучных изделий, строительных конструкций.

Основные виды и типы

Такое деление основано на различиях в химическом составе огнеупорных неформованных материалов, готовых изделий. Общепринято при этом в названии огнеупора первым ставить преобладающий компонент:

Это далеко не полный перечень видов (типов) огнеупоров, производимых также из другого сырья, с различными добавками.

Область применения

Огнеупорные неформованные материалы, штучные изделия, благодаря набору востребованных учеными, специалистами проектных, строительных организаций, производственных предприятий, применяются в различных отраслях производства, науки:

Розлив металла в огнеупорные ванны

Так, неформованные огнеупоры используют для создания, ремонта защитных покрытий – футеровок:

Формованные огнеупоры, в виде различных по форме, толщине, размерам штучных изделий, используют следующим образом:

При использовании штучных изделий в ходе выполнения защитных покрытий, возведения футеровочных кладок различного по назначению оборудования швы между ними тщательно, по всему объему заполняют неформованными огнеупорными материалами, обеспечивая целостность, а после первичного обжига в процессе эксплуатации – монолитности защитного слоя.

Кроме того, неформованные огнеупоры наносят сплошным слоем на кладки из штучных изделий, повышая толщину, следовательно, теплоизоляцию, огнестойкость такого «пирога»; а также на несущий конструктив зданий, сооружений, выполненный из металла, обеспечивая надежную, многочасовую огнезащиту металлических конструкций; а также заводских, монолитных конструкций из железобетона на особо важных пожароопасных объектах защиты.

Производство

ГОСТ Р 52918-2008 определяет сырье для производства огнеупоров как горные породы, имеющие огнеупорность не меньше 1580 ℃, допуская также утилизацию огнеупоров возвращением бракованных изделий, неформованных материалов, отходов производства, эксплуатации в технологический процесс.

Однако, на практике в рецептурный состав исходного сырья входят не только изначально огнеупорные материалы, но и другие компоненты, способные создавать устойчивые связи, требуемую молекулярную структуру готовой продукции, а также пластификаторы.

Тем не менее основным сырьем для производства огнеупоров служат горные породы, в составе которых:

Для серийного производства огнеупорных материалов используют разнообразные технологические процессы, основным из которых является традиционный алгоритм, состоящий из следующих этапов:

Часть формованных огнеупоров получают распиливанием крупных блоков готовой продукции, а также из огнеупорных горных пород.

Источник

Огнеупорность. Группы материалов по огнеупорности

1. По химико-минералогическому составу огнеупоры делятся на следующие группы.

Кремнеземистые— динасовые (не менее 92% SiO2), изготавливаемые из кварцитовых материалов (главным образом из кварцита).

Алюмосиликатные, изготавливаемые из огнеупорных глин и каолинов, к которым относятся шамот (до 45% А1203) и высокоглиноземистые огнеупоры (свыше 45% А1203).

Магнезиальные у изготавливаемые из минералов, содержащих магнезит, с различными связующими добавками. Сюда входят магнезитовые (не менее 85% MgObдоломитовые (не менее 35% MgO и 40% СаО), форстеритовые (от 35 до 55%MgOи Сг203), шпинельные (MgOи А12O3 в молекулярном соотношении) огнеупоры.

Хромистые, к которым относятся хромитовые (около 30% Сг203) и хромомагнезитовые (10 — 30% Сr2O3 и 30 — 70% MgO) изделия.

Углеродистые, в состав которых входит в том или ином количестве углерод, — графитовые (30 — 60% С), коксовые (70 — 90% С).

Цирконистые: циркониевые, изготавливаемые из ZrO2 и цирконовые, изготавливаемые из минерала Zr2O3.SiO2.

Окисные— изделия из окиси бериллия, окиси тория и окиси церия.

Карбидные и нитридные, к которым относятся карборундовые (30—90% SiC) огнеупоры и огнеупоры из нитридов, карбидов и сульфидов.

2. По степени огнеупорности материалы делятся на три группы:

1) огнеупорные (1580—1750°С);

2) высокоогнеупорные (1770—2000° С);

3) высшей огнеупорности (>2000°С).

3. По термической обработке огнеупорные изделия делятся на

обжиговые (обожженные после формовки),безобжиговыеилитые плавленые.

4. По способу изготовления огнеупоры делятся на:

1) формованные— форма придается при изготовлении (изделия огнеупорные и теплоизоляционные),

2) неформованные — форма приобретается в процессе применения (огнеупорные бетоны, набивные массы, обмазки);

3) огнеупорные растворы — наполнители швов огнеупорной кладки.

