Негорючие строительные материалы

Классификация строительных материалов

По происхождению и назначению

По происхождению строительные материалы можно разделить на две группы: естественные и искусственные.

Естественными называют такие материалы, которые встречаются в природе в готовом виде и могут использоваться в строительстве без существенной обработки.

Искусственными называют строительные материалы, которые не встречаются в природе, а изготовляются с применением различных технологических процессов.

По назначению строительные материалы разделяются на следующие группы:

• материалы, предназначенные для возведения стен (кирпич, дерево, металлы, бетон, железобетон);

• вяжущие материалы (цемент, известь, гипс), применяемые для получения без- обжиговых изделий, каменной кладки и штукатурки;

• теплоизоляционные материалы (пено- и газобетоны, войлок, минеральная вата, пенопласты и т.п.);

• отделочные и облицовочные материалы (каменные породы, керамические плит­ки, различные виды пластиков, линолеум и др.);

• кровельные и гидроизоляционные материалы (кровельная сталь, черепица, ас­бестоцементные листы, шифер, толь, рубероид, изол, бризол, пороизол и др.)

НЕГОРЮЧИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Природные каменные материалы. Природными каменными материалами на­зывают строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения только механической обработки (дробления, распиливания, раскалывания, шлифо­вания и др.). Их используют для возведения стен, устройства полов, лестниц и фун­даментов зданий, облицовки различных конструкций. Кроме того, горные породы используют в производстве искусственных каменных материалов (стекла, керамики, теплоизоляционных материалов), а также в качестве сырья для производства вяжу­щих веществ: гипса, извести, цемента.

Действие высоких температур на природные каменные материалы. Все при­меняемые в строительстве природные каменные материалы являются негорючими, однако под воздействием высоких температур в каменных материалах происходят различные процессы, приводящие к снижению прочности и разрушению.

Входящие в каменные материалы минералы имеют различные коэффициенты температурного расширения, что может привести к возникновению при нагревании внутренних напряжений в камне и появлению дефектов его внутренней структуры.

Материал претерпевает модификационное превращение структуры кристалли­ческой решетки, связанное со скачкообразным увеличением объема. Этот процесс приводит к растрескиванию монолита и падению прочности камня из-за больших температурных деформаций, возникающих в результате резкого охлаждения.

Следует подчеркнуть, что все каменные материалы под воздействием высоких температур теряют свои свойства необратимо.

Керамические изделия. Поскольку все керамические материалы и изделия в процессе их получения подвергаются обжигу при высоких температурах, то повтор­ное действие высоких температур в условиях пожара не оказывает существенного влияния на их физико-механические свойства, если эти температуры не достигают температур размягчения (плавления) материалов. Пористые керамические материа­лы (кирпич глиняный обыкновенный и др.), получаемые обжигом, не доводимым до спекания, могут поддаваться воздей­ствию умеренно высоких температур, вследствие чего возможна некоторая усадка выполненных из них конструк­ций. Воздействие высоких температур при пожаре на плотные керамические изделия, обжиг которых ведется при температурах около 1300 °С, практиче­ски не оказывает какого-либо вредного влияния, так как температура на пожа­ре не превышает температуры обжига.

Красный глиняный кирпич является наилучшим материалом для устройства противопожарных стен.

Металлы. В строительстве металлы находят широкое применение для возведе­ния каркасов промышленных и гражданских зданий в виде стальных прокатных про­филей. Большое количество стали идет на изготовление арматуры для железобетона. Применяют стальные и чугунные трубы, кровельную сталь. В последние годы все более широкое применение находят легкие строительные конструкции из алюминие­вых сплавов.

Поведение сталей при пожаре. Одна из самых характерных особенностей всех металлов — способность размягчаться при нагревании и восстанавливать свои фи­зико-механические свойства после охлаждения. При пожаре металлические кон­струкции очень быстро прогреваются, теряют прочность, деформируются и обруша- ются.

Хуже в условиях пожара будут вести себя арматурные стали (см. раздел «Спра­вочные материалы»), которые получены дополнительным упрочнением методами термической обработки или холодной протяжки (наклепа). Причина данного явления заключается в том, что дополнительную прочность эти стали получают за счет иска­жения кристаллической решетки, а под воздействием нагревания кристаллическая решетка возвращается в равновесное состояние и прибавка прочности теряется.

Алюминиевые сплавы. Недостатком алюминиевых сплавов является высокий ко­эффициент температурного расширения (в 2-3 раза больше, чем у стали). При на­гревании происходит также резкое снижение их физико-механических показателей. Предел прочности и предел текучести алюминиевых сплавов, используемых в стро­ительстве, снижаются примерно в два раза при температуре 235-325 °С. В условиях пожара температура в объеме помещения может достичь этих значений менее чем через одну минуту.

