Модификация цементных композитов для повышения огнестойкости конструкций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат наук Левашов Никита Фёдорович

• Левашов Никита Фёдорович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Левашов Никита Фёдорович

Оглавление

Введение

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ

ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ

ЭКСПЛУТАЦИИ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

1.1. Виды цементных композитов, их состав и структура

1.2. Виды штукатурных растворов на основе цементных композитов

1.3. Оценка изменения свойств цементных композитов в условиях воздействия высоких температур

1.3.1. Оценка взрывообразного разрушения бетона при

высокотемпературном нагреве

1.4. Анализ современной методологии оценки изменения свойств цементных композитов в условиях воздействия высоких температур

1.4.1. Расчетные методы оценки проявления свойств цементных композитов строительных конструкций в условиях воздействия высоких температур

1.4.2. Экспериментальные методы оценки проявления свойств 29 цементных композитов строительных конструкций в условиях 29 воздействия высоких температур

1.4.2.1. Оценка поведения цементных составов при

высокотемпературном воздействии с помощью методов исследования на

огнестойкость и негорючесть

1.4.2.2. Оценка поведения цементных составов при

высокотемпературном воздействии с помощью методов тонкого

анализа

1.4.2.3. Оценка поведения цементных составов при 33 высокотемпературном воздействии с помощью методов 33 рентгеноструктурного анализа

1.5. Обоснование поставленной цели и задач научного исследования 34 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Используемые материалы

2.2. Основы подбора рационального состава защитного цементного 39 раствора

2.3. Применение теплофизических характеристик при исследовании теплопроводности, для анализа поведения цементных композитов при нагреве

2.4. Применение теплофизических характеристик, полученных при 42 создании температурного режима в 700°С, для анализа поведения 42 цементных композитов при нагреве

2.5. Применение физико-механических характеристик при исследовании пределов прочности для анализа поведения цементных композитов до и после высокотемпературного прогрева

2 . 6 . Применение физико-химических характеристик при

термоаналитическом исследовании для анализа поведения цементных композитов при нагреве

2.7. Применение физико-химических характеристик, получаемых при ТГ и ДТГ исследовании для анализа поведения цементных композитов при высокотемпературном нагреве

2.8. Методика определения предела огнестойкости по потере

теплоизолирующей способности (I) с использованием коэффициента теплопроводности

Выводы по второй главе:

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА ЗАЩИТНОГО ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА НА ОСНОВЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

3.1. Подбор состава защитного цементного раствора

3.1.1. Использование армирующих волокон

3.1.2. Влияние волокон минеральной ваты на прочность при изгибе и при сжатии

3.1.3. Влияние волокон минеральной ваты на водопоглощение

3.1.4. Влияние волокон минеральной ваты на теплопроводность

3.2. Рационализация состава защитного цементного раствора на

композиционном вяжущем и наполнителях

3.2.1 Влияние компонентов на теплостойкость защитного цементного раствора

3.2.2. Влияние компонентов на плотность защитного цементного раствора

3.2.3. Влияние компонентов на сроки схватывания защитного 70 цементного раствора

3.3. Разработка метода оценки поведения цементных композитов при воздействии высоких температур

3.3.1. Исследование цементных композитов на теплопроводность и применение полученных теплофизических характеристик для оценки теплотехнических характеристик при нагреве

3.3.2. Применение теплофизических характеристик, полученных при воздействии высоких температур, для оценки теплотехнических

характеристик при нагреве

3.3.3. Исследование физико-механических характеристик до и после высокотемпературного прогрева

3.3.4 Исследование физико-химических характеристик, получаемых при оценке методом ТА и ДТА

3.3.5. Исследование физико-химических характеристик, получаемых при оценке методом ТГ и ДТГ

3.3.6. Моделирование наступления момента предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности с помощью экспериментально полученного коэффициента теплопроводности

3.4. Метод прогнозирования поведения цементных композитов

строительных конструкций в условиях воздействия высоких температур

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

4.1. Характеристика предлагаемого метода оценки изменения свойств цементных составов при высокотемпературном воздействии

4.2. Оценка величины вложений для внедрения разработанного метода по оценке теплотехнических характеристик цементных

композитов при высокотемпературном воздействии

4.3. Оценка ожидаемого эффекта от внедрения метода анализа поведения цементных композитов в составе строительных конструкций в условиях

воздействия высоких температур

4.4. Оценка инвестиционной эффективности проекта

4.5. Оценка эффективности проекта с точки зрения сокращения затрат потребителя

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список используемой литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация цементных композитов для повышения огнестойкости конструкций»

Введение

Актуальность. Бетон и железобетон является основным строительным материалом в промышленном и гражданском строительстве. В настоящее время в связи участившимися пожарами в России и за рубежом наблюдается повышенный спрос на защиту строительных конструкций от высокотемпературного огневого воздействия. Решение данной проблемы находится, в том числе и в использовании цементных растворов в качестве защитных теплоизолирующих слоев арматуры железобетонных конструкций. Однако вопрос подбора составов композиционных материалов с наиболее оптимальными теплоизолирующими характеристиками до сих пор не решен.

В то же время рынок в основном заполнен жаростойкими растворами, основанными на импортном сырье, что значительно увеличивает его стоимость. Утеплитель на основе минеральной ваты применяется повсеместно, а зачастую возникает и проблема ее утилизации. Поэтому применение минеральной ваты в цементных защитных композитах решает сразу две проблемы - утилизация минеральной ваты и применение ее в качестве сырья. Поэтому разработка жаростойких цементных составов на основе экономичного и эффективного отечественного сырья с добавкой минеральной ваты является актуальной.

При создании новых строительных материалов или модифицировании уже используемых встает проблема оценки их работоспособности в различных эксплуатационных условиях, в том числе и при высоких температурах. Существующие методики для прогнозирования поведения строительных материалов в конструкциях при пожаре носят односторонний характер, не связанный с изменением их структуры и свойств, что не позволяет в полной мере определять возможную степень повреждения конструкции и затрудняет правильный подбор строительных материалов для строительства зданий требуемых характеристик по пожарной безопасности. Поэтому разработка метода прогнозирования поведения цементных композитов, в условиях воздействия высоких температур является актуальной задачей.

Данная работа выполнялась в рамках реализации государственного задания по пункту 1.3-10/Б1 «Разработка руководства по оценке огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования, пожарной опасности строительных материалов» совместно с ФГБУ ВНИИПО МЧС России в соответствии с планом НИР Департамента надзорной деятельности и профилактической работы МЧС России на 2016-2017г., базовой тематикой НИР ФГБОУ ВО ИПСА ГПС МЧС России, а так же в рамках темы Фундаментальных научных исследований Минстроя России и РААСН № 7.4.9. «Разработка комплексного метода прогнозирования проявления свойств цементных композитов строительных конструкций при повышенных температурах для обеспечения безопасности зданий и сооружений в условиях пожара и техногенных катастроф».

Степень разработанности темы. При выполнении диссертационной работы был проведен научно-технический обзор отечественной и зарубежной литературы по разработанным на сегодняшний день эффективным составам, устойчивым к воздействию высоких температур, а также методикам и способам изучения свойств цементных композитов и железобетонных конструкций на их основе в условиях воздействия высоких температур.

Развитие науки в области методологии разработки цементных составов с повышенными эксплуатационными характеристиками в случае высокотемпературных воздействий и определения изменения структуры, свойств материалов и конструкций при нагреве происходит под влиянием фундаментальных трудов таких ученых, как: Федосов С.В., Соколова Ю.А., Ерофеев В.Т., Низина Т.А., Акулова М.В., Соков В.Н., Федоров В.С., Лыков A.B., Ройтман М.Я., Ройтман В.М., Яковлев А.И., Милованов А.Ф., Жуков В.В., Гельми-заВ.И., Олимпиев В.Г., Kordina K., Harmathy T., Ильин H.A., Некрасов К.Д. Благодаря этим исследованиям в настоящее время налицо новые подходы к разработке жаростойких составов на основе цементных композитов и оценке изменения ими свойств при различных видах и степенях нагрева. В исследовании использованы теоретические и методологические наработки предше-

ственников, но внимание акцентировано на нерешенных проблемах по разработке составов эффективного жаростойкого раствора и метода анализа, включающего в себя оценку взаимосвязи структуры и свойств материалов на основе цементных композитов при воздействии высоких температур.