5. По сложности формы и размерам штучные огнеупорные изделия делятся на следующие виды:

нормальный кирпич, фасонное изделие, крупные блоки и специальные изделия (тигли, трубки и т. п.).

9.Механические свойства: прочность СМ, пределы прочности при сжатии, изгибе, растяжение. Удельная прочность (коэффициент конструктивного качества).

Материал — вещество или смесь веществ, из которых изготавливается что-либо или которые способствуют каким-либо действиям. В последнем случае уточняют, что это вспомогательный или расходный материал.

В конструкциях строительные материалы, подвергаясь различным нагрузкам, испытывают напряжение сжатия, растяжения, изгиба, среза и удара. Чаще всего они работают на сжатие или на растяжение. Природные камни, а также бетоны и кирпич хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже — срезу, а еще слабее — растяжению.

v Предел прочности определяют нагружением испытуемых образцов материала до их разрушения (на прессах или разрывных машинах). Признаками разрушения являются появление трещин на образце, отслаивание и деформации.

v Предел прочности при сжатииопределяют на гидравлических или механических прессах.

Предел прочности при осевом сжатии R_сж, МПа, равен частному от деления разрушающей силы Р_разр на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы):

Предел прочности при сжатии строительных материалов колеблется в широких пределах —от 5 (торфяные плиты) до 10 000 кГ/см2 и выше (высокосортные стали).

v Строительные материалы часто испытывают также на изгиб.Для этого требуется сравнительно небольшая разрушающая нагрузка, поэтому испытание можно проводить как в лабораторных условиях, так и на строительной площадке.

Предел прочности при изгибе R_р и (МПа) определяют путем испытания образца материала в виде призм (балочек) на двух опорах. Их нагружают одной или двумя сосредоточенными силами до разрушения. Предел прочности условно вычисляют по той же формуле сопротивления материалов, что и напряжение при изгибе:

где: М—изгибающий момент; W— момент сопротивления .

Источник

Огнеупорность и огнестойкость материалов. Пути их повышения.

Огнеупорность-свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580°С и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Определяется с помощью конусов Зегера.

По огнеупорности делятся на : высокоогнеупорные (деформируются при температуре 1800°) ; огнеупорные (1580°-1800°) ; тугоплавкие (1350°-1580°) ; легкоплавкие(˃1350°)

Огнестойкость-свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Она зависит от сгораемости материала, т.е. от его способности воспламеняться и гореть.

По огнестойкости: трудносгораемые(композиты, некоторые полимеры) ; несгораемые( керамика, бетон, металлы) ; сгораемые (древесина).

Однако необходимо учитывать, что некоторые несгораемые материалы при пожаре растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы) при температуре, начиная с 600°С. Поэтому конструкции из подобных материалов нередко приходится защищать более огнестойкими материалами.

Сгораемые органические материалы, которые горят открытым пламенем, необходимо защищать от возгорания. Широко используют конструктивные меры, исключающие непосредственное воздействие огня на материал в условиях пожара. Применяют защитные вещества-антипирены.

Антипирены — химические препараты, предохраняющие древесину и материалы на ее основе от воздействия огня.

Существуют следующие общедоступные методы повышения огнестойкости строительных конструкций и материалов:

1.Пропитка материалов и конструкций антипиренами.

2.Покрытие поверхности специальными огнезащитными красками (толщина слоя защитного покрытия до 200 мкм).

3.Обмазка огнезащитными пастами (огнестойкой мастикой и герметиками) и огнезащитной штукатуркой слоем, толщиной до 2-х см.

4.Облицовка огнестойкими обоями

5.Защита строительных конструкций жесткими экранами: огнестойкими плитами, панелями, щитами и др

Очень популярны метод повышения огнеупорности – обработка конструкций и материалов специальными веществами, которые называются антипирены. Антипирены должны иметь дующие свойства:

1.Препятствовать горению и тлению защищаемого материала;

2.Не вызывать коррозию металлических конструкций;

3.Не влиять (не повышать) на гигроскопичные свойства деревянных конструкций;

4.Не являться ядовитыми для людей и животных;

5.Не влиять на финишные покрытия, нанесенные на обработанный ими (антипиренами) материал;

6.Обеспечивать биостойкость пропитанного ими материала (самостоятельно или в комплексе с растворами антисептиков);

7.Не затруднять механическую обработку материала;

8.Не влиять на другие свойства пропитываемого материала;

9.Сохранять защитные свойства в течение длительного срока.

Источник