Материалы и изделия на основе минеральных расплавов и изделия из стек­лянных расплавов. В эту группу входят: стеклянные материалы, изделия из шлаков и каменного литья, ситаллы и шлакоситаллы, листовое оконное и витринное стекло, узорчатое, армированное, солнце- и теплозащитное, облицовочное стекло, стекло­профилит, стеклопакеты, стеклянная коврово-мозаичная плитка, стеклоблоки и др.

Поведение материалов и изделий из минеральных расплавов в условиях высоких температур. Материалы и изделия из минеральных расплавов являются негорю­чими и не могут способствовать развитию пожара. Исключение составляют мате­риалы, изготовленные на основе минеральных волокон с содержанием некоторого количества органического связующего, такие как теплоизоляционные минеральные плиты, кремнеземные плиты, плиты и рулонные маты из базальтового волокна. Го­рючесть таких материалов зависит от количества введенного связующего. В этом случае пожароопасность его будет определяться главным образом свойствами и ко­личеством полимера, находящегося в композиции.

Оконное стекло не выдерживает при пожаре длительных тепловых нагрузок, но при медленном нагревании может не разрушаться довольно долго. Разрушение стекла в световых проемах начинается почти сразу после того, как пламя начинает касаться его поверхности.

Конструкции из плиток, камней, блоков, полученных на основе минеральных расплавов, имеют значительно большую огнестойкость, чем листовое стекло, так как, даже растрескавшись, они продолжают нести нагрузку и оставаться достаточно непроницаемыми для продуктов горения. Пористые материалы из минеральных рас­плавов сохраняют свою структуру почти до температуры плавления (для пеностекла, например, эта температура составляет около 850 °С) и в течение продолжительного времени выполняют теплозащитные функции. Поскольку пористые материалы име­ют весьма незначительный коэффициент теплопроводности, то даже в тот момент, когда сторона, обращенная к огню, будет оплавляться, более глубокие слои могут выполнять теплозащитные функции.

ГОРЮЧИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Древесина. При нагревании древесины до 110 °С из нее удаляется влага, и на­чинают выделяться газообразные продукты термической деструкции (разложения). При нагревании до 150 °С нагреваемая поверхность древесины желтеет, количество выделяющихся летучих веществ возрастает. При 150-250 °С древесина приобретает коричневый цвет по причине обугливания, а при 250-300 °С происходит воспламе­нение продуктов разложения древесины. Температура самовоспламенения древеси­ны находится в пределах 350-450 °С.

Таким образом, процесс термического разложения древесины протекает в две фазы: первая фаза — распада — наблюдается при нагреве до 250 °С (до температуры воспламенения) и идет с поглощением тепла, вторая, собственно процесс горения, идет с выделением тепла. Вторая фаза, в свою очередь, подразделяется на два перио­да: сгорание газов, образующихся при термическом разложении древесины (пламен­ная фаза горения), и сгорание образовавшегося древесного угля (фаза тления).

Битумные и дегтевые материалы. Строительные материалы, в состав которых входят битумы или дегти, называют битумными или дегтевыми.

Рубероидные и толевые кровли могут загораться даже от маломощных источни­ков огня, таких, как искры, и продолжают гореть самостоятельно, выделяя большое количество густого черного дыма. При горении битумы и дегти размягчаются и рас­текаются, что существенно усложняет обстановку на пожаре.

Самым распространенным и эффективным способом снижения возгораемости кровель, выполненных из битумных и дегтевых материалов, является посыпка их песком, засыпка сплошным слоем гравия или шлака, покрытие какими-либо него­рючими плитками. Некоторый огнезащитный эффект дает покрытие рулонных мате­риалов фольгой — такие покрытия не воспламеняются под воздействием искр.

Следует иметь в виду, что рулонные материалы, выполненные с применением битумов и дегтей, в свернутом состоянии склонны к самовозгоранию. Это обстоя­тельство необходимо учитывать при складировании таких материалов.

Полимерные строительные материалы. Полимерные строительные материа­лы (ПСМ) классифицируют по различным признакам: типу полимера (поливинилх­лоридные, полиэтиленовые, фенолформальдегидные и др.), технологии производства (экструзионные, литьевые, вальцово-каландровые и др.), назначению в строитель­стве (конструкционные, отделочные, материалы для полов, теплозвукоизоляционные материалы, трубы, санитарно-технические и погонажные изделия, мастики и клеи). Все полимерные строительные материалы обладают высокой горючестью, дымоо­бразующей способностью и токсичностью.