Научная гипотеза.

На основе раскрытия взаимозависимостей изменения теплопроводности от структуры, свойств цементных композитов в условиях высоких температур возможно комплексное прогнозирование огнестойкости строительных конструкций по потере теплоизолирующей способности.

Цель работы заключается в получении цементных композитов для повышения огнестойкости строительных конструкций на основе прогнозирования их поведения в условиях воздействия высоких температур.

Для достижения поставленной цели сформулированы и поставлены следующие задачи исследования:

- исследование влияния повышенного содержания силикатных вяжущих и заполнителей на формирование структуры, прочностные и жаростойкие характеристики цементных композитов;

- разработка метода прогнозирования поведения цементных композитов строительных конструкций в условиях воздействия высоких температур основанного на оценке их структуры и свойств;

- разработка состава жаростойкого цементного раствора на основе композиционного вяжущего и наполнителей с повышенным содержанием силикатной составляющей;

- исследование физико-механических, физико-химических и термохимических свойств разработанного жаростойкого штукатурного раствора.

Научная новизна работы. Основные результаты, полученные автором и составляющие научную новизну диссертации, заключаются в следующем:

- исследована возможность определения поведения строительных конструкций в условиях высоких температур на основе комплексного метода

анализа изменения структуры и свойств цементных композитов, для разработки составов с прогнозируемыми жаростойкими характеристиками;

- предложен состав жаростойкого цементного раствора с повышенном содержанием силикатной составляющей на основе композиционного вяжущего, включающего цемент и жидкое натриевое стекло, и минеральную вату в качестве наполнителя.

- выявлены закономерности изменения фазовой структуры цементного камня при введении натриевого жидкого стекла и силикатных заполнителей, выявлен устойчивый эффект, характеризующий смещение наступления момента разложения минералов цементного композита в область более высоких температур;

- с использованием методов термического анализа определено, что жаростойкие добавки влияют на структуру цементного композита и её устойчивость к нагреву. Добавка жидкого стекла снижает потерю массы при 700-750°С с 33% до 25%. Добавка боя стекла снижает потерю массы до 23%, а добавка шамота до 21%. Дальнейшее снижение массы образцов сдвигается в область более высоких температур- 1000°С.

Научная новизна работы. Основные результаты, полученные автором и составляющие научную новизну диссертации, заключаются в следующем:

- исследована возможность определения поведения строительных конструкций в условиях высоких температур на основе комплексного метода анализа изменения структуры и свойств цементных композитов, для разработки составов с прогнозируемыми жаростойкими характеристиками;

- предложен состав жаростойкого цементного раствора с повышенном содержанием силикатной составляющей на основе композиционного вяжущего, включающего цемент и жидкое натриевое стекло, и минеральную вату в качестве наполнителя.

- выявлены закономерности изменения фазовой структуры цементного камня при введении натриевого жидкого стекла и силикатных заполнителей, выявлен устойчивый эффект, характеризующий смещение наступления мо-

мента разложения минералов цементного композита в область более высоких температур;

- с использованием методов термического анализа определено, что жаростойкие добавки влияют на структуру цементного композита и её устойчивость к нагреву. Добавка жидкого стекла снижает потерю массы при 700-750°С с 33% до 25%. Добавка боя стекла снижает потерю массы до 23%, а добавка шамота до 21%. Дальнейшее снижение массы образцов сдвигается в область более высоких температур- 1000°С.

Теоретическая и практическая значимость.

Теоретическая значимость:

С помощью методов тонкого анализа раскрыты взаимозависимости изменения теплопроводности от структуры, свойств цементных композитов в условиях высоких температур. Найдены зависимости увеличения времени разложения цементного камня с повышенным содержанием силикатной составляющей в области 500-600°С, и сдвигом разложения высокоосновных силикатов кальция в область более высоких температур, что влияет на повышении термической стойкости материала и увеличивает предел огнестойкости конструкций.

Разработаны теоретические предпосылки метода неразрушающего прогнозирования поведения цементных композитов в составе строительных конструкций в условиях воздействия высоких температур, основанного на комплексе исследований теплофизических, физико-механических и термохимических зависимостей и использовании их в теплотехническом расчете оценки огнестойкости по потере теплоизолирующей способности, что дает возможность предварительной оценки поведения материала в конструкции без натурных испытаний.

С помощью методов системного анализа разработаны принципы получения жаростойкого раствора, методологически обоснована целесообразность использования повышенной силикатной составляющей добавлением

жидкого стекла и минеральной ваты. Проведен комплексный анализ особенностей структуры и свойств раствора в зависимости от его состава.

Практическая значимость:

- разработан новый состав жаростойкого раствора, включающий цемент, жидкое стекло и минеральную вату с температурой применения более 500°С;

- разработан метод неразрушающего прогнозирования поведения цементных композитов в составе строительных конструкций в условиях воздействия высоких температур на основе термографических характеристик.

Проведенная оценка экономической эффективности использования разработанного метода в сравнении с существующей экспериментальной методикой оценки огнестойкости строительных конструкций по критериям REI показывает, что сокращение текущих затрат в расчёте на одно испытание составит 40 354 руб., а так же затраты заказчика сокращаются на 10% за счёт значительного удешевления стоимости изготавливаемых образцов и сокращения транспортных расходов.

Методология и методы исследования включали: изучение и аналитическое обобщение известных научных и технических результатов по исследуемому вопросу, экспериментальные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики, а также применение полученных экспериментальных данных в математической модели оценки огнестойкости строительных конструкций.

Положения, выносимые на защиту:

- современные подходы к разработке составов цементных композитов, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах и оценка их поведения в условиях пожара;

- результаты исследования изменения структуры цементных композитов различного состава, их теплофизических особенностей, термических процессов полученные при использовании методов термического анализа;

- метод прогнозирования поведения цементных композитов в условиях воздействия высоких температур, включающий сравнительный анализ пошагового изменения фазовых характеристик при нагреве и результатов исследования их структуры и свойств;

- зависимости основных физико-механических и тепловых характеристик жаростойкого вяжущего от его состава и расхода компонентов;

- результаты оценки физико-механических, теплофизических и термохимических характеристик цементных композитов с повышенным содержанием силикатных добавок при высокотемпературном воздействии;

- технико-экономические показатели применения разработанного метода в сравнении с существующими экспериментальными методиками по оценке огнестойкости строительных конструкций по критерию I (потеря теплоизолирующей способности).

Достоверность полученных результатов обеспечена: изучением и аналитическим обобщением известных научных и технических результатов по исследуемому вопросу, экспериментальными исследованиями, обработкой экспериментальных данных методами математической статистики, а также применение полученных экспериментальных данных в математической модели оценки огнестойкости строительных конструкций.

Апробация результатов диссертационной работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференциях разного уровня:

- IX Международная научно-практическая конференция «Пожарная и аварийная безопасность». - Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России 2014;

- IX Международная научно-практическая конференция «Обеспечение безопасности жизнедеятельности. Проблемы и перспективы». - Минск: КИИ, 2015;

- Молодежный научный форум «Молодые исследователи регионам». -Вологда: ВоГТУ, 2015;

- Межвузовская научно-техническая конференция с международным участием «Молодые ученые - развитию текстильно-промышленного кластера» (Поиск - 2015). - Иваново: ИВГПУ;

- I Межвузовская научно-практическая конференция «Современные пожаробезопасные материалы и технологии». - Иваново: ИПСА, 2015;

- XVIII Международный научно-практический. форум «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы» (SMARTEX 2015). Иваново: ИГПУ, Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, 2015;

- XXIII Международная научно-техническая конференция «Информационная среда вуза», - Иваново: ИВГПУ 2016;

- V Международная научно-практическая конференция «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации» - Москва: АГПС МЧС России 2016;

- X Международная научно-практическая конференция «Обеспечение безопасности жизнедеятельности. Проблемы и перспективы». - Минск: КИИ, 2016;

- XXIV Международная научно-техническая конференция «Информационная среда вуза», - Иваново: ИВГПУ 2017;

- VI Международная научная конференция «Интеграция, партнёрство и инновации в строительной науке и образовании» (IPICSE-2018), - Москва: МГСУ 2018.

- XXII Международная научно-практическая конференция «Передовые технологии в строительстве» ^0ЯМ-2019), - Ташкент: МГСУ, 2019.

Публикации. По теме диссертации было подготовлено и опубликовано 20 статей и тезисов докладов, в том числе 5 статьи в изданиях, рекомендованных в перечне ВАК, 1 статья с индексацией Скопус.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы (а именно «Моделирование наступления момента предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности с помощью экспериментально полученного коэффициента теплопроводности») внедрены в практическую деятельность

«СЭУ ФПС №93 «ИПЛ» МЧС России» (г. Москва) при проведении испытаний железобетонных строительных конструкций, выполненных на основе цементных композитов различного состава по определению критерия огнестойкости по потере теплоизолирующей способности, а также в образовательный процесс Ивановской пожарно-спасательной академии (кафедра «Пожарной безопасности объектов защиты») и применяются при проведении практических и семинарских занятий по следующим учебным дисциплинам: «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» (тема № 11 - «Поведение несущих и ограждающих железобетонных, металлических, деревянных строительных конструкций в условиях пожара и способы повышения их огнестойкости»); «Пожарная безопасность объектов защиты» (тема № 3 - «Поведение каменных материалов в условиях пожара»).

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЭКСПЛУ-ТАЦИИ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

1.1. Виды цементных композитов, их состав и структура

Цементные композиты широко применяются при проведении строительных работ самого широкого профиля. Одной из сфер их применения являются бетонные и сборные железобетонные конструкции, представляющие основу современных, строящихся, а также проектируемых зданий. Бетонные конструкции классифицируются как негорючие (НГ) [143, 113].

Одним из компонентов цементных композитов является заполнитель, который может занимать до 85% от всего объема исходного состава смеси композиции. Заполнители могут быть представлены в виде песка, гравия, щебня, шлака, керамзита, шлаковой пемзы и др. [63, 127]. Они во многом определяют свойства цементных составов, как физико-механических, так термохимических.

Двумя основными характерными показателями заполнителей являются межзерновая пустотность и пористость самих зерен материала выступающего в роли заполнителя. Данный показатель впоследствии влияет на значительное число физических и теплофизических характеристик конечных составов, таких как теплопроводность, прочность, деформативность, гигроскопичность и др.

Непосредственно в роли самих цементных композитов выступают как различные виды бетонов на цементном вяжущем, так и строительные растворы. Бетоны классифицируются по ряду признаков [29] представленных на рисунке 1.1:

Рисунок 1.1. Классификация бетонов на цементном вяжущем

Основными характерными видами цементных композитов из числа бетонов и растворов являются обычный бетон, пенобетон, газобетон, пенопо-листиролбетон, жаростойкий бетон, монтажные растворы, штукатурные растворы, гидроизоляционные растворы, инъекционные цементные растворы, тампонажные растворы, рентгенозащитные растворы и др. [63, 29, 41, 46].

Пенобетон является разновидностью ячеистого бетона, получаемого в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пены. Легкий пенобетон, имеет хорошую механическую прочность, обладает высокой теплоизоляционной способностью при широкой амплитуде плотности [101]. Применяется пенобетон при производстве строительных блоков для классического строительства домов и перегородок, при монолитном домостроении, а также при тепло- и звукоизоляции стен, полов, плит и перекрытий. При пожаре пенобетон более устойчив к воздействию высоких температур, поскольку за счет наличия большого числа пор имеет относительно низкую теплопроводность. Однако после долгого высокотемпературного воздействия в результате пожара пенобетон теряет достаточно большой запас своей прочности и в дальнейшем слабо подходит для последующей эксплуатации.

Аналогом пенобетону, так же наиболее часто используемому, является газобетон [86]. В процессе производства газобетона используются цемент, кварцевый песок, а так же специальные компоненты вызывающие образование газов, иногда добавляют гипс, известь, различные отходы (зола, шлаки металлургических производств и др.) [155, 58, 84]. Огнестойкость газобетона относительно выше, чем тяжелого бетона. Данный факт объясняется гомогенной структурой газобетона без различных неоднородностей, как в тяжелом бетоне, что может повлечь за собой образование трещин из-за разного расширения композиционных материалов тяжелого бетона при нагреве. Лучшей огнестойкостью и термической стойкостью из-за меньшей теплопроводности обладают газобетоны с закрытой ячеистой структурой. Строитель-

ные конструкции из газобетона обладают I степенью огнестойкости. Широко известно применение стен из автоклавного газобетона толщиной 20 см и более в качестве противопожарных перегородок, сдерживающей распространение пожара.

Еще одним видом из наиболее распространённых цементных композитов является пенополистиролбетон, подпадающий под классификацию легких бетонов. Представляет собой композиционный материал, в состав которого входит цемент, пористый заполнитель - гранулы вспененного полистирола, вода, а также воздухововлекающая добавка. В случае необходимости получения тяжелых плотностей полистиролбетона, в его состав может входить минеральный наполнитель (песок). Благодаря сочетанию теплоизолирующего материала, которым являются полистирольные гранулы и бетона в одном продукте сочетается оптимальная комбинация характеристик для строительного материала - устойчивость к гниению, гидрофобность, высочайшие показатели несущих характеристик, теплоизоляции, огнезащиты, звукоизоляции, морозоустойчивости и периодов замерзания/размораживания (срок эксплуатации) [84]. При пожаре и длительном непосредственном воздействии высоких температур он может потерять свою прочность. Хотя сами пенополистиролбетонные блоки не горят, тем не менее, при пожаре из них выделяется масса ядовитых веществ.

Особое внимание необходимо уделить жаростойким и огнеупорным бетонам, пользующихся все более возрастающим спросом. Жаростойкий бетон предназначен для строительных конструкций, работающих при длительном воздействии высоких температур и сохраняющих свои физико-механические свойства в заданных пределах. Жаростойкий бетон изготовляют из вяжущего: портландцемента, шлакопортландцемента, глиноземистого цемента, жидкого стекла и минеральных тонкомолотых добавок: хромитовой руды, шамотного боя или магнезитового кирпича, андезита, топливного шлака [136].

При изучении и объяснении характера проявления свойств строительных материалов на основе цементных композитов в условиях пожара следует в качестве основных выделить физические, механические, теплофизические и термохимические свойства. К физическим свойствам относятся плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, парога-зопроницаемость. К механическим свойствам - прочность при сжатии, растяжении, деформативность. Среди теплофизических и термохимических свойств можно выделить теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение и теплостойкость, термостойкость [46, 102, 28, 64, 98, 116, 96, 142, 39].

1.2. Виды штукатурных растворов на основе цементных композитов Не меньшей актуальностью наравне с цементными бетонами пользуются и строительные растворы на цементном вяжущем. Составы растворов подбирают в зависимости от функционального назначения и эксплуатационных условий. В состав растворов могут входить различные виды цемента в качестве вяжущего, заполнитель и различные добавки, которые могут определять конкретные свойства и функциональные характеристики раствора в зависимости от его назначения. Различают штукатурные растворы (декоративные и отделочные), и специальные растворы, предназначенные для выполнения специальных работ [29]. Специальные растворы представлены инъекционными растворами, растворами для заполнения швов между сборными элементами железобетонных конструкций, рентгенозащитными растворами, акустическими растворами, гидроизоляционными растворами и тампонаж-ными растворами [126].

Штукатурные растворы жаростойкие применяются при внутренних работах в помещениях с нормальной влажностью. Предназначены для оштукатуривания поверхностей, испытывающих повышенные и высокие температурные нагрузки (камины, бытовые печи и т.п.) под дальнейшую отделку поверхностей декоративными материалами.

Штукатурные растворы должны иметь высокую подвижность, которую можно повысить введением органических пластификаторов. Растворы, содержащие гипс, быстро схватываются и твердеют и для регулирования сроков схватывания в них вводят замедлители твердения.

Штукатурные растворы на основе жаростойких растворов обеспечивают защиту металлических и железобетонных конструкций от воздействия высоких температур в течение 0,5. ..4 ч в случае возникновения пожара. Штукатурный слой не должен плавиться и отслаиваться под действием температуры 1000...1200°С.

Чаще всего в качестве жаростойкого вяжущего используют портландцемент и шлакопортландцемент с тонкомолотыми огнеупорными добавками, глиноземистый цемент, различные фосфатные связки и жидкое стекло с разными видами отвердителей и тонкомолотых добавок.

Однако, жаростойкие растворы часто требуют усложнения технологии за счет прогрева смеси для инициации твердения или использования вредных и токсичных веществ. Глиноземистый цемент наиболее разумно применять при температурах, превышающих 1200°С, так как на температуру приблизительно до 1000°С, для этих цементов приходится пик наибольшего падение механической прочности.

Наиболее перспективными материалами для разработки жаростойкого раствора, с целью применения его для оштукатуривания предназначена для первичного выравнивания поверхностей, испытывающих повышенные и высокие температурные нагрузки (камины, печи и т.п.), под дальнейшую отделку декоративными материалами является штукатурная смесь с армирующими термостойкими волокнами на основе жаростойкого вяжущего. Такой раствор экономически выгоден и может обладать необходимыми физико-механическими характеристиками. Более того, бетоны и растворы на основе жидкого стекла обладают высокой химической стойкостью.

Для наружных штукатурок каменных и монолитных бетонных стен зданий с относительной влажностью воздуха помещений до 60% применяют цементно-известковые растворы, а для наружных штукатурок деревянных и гипсовых поверхностей в районах с устойчиво-сухим климатом - известково-гипсовые. Для наружной штукатурки цоколей, поясков, карнизов и других участков стен, подвергающихся систематическому увлажнению, следует использовать цементные и цементно-известковые растворы на портландцемен-тах; для внутренней штукатурки стен и перекрытий зданий при относительной влажности воздуха помещений до 60% применяются известковые, гипсовые, известково-гипсовые и цементно-известковые растворы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Левашов Никита Фёдорович, 2019 год

Список используемой литературы

1. Akaiwa, S. J. /Journal of the Ceramic Society of Japan, Vol. 62, 1954. Р. 666.

2. Anderberg, Y., Forsen, N.E. Fire resistance of concrete structures // Nordic concrete research. № 1,1982. - P.1-17.

3. Consolazio, G.R., International Workshop on Fire Performance of High-Strength Concrete / G.R. Consolazio, M.C. Mc Vay, J.W. Rish. - Gaithersburg, 1997. -125 р.

4. Cornel, C., Veron, J., Bouster, C. and etc. Theoretical Thermogravimetric Analysis at Constant Heating Rate // 6th Int.Conf. Therm. Anal., Bayereuth, 1980, Workbook, - 123 р.

5. Dodd, J.W., Tonge, К.Н. Thermal Methods. Analytical Chemistry by Open Learning. -London, 1987. - 337 р.

6. Fike, R.S., Kodur, V.K.R. An approach for evaluating the fire resistance of CFHSS columns under design fire scenarios / Journal of Fire Protection Engineering. 2009, V. 4, Р. 229-259.

7. Harmathy, T.Z. ,Stanzak W.W. Elevated-Temperature Tensile and Creep Properties of Some Structural and Prestressing Steels / Research Paper №424, Division of Building Research, Ottawa, 1970.- 76 p.

8. Harmathy, T.Z. Creep deflection of metal beams in transient heating processes, with particular reference to fire / Canadian Journal of Civil Engineering. V.3, 1986. P. 219-228.

9. Harmathy, T.Z. Effect of moisture on the fire endurance of building elements // National Research Council, Ottawa, Canada, 1965. P. 54.

10. Harmathy, Т. Z. Thermal properties of concrete at elevated temperature // National Research Council, Ottawa, Canada. P. 211.

11. Koshik, M.,Rychly, J., Spilda, I., et al. Polimer nematerialy a ichpoziarnao-chrana. - Bratislava, 1986. -233 р.

12. Kottas, P. Thermal Analysis Controlled by Microcmputer. // Thermo-chimicaacta, 1985, V92, P. 411-414.

13. Krol Pawel, A. Evaluation of the fire resistance of steel-beam floors. // Bezpieczenstwo i technikapozarnicza. V. 35, 2014/ P. 73-96.

14. Levashov, N.F., Akulova, M.V., Potemkina, O.V., Sokolova, Yu.A., Sokolova, A.G. Applying the dimensional method for valuation of the strength loss of cement compositions exposed to elevated temperatures. // сб. научных трудов «VI International Scientific Conference "Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education" (IPICSE-2018)». 2018.

15. Manning, N.J. Design Considerations in Computerized Thermal Analysis Systems. Thermichimicaacta. V. 92, 1985. P. 419-423.

16. Morotz-Cecei, K., Beda, L. Comparative Testing of the Flammability of Upholstery Textiles // J. of Thermal Analysis, V.32, Р. 901-908.

17. Murphy, C.B., Habersberger, K. Report on the Workshop: advances in terminological instrumentation // Thermochimica Acta. V 110, 1987. Р. 31-47.

18. Peng, G. Evaluation of fire damage to high-performance concrete: Dis. Ph.D. Hong Kong Polytechnic Institute. Hong Kong. 2000. Р. 23-35.

19. Roitman, V.M. Consideration of real fire conditions while calculating the fire resistance of building structures on the basis of the kinetic approach // Fire safety journal V/ 16, 1990, Р. 433-442.

20. Troitzsch, J. International Plastics Flammability Handbook: principles, regulations, testing and approval. - Munchen: Hanser, 1983. -500 р.

21. Wendlandt,W.W. Thermal analysis.-New York:Wiley, 1986, - 814 р.

22. Widaman, G. Application of Modern Thermal Analysis // Swiss chem. V.7 (5a), 1985. Р. 49-52.

23. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1971. - 186 с.

24. Акулова, М.В., Белякова, Н.А., Коллеров, А.Н., Потемкина, О.В. Исследование физико-химических процессов формирования фазового состава жаростойкого штукатурного раствора с различными наполнителями и добавлением жидкого стекла // Пожарная безопасность. № 3, 2013. С. 42-46.

25. Акулова, М.В., Щепочкина, Ю.А., Емелин, В.Ю., Павлов, Е.А. Расчет огнестойкости железобетонных строительных конструкций: учебно-методическое пособие для курсантов очной формы обучения и слушателей заочной формы обучения по специальности 280104.65 «Пожарная безопасность». - Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2011. - 103 с.

26. Альтшулер, Б.А. Упругопластические характеристики бетона при нагреве под нагрузкой // Бетон и железобетон. - 1974. - №9. - С. 11-13.

27. Альтшуллер, Б.А. Сборные железобетонные конструкции. - М.: 1976. -158 с.

28. Астахова, И.Ф., Молчадский И.С., СпорыхинA.H. Моделирование процессов теплопереноса при пожаре в помещении. - Воронеж: 1998. - 220 с.

29. Баженов, Ю. М. Технология бетона. Учебник. — М.: Изд-во АСВ, 2002. 3-е издание. - 500 с.

30. Балдин, К.В., Передеряев, И.И., Голов, Р.С. Инвестиции в инновации: Учебное пособие. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и КО», 2008. - 238 с.

31. Браун, Г. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов. - М.: изд. Мир. 1965. - 211 с.

32. Бутт, Ю.М., Рашкович, Л.Н. Твердение вяжущих при высоких температурах. - М.: Стройиздат. 1965. - 264 с.

33. Бушев, В.П., Пчелинцев, В.А., Федоренко, B.C., Яковлев, А.И. Огнестойкость зданий. - М.: Стройиздат, 1968. - 261 с.

34. Вентцель, Е.С., Овчаров, Л.А. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969 -12 с.

35. Гаркави, М.С. Энтропийный анализ процесса твердения цемента //Сб. Гидратация и твердение вяжущих. - Уфа, 1978. С. 225-229.

36. Гельмиза, В.И. Оценка взрывоопасного разрушения бетона. / В.И. Гельмиза // Огнестойкость строительных конструкций. — М.: ВНИИПО МВД СССР, Вып. 8, 1980. С. 85 - 89.

37. Гоберис, СИ. Применение жаростойкого бетона для ремонта тепловых агрегатов. - М: ЦИНИС. № 16, 1964. - 168 с.

38. Гоберис, СИ., Штоупис, А.Б. Исследование жаростойких бетонов, содержащих отработанный катализатор нефтепереработки // Огнеупоры и техническая керамика. №1, 1997. С. 19-22.

39. Голованов, В.И., Павлов, B.B., Пехотиков, A.B. Огнестойкость многопустотных железобетонных перекрытий с различными видами огнезащиты // Пожарная безопасность. №2, 1999. - С. 57-66.

40. Голованов, В.И., Павлов, В.В., Пехотиков, А.В. Огнезащита многопустотных железобетонных перекрытий // Пожарное дело. №4, 2000. С. 41-43.

41. Горчаков, Г. И. Строительные материалы. М: Высшая школа, 1981.412 с.

42. Горшков B.C. Термография строительных материалов. М.: Стройиздат. 1968. - 154 с.

43. Горшков, B.C., Тимашев В.В. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. - М.: Высшая школа, 1963. - 533 с.

44. Горшков, В.С., Тимашев, В.В., Савельев, В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1981.- 335 с.

45. Дамодаран, А. Инвестиционная оценка. Инструменты и методы оценки любых активов. / Пер. с англ. - М.: Альпина Бизнес Букс, 2014. - 136 с.

46. Демехин, В.Н. Здания сооружения и их устойчивость при пожаре: Учебник / В.Н. Демехин, И.Л. Мосалков, Г.Ф. Плюснина и др./ Под ред. И.Л. Мосалкова. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.- 656 с.

47. Дудеров, Н.Г., Корольченко, А.Я., Нагановский, Ю.К. и др. Оценка эффективности антипиренов по данным комплексного термического анализа. Современные методы определения пожаровзрывоопасности веществ и материалов // сб. науч. трудов ВНИИПО, 1991, - 511 с.

48. Дудеров, Н.Г., Нагановский, Ю.К. Использование термического анализа для оценки пожароопасных свойств строительных материалов // Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве. Тез. докл. 3-й Респ. НТК, Харьков, 1982, - 428 с.

49. Дульнев, Г.Н., Заричняк, Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. -JL: Энергия, 1974, - 264 с.

50. Жак, А., Руммель, К. Практическое приложение законов теплопередачи и теплового излучения. - М.: Госиздат. 1928. - 132 с.

51. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол/ Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, М.И. Зийфман, Б.Д. Тотурбиев - М.: Стройиздат, 1986. - 145 с.

52. Жуков, В.В. Взрывообразное разрушение бетона / В.В. Жуков, В.Ф. Гуляева, А.Н. Сорокин // Огнестойкость строительных конструкций. - M: ВНИИПО МВД СССР. Вып. 4, 1976. С. 42 - 57.

53. Журавлев, В.Ф. Химия вяжущих веществ. - М.: Гос. научно-техн. изд. хим. лит-ры, 1951. - 208 с.

54. Задачник по теплопередаче в пожарном деле. / М.П.Башкирцев. -М.: ВШ МВД СССР, 1971.-210 с.

55. Замятин, СР., Пургин А.К., и др. Огнеупорные бетоны. Справочник - М.: Металлургия, 1982 - 192 с.

56. Зевин, Л.С., Хейкер Д.М. Рентгеновские методы исследования строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1965. - 362 с.

57. Зенков, В.И. Строительные материалы и поведение их в условиях пожара. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1974. - 211 с.

58. Иванов, И.А. Легкие бетоны с применением зол электростанций. — М.: Стройиздат, 1986. - 136 с.

59. Ильин, H.A. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1979. - 233 с.

60. Инструкция по расчёту фактических пределов огнестойкости железобетонных строительных конструкций на основе применения ЭВМ / ВНИИПО МВД ССР - М.: ВНИИПО, 1975. - 220 с.

61. Инструкция по технологии приготовления жаростойких бетонов СН 156-79 -М.: Стройиздат, 1979. - 38 с.

62. Кокурина Г.Л. Методы исследования строительных материалов (дери-ватография): Методические указания к выполнению лабораторных работ. Иваново: ИГАСА, 1998. - 34 с.

63. Комар, А. Г. Строительные материалы и изделия: Учеб. для инж. -экон. спец. строит. вузов. - М.: Высш. шк., 1988. - 527 с.

64. Ларионова З.М. Методы исследования цементного камня и бетона. -М.: Изд. лит-ры по строительству, 1970. - 156 с.

65. Ларионова З.М., Соломонов В.В., Леднева Н.П. Определение температуры нагрева бетона по изменению его состояния после пожара // Промышленное строительство. № 2, 1989. - С. 20-21.

66. Левашов Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Применение методов тонкого анализа для оценки влияния компонентов заполнителя на структуру пенобетона // интернет-журнал Пожарная и аварийная безопасность. - 2016. -№.1.

67. Левашов, Н.Ф. Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Использование методов термогравиметрии для анализа влияния компонентов на структуру пенобетона // Информационная среда вуза: материалы XXIII международной научно-технической конференции, г. Иваново, ИГПУ, 2016. С. 173-180.

68. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Соколова, Ю.А. Разработка аналитической модели потери прочности цементных композитов при воздействии повышенных температур // Строительство и реконструкция. № 5. 2018. - С. 104-111.

69. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Методика оценки влияния добавок базальтового волокна в цементных растворах на огнестойкость железобетонной многопустотной плиты перекрытия // Обеспечение безопасности жизнедеятельности. Проблемы и перспективы: материалы IX Международной научно-практической конференции, Минск. КИИ, 2015. С. 40-42.

70. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Баженова, Т.А., Потемкина, О.В. Анализ современных отечественных методов исследования проявления свойств строительных материалов на основе цементных композитов в условиях высокотемпературных воздействий // Молодые ученые - развитию текстильно-промышленного кластера (Поиск 2015): материалы Международной научно-технической конференции г. Иваново, ИВГПУ, 2015. С. 251-253.

71. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Баженова, Т.А., Кулагин, А.В. Применение методики анализа материалов на негорючесть с целью исследования проявления свойств цементных композитов // Пожарная и аварийная безопасность: материалы X Международной научно-практической конференции, г. Иваново: ИПСА ГПС МЧС России, 2015. С. 234-236.

72. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Ведяскин, Ю.А., Ратов, Н.А. Методика оценки влияния добавок базальтового волокна в цементных растворах на огнестойкость стандартной плиты перекрытия // Молодые исследователи регионам: материалы международной научной конференции Т. 1., г. Вологда: ВолГУ, 2015. С. 217-219.

73. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Гурьянов, М.А., Баженова, Т.А. Использование метода определения коэффициента теплопроводности для оценки проявления свойств цементных композитов, при повышенных температурах // Обеспечение безопасности жизнедеятельности. Проблемы и перспективы:

материалы X Международной научно-практической конференции, г. Минск КИИ, 2016. С. 32-35.

74. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Анализ современных методов исследования проявления свойств строительных материалов на основе цементных составов в при воздействии высоких температур // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: материалы сборника I межвузовской научно-практической конференции, г. Иваново, ИПСА ГПС МЧС России, 2015. С. 87-90.

75. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Применение методики расчета огнестойкости строительных конструкций для анализа влияния силикатных добавок в растворах на свойства защитного слоя арматуры // Пожаро-взрывобезопасность. Т.24. № 10, 2015. -- С. 30-34.

76. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Использование термогравиметрического метода анализа для исследования влияния вида заполнителя на свойства пенобетона // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №. 4 (15), 2015. С. 75-78.

77. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Гурьянов, М.А. К вопросу о влиянии схем армирования железобетонных плит перекрытия на их огнестойкость // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: материалы сборника II межвузовской научно-практической конференции, Иваново, ИПСА ГПС МЧС России, 2016. С. 74-78.

78. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Емелин, В.Ю. Исследование изменения фазового состава пенобетона с добавлением жидкого стекла и стеклобоя термографическим методом // Пожарная и аварийная безопасность: материалы IX Международной научно-практической конференции, г. Иваново: ИИ ГПС МЧС России, 2014. С. 163-166.

79. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Коростелев, А.П. К вопросу применения комплексного подхода при оценке проявления свойств цементных композитов в условиях повышенных температур // Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации: материалы сборника V международной научно-практической конференции, Москва, АГПС МЧС России, 2016. С. 32-35.

80. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Наконечный, С.Н., Еме-лин, В.Ю. Исследование проявления свойств цементных композитов, содержащих силикатные добавки, при повышенных температурах // Информационная среда вуза: материалы XXII международной научно технической конференции, Иваново, ИВГПУ, 2015. С. 173-180.

81. Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Еме-лин, В.Ю. Использование методов тонкого анализа для исследования факторов и параметров, определяющих поведение пенобетонов в условиях высокотемпературных воздействий температур // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы» (SMARTEX 2015): сб. материалов XVIII международного научно-практического форума,

г. Иваново, ИВГПУ, Инст. химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, 2015. С. 280-284.

82. Левашов, Н.Ф., Соколова, Ю.А., Алоян, Р.М., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Особенности применения комплексного метода анализа проявления свойств цементных составов при воздействии повышенных температур // сб. научных трудов «Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ», Москва, 2018. С. 449-455.

83. Левитский, В.Е. Диаграммный метод решения статической задачи расчета огнестойкости железобетонных конструкций.: дис. канд. техн. наук: 05.23.01 / Левитский Валерий Евгеньевич. - М.: МИИТ, 2006. - 216с.

84. Легкий бетон на заполнителе из гранул пенополистирола // Строительные материалы и изделия (характеристика и применение). Вып. 22, 1968, -М.: ЦНИИСКГосстроя СССР, 1968. - С. 8-9.

85. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона /Перевод с английского Б.С. Левмана под редакцией доц., к.т.н. С.М. Рояка. - М.: Госстройиздат. 1961.- 211 с.

86. Лотов В.А. Особенности технологических процессов производства газобетона // Строительные материалы, №4, 2000. - 355 с.

87. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / A.B. Лыков: — М.: Высшая школа, 1967.- 599 с.

88. Ляминов Ю.С. Физико-химические методы анализа. - М.: Химия. 1974.

- 211 с.

89. Макагонов В.А. Бетон в условиях высокотемпературного нагрева. - М.: Стройиздат, 1979. - 243 с.

90. Малинин Ю.С., Рязин В.П., Волков О.С. Количественный рентгеновский фазовый анализ клинкера. М.: Госстройиздат. 1962. - 121 с.

91. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохран-ности железобетонных конструкций. МДС 21-2.2000.

92. Методические рекомендации по оценке свойств бетона после пожара. -М.: НИИЖБ ИТБ. 1985. - 38 с.

93. Милованов, A.B. Работа железобетонных конструкций при высоких температурах. М.: 1972. - 231 с.

94. Милованов, А.Ф. Огнестойкость железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1986.- 224 с.

95. Милованов, А.Ф. Расчёт жаростойких железобетонных конструкций. -М.: Стройиздат, 1975. - 230 с.

96. Милованов, А.Ф: Стойкость железобетонных конструкций при пожаре

- М.: Стройиздат, 1998. - 304 с.

97. Митровпольский А.К. Техника статистических вычислений. - М.: Физ-матгиз, 1961. - 260 с.

98. Михайлов, A.B. Определение прочности бетона без его разрушения. Сб. / НИИ по строительству. Исследования. Бетоны и растворы.-М.: 1957. -486 с.

99. Михеев, В.И. Рентгенометрический определитель минералов. - М.: Гос-геологиздат, 1957. - 322 с.

100. Молчадский, О.И. Применение методов термического анализа для оценки пожарно-технических характеристик строительных материалов. // Пожарная безопасность. №4, 2001. С. 31-36.

101. Морозов, А.П. Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы. -Магнитогорск, 2008. -346 с.

102. Мосалков, И.Л., Г.Ф. Плюснина, Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: Спецтехника, 2001.- 496 с.

103. Налимов, В.В. Теория эксперимента // сб. Новые идеи в планировании эксперимента. - М.: Наука, 1969. - С. 24-36.

104. Налимов, В.В., Чернова, Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. - М.: Наука, 1965. - 146 с.

105. Невиль, A.M. Свойства бетона. / Пер. с англ. под ред. Ф.И. Иванова. -М.: Стройиздат, 1972. - 231 с.

106. Некрасов, К.Д., Жуков, В.В., Гуляева, В.Ф. Тяжелый бетон в условиях высоких температур. - М.: Стройиздат, 1972. - 128 с.

107. НПБ 251-98. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний. - М.: ВНИИПО МВД России, 1998. - 123 с.

108. О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы: Постановление Правительства РФ от 01.01.2002 № 1 (ред. от 06.07.2015). Доступ из СПС «Консультант Плюс».

109. Павлова, С.С, Журавлева, И.В., Толчинский, Ю.И. Термический анализ органических и высокомолекулярных соединений. - М.: Химия, 1983.- 118 с.

110. Патент РФ № 2471753. Сырьевая смесь для получения пенобетона / Федосов С.В., Малый И.А., Ветошкин А.А., Акулова М.В., Потемкина О.В., Щепочкина Ю.А., Емелин В.Ю. от 27.07.2011.

111. Пожарная профилактика в строительстве / Грушевский, Б.В., Яковлев, А.И., Кривошеев, И.Н., и др. - М.: Главмосстрой, 1985. - 452 с.

112. Попов, M.M. Термометрия и калориметрия. - M.: 1954. - 943 с.

113. Попов, К.Н. Строительные материалы и изделия / К.Н. Попов, М.Б. Каддо. - М.: Высшая школа, 2001. - 367 с.

114. Попов, К.Н., Каддо М. Б. Строительные материалы и изделия: Учеб. -М.: Высш. шк, 2001. - 367 с.

115. Пособие по определению огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП П-2-80)/ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1985. - 56 с.

116. Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СТО 36554501-006-2006.). - М.: НИИЖБ, 2008. - 131 с.

117. Провести поисковые исследования по установлению очаговых признаков пожара на неорганических строительных материалах (составы на основе гипса, цемента, извести): Отчет / ЛФ ВНИИПО: Руководитель И.Д. Чешко. № гос. регистр. 01.86. 0054227. - 67 с.

118. Рамачадран, В.С. Применение дифференциально - термического анализа в химии цементов. - М.: Стройиздат, 1977. - 408 с.

119. Рекомендации по расчёту пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1986. - 40 с.

120. Ройтман, В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. - М: Асс. Пожарная безопасность и наука, 2001. - 382 с.

121. Ройтман, В.М. Теория расчета конструкций на огнестойкость // Пожарное дело, №5, 1989. С. 8-10.

122. Ройтман, М. Я. Пожарная профилактика в строительном деле. - М.: ВИПТШ, 1975. - 525 с.

123. Руководство по подбору составов тяжелого бетона. - М.: Стройиздат, 1979. - 68 с.

124. Инсли, Г., Фрешетт, В.Д. Микроскопия керамики и цементов / Перевод с англ. З.М. Ларионовой. - М.: Госстройиздат, 1960, - 298 с.

125. Руссо, B.A. Взрывообразное разрушение мелкозернистого селикатобе-тона при нагреве / В.А. Руссо, В.Н. Морозов, JI.B. Павлова // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД СССР, Вып. 6, 1978. С. 7583.

126. Рыбьев, И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. М.: Стройиздат, 1978. - 365 с.

127. Рыбьев, Н.А. Строительное материаловедение. Учебное пособие для строительных вузов - М.: Высшая школа, 2003. - 701 с.

128. Самарский, A.A. Вычислительная теплопередача / A.A. Самарский, П.Н. Вабищевич. - М.: Книжный дом «Либроком», 2009. - 784 с.

129. Смирнов, Н.В., Дунин-Барковский, И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики (для технических приложений) - М.: Наука, 1969. - 240 с.

130. СНиП 2.01.02-85*. «Противопожарные нормы».

131. СНиП 2.03.04-84*. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. Нормы проектирования / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001.

132. Сорокин А.Н. Исследование огнестойкости несущих железобетонных конструкций из бетона на трепельном гравии: дис. канд. техн. наук: 05.23.01 / ВНИИПО. - М.: 1981. - 189 с.

133. СП 82-101-98. Приготовление и применение растворов строительных.

134. Сычев, М.М. Энтропийный анализ процесса твердения цемента. Цемент. № 2, 1989. С. 19-20.

135. Тайра, С. Теория высокотемпературной прочности материалов, 1986, 280 с.

136. Тарасова, А.П. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. - М.: Стройиздат, 1982. - 133 с.

137. Тарасова, А.П. Новое в исследовании жаростойких химически стойких бетонов на жидком стекле // сб. Жаростойкие бетон и железобетон в строительстве. - М.: Стройиздат, 1966. - с. 42-46.

138. Тарасова, А.П. Условия выделения фтора из жароупорного бетона на жидком стекле при нагревании в различных агрессивных средах // сб. трудов НИИЖБ. - М.: Госстройиздат, 1961. - С. 38-42.

139. Тарасова, А.П., Блюсин, А.А. Жаростойкие бетоны на жидком стекле со шлаками ферросплавных производств // сб. Жаростойкие бетоны. - М.: Стройиздат, 1964. С. 32-36.

140. Тарасова, А.П., Блюсин, А.А. Изучение физико-химических процессов, протекающих в композициях на жидком стекле при твердении и нагревании // Научно-технический отчет, НИИЖБ, 1964. - 65 с.

141. Тарасова, А.П., Блюсин, А.А. Свойства жаростойкого бетона на жидком стекле с нефелиновым шламом // Сб. Жаростойкие бетоны - М.: Стройиздат, 1964. - С. 32-36.

142. Термический анализ неорганических и органических материалов // сб. науч. тр. АН Молд. ССР, Инст. химии. - Кишинев, 1990. - 157 с.

143. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: [фед. закон: принят Гос. Думой 22 июл. 2008 г.: по состоянию на 29 июля 2017 г.]. - М.: Ось-89, 2009. - 176 с.

144. Тихомиров, И.Н., Скорина, Т.В. Влияние силикатного модуля жидкого стекла на свойства вяжущих материалов // Строительные материалы. №12, 2009. С. 28-32.

145. Топор, Н.Д. Дифференциально-термический и термовесовой анализ минералов. - М.: изд. Недра, 1964. - 158 с.

146. Тотурбиев, Б.Д. Строительные материалы на основе силикат-натриевых композиций. - М.: Стройиздат, 1988. - 207 с.

147. Установка для дифференциально-термического анализа (ДТА) «^егтоэсап-2». Руководство по эксплуатации. -27с.

148. Федоров, В.С. Основы обеспечения пожарной безопасности зданий / В.С. Федоров. - М.: АСВ, 2016. - 176 с.

149. Федосов, С.В., Акулова, М.В., Потемкина, О.В., Емелин В.Ю., Петрова, О.С. Влияние силикатных добавок в пенобетонах на огнестойкость конструкций // Научное обозрение. Вып. № 11, 2013. С. 36-41.

150. Федосов, С.В., Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Перспективы применения комплексного метода анализа проявления свойств цементных композитов в условиях воздействия повышенных температур // Строительство и реконструкция. № 4, 2017. С. 119-128.

151. Федосов, С.В., Левашов, Н.Ф., Акулова, М.В., Потемкина, О.В. Применение комплексной методики анализа проявления свойств цементных композитов, содержащих силикатные добавки, при повышенных температурах // Пожаровзрывобезопасность. №. 12, 2016. С. 14-21.

152. Финн, Д. Введение в теорию планирования экспериментов—М.: Наука, 1970. -120 с.

153. Хеммингер, П., Хене, Г. Калориметрия. Теория и практика. - М.: Химия, 1990.-176 с.

154. Чешко, И.Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования). - СПб.: СПбИПБ МВД России, 1997. - 560 с.

155. Чистов, Ю.Д. Перспективы применения отходов дробления бетонного лома в пенобетоне / Ю.Д. Чистов, М.В. Краснов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. № 4, 2003. С. 8-10.

156. Юшков, П.П. Приближенное решение задачи нестационарной теплопроводности методом конечных разностей / П.П. Юшков // Труды института энергетики АН БССР. 1958. - Вып. 7.

157. Яковлев, А.И. Основы расчёта огнестойкости железобетонных конструкций: Дис. докт. техн. наук. - М.: МИСИ, 1966. - 515 с.

158. Яковлев, А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций.-М.: Стройиздат, 1988. - 143 с.

159. Яковлев, А.И. Расчёт пределов огнестойкости сжатых железобетонных конструкций по критическим деформациям // Поведение строительных конструкций в условиях пожара. - М.: ВНИИПО, 1987. - С. 5-16.

160. Яковлев, А.И., Ройтман, В.М. Огнестойкость строительных конструкций. - М.: РИО МИСИ, 1979. - 114 с.

Приложение А

Расчет огнестойкости плиты со слоем защитного цементного раствора с

добавлением шамотной глины

Высота сжатой зоны бетона в предельном состоянии определяется по формуле: если хгет<Ь /

= КК2о -2-Мг,(мм); (А.1) V КЬиЬ /

Если высота сжатой зоны бетона больше, чем высота полки, т.е. х1ет<Ь/то:

хгеш = К0

2[Мп - К/ (Ь/ -£ Ьр)Яьи К - 0,5К /)]

К О -

Ъи Е Ьр

= 190 -

39 69 х 106 I-

1902 - 2—,-= 190 - л/36100 - 3685,4 = 10(мм)

18,1 х 1190

х1;ет= 10 (мм.) <И / =40 (мм.), следовательно, условие соблюдается. Определяем напряжения в растянутой зоне железобетонной плиты а81ет: если х1ет<Ь /:

Ь /XtemRЬu

У , =■

5 tem

(А.2)

4

I

если хгет>И /:

= Яьи[К/Ь / + (Хет - К/)Е Ьр ] (А3)

У 5 tem ,, ( . )

А5

где А8 - суммарное сечение арматуры; А8= 4лг2 =4-3,14-49 = 616 (мм.2)

1190 х 10 х 18.1

(5 tem =-—-= 349,6(МПа)

616

Найдем коэффициент снижения надежности прочности по арматуре У81ет при прогреве:

У^тт =(Тт- (А.4)

К5и

г = 3496 = 039

Г.Леш .

По найденному значению у^ет находим критическую температуру нагрева арматурной стали. По приложению 6[25] методом линейной интерполяции определяем 1;8сг: (^1=550 с°) - (^1=0,40)

(1зсг) - (У геш=0,39)

(18сГ2=600 С°) - (у81ет2=0,23)

Найдем значение функции ошибок Гаусса:

= (0-39 - 0.4°Х550 - «К» + ,,0 = 552(ос) 'сг 0.40 - 0.17

1250 -

егХ =

1250 - гн

где tscr- критическая температура арматуры С; 1н- начальная температура 0С

„ 1250 - 552

егХ =-= 0.567

1250 - 20

По приложению 1 [25] найдем: Х=0,56 найдем фактический предел огнестойкости для плиты со сплошным сечением:

Т =

„ а + К ^ ^2 К + 1

4~с

2 X

(сек.) (А.5)

где d - диаметр арматурного стержня.

К1- коэффициент, учитывающий влияние массы металла стержня на его прогрев при различных плотностях сухого бетона; К - коэффициент, учитывающий среднюю плотность бетона; К=37.2 (с1/2) (по прил.2 [115] при р=2330 (кг/м3);

а - толщина защитного слоя бетона; а= 0,03 (м)

агеа - приведенный коэффициент температуропроводности при температуре

450 0с ;

К

агеа =

(Сешш + 50.4^, )ро

где wв- влажность бетона;

рос - средняя плотность бетона в сухом состоянии ;

100р

Рос =

100 + V

р - плотность бетона по заданию, равная 2250 кг/м ;

100X2330

Рос =-

100 + 2

= 2284(кг / м3)

По приложению 3[25] находим: при рос=2284 кг/м К1=0,5;

Кет- средний коэффициент теплопроводности при температуре450 0С;

С1ет- средний коэффициент теплоемкости при температуре 450 0С;

при tm=450 0С:

Кет=1,2-0,00035-1т=1,2-0,00035-450=1,0425 (Вт/м^0С)

0^=710+0,84^=710+0,84450=1088 (Дж/кг0С)

1.0425

(1088 + 50.4 х 2)х 2284

= 3.8 х 10 - 7 (м 2 / с)

0.03 + 0.5 х 0.014 ^2

37.2 +

т =

д/3.8 х 10

2 х 0.56

= 7781.7(сек) = 130( мин)

(А.6)

(А.7)

Согласно п.2.27 [115] т=130 0,9=126(мин), таким образом, плита перекрытия с защитным слоем представленным составом тяжелого бетона (№16) имеет фактический предел огнестойкости ЯБТ 126.

а геа =

-7

Для песчаного бетона класса В15 при осевом сжатии Rbn=11,0 (МПа)

11,0

КЬи =Ш = 13,2(МПа)

Найдем расчетные сопротивления для арматуры:

—

-ш = — (МПа) (Б.1)

У5

где Rsn - нормативная нагрузка по арматуре; у8= 0,9 - коэффициент надёжности по арматуре; По приложению 12 [25] определяем: Для арматуры класса А-У ЯЬп=788 (МПа)

788

- =-= 875,5(МПа)

5и 0 9

Рассчитаем высоту сжатой зоны железобетонной плиты хгет: Высота сжатой зоны бетона в предельном состоянии определяется по формуле: если хгет<Ь /:

Xtem = К0

К2О -2 М ,(мм); (Б.2)

-ЬиЬ /

Если высота сжатой зоны бетона больше, чем высота полки, т.е.

х1ет>Ь/:

Xtem = К0

, -Ьи Е Ь

Предположим, что х^ет<Ь /, тогда

2[Мп-К/(Ь / -Е Ьр )-Ьи К - 0,5К / )] К О---,(мм) (Б.3)

X, = 190 - ,/1902 -2 39,69 х 10 = 190-./36100-3685,4 = 10(мм.) V 13,2 х 1190

х1;ет= 10 (мм) <И / =40 (мм.), следовательно, условие соблюдается.

Определяем напряжения в растянутой зоне железобетонной плиты

Ь 1Х/еш^Ьш /тг /!\ =-^- (Б.4)

I

если хгет>И / , то

ЯьЛЬ уЬ у + (X^еш - Ьу )£ Ьр ]

(Б5)

. /еш ^

где Аs - суммарное сечение арматуры; А^ 4пг2 =4-3,14-49 = 616 (мм.2)

1190 х 10 х 13.2

^ *ш =-—-= 349.6(МПа)

616

Найдем коэффициент снижения надежности прочности по арматуре Уstem при прогреве:

Г.еш = (Б6)

Км

у = 349.6 = 039

У*.'еш 875.5 .

По найденному значению у^^ находим критическую температуру нагрева арматурной стали. По приложению 6 [25] методом линейной интерполяции определяем ^сг:

^сг1=550°С) - (Гет1=0,40) (1кг) - (У гет=0,39) (tscr2=600°С) - (7^2=023)

= (0.39 - 0.40)(550 - 600) + 550 = 552

0.40 - 0.17

Найдем значение функции ошибок Гаусса:

1250 —X

ег/Х =

1250 — гн

где tscr- критическая температура арматуры С; 1;Н- начальная температура 0С

егХ = 1250 — 552 = 0,567 1250 — 20

По приложению 1 [25]найдем: Х=0,56

Найдем фактический предел огнестойкости для плиты со сплошным сечением:

„ а + К, й ^ К +

т =

а гей

2 X

,(сек); (Б.7)

где d - диаметр арматурного стержня. ё=0,014 (м) (по заданию);

Кг коэффициент, учитывающий влияние массы металла стержня на его прогрев при различных плотностях сухого бетона; К - коэффициент, учитывающий среднюю плотность бетона;

1/2 3

К=37.2 (с ) (по приложению 3 [25] при р=1983 (кг/м ); а - толщина защитного слоя бетона; а= 0,03 (м)

агеа - приведенный коэффициент температуропроводности при температуре 450 0с;

Я

(схет,т + 50,4™ь )рос

где wв- влажность бетона; wв=2 % (по заданию);

рос - средняя плотность бетона в сухом состоянии;

Рос =■

100p

100 + we

p - плотность бетона по заданию, равная 1983 кг/м ;

100х1983

(Б.9)

Рос =-

= 1944(кг / м3)

100 + 2

По приложению 3 [25] находим: при рос=1944 кг/м К1=0,5; Кт- средний коэффициент теплопроводности при температуре450 0С; С1ет- средний коэффициент теплоемкости при температуре450 0С; при tm=450 0С : Кет= 1,110 (Вт/м^0С)

0^=773+0,63^=773+0,63450=1056 (Дж/кг^0С) 1.110

(1056 + 50,4 х 2) х 1944

= 4,9 х 10 (м / с)

0,03 + 0,5 х 0,014 ^2

37.2 +

т =

д/ 4,9 х 10

2 х 0,56

= 6464(сек) = 107( мин);

Согласно п.2.27 [115] рассчитанное значение т необходимо умножить на коэффициент 0,9, учитывающий более быстрый прогрев арматуры в многопустотных и ребристых с рёбрами вверх панелях и настилах. т = 107 0,9 = 97 (мин);

Таким образом, плита перекрытия имеет фактический предел огнестойкости REI 97.

ared =

7

Кет= 1,058 (Вт/м*°С)

рос- 1978 кг/м

1,058

(1056 + 50,4 х 2) х 1978

= 4,6 х 10~7( м2/ с)

0,03 + 0,5 х 0,014 Y

37.2 +

т =

д/4,6 х!0~7

2 х 0,56

= 6808(сек )

т =6808 (сек.) = 113 (мин)

Согласно п.2.27 [115] рассчитанное значение т необходимо умножить на коэффициент 0,9 , учитывающий более быстрый прогрев арматуры в многопустотных и ребристых с рёбрами вверх панелях и настилах. т = 113 0,9 = 101 (мин);

Таким образом, плита перекрытия имеет фактический предел огнестойкости REI 101.

ared =

Я1еш= 0,778 (Вт/м*°С)

рос- 2383 кг/м3

0,778

(1056 + 50,4 х 2)х 2383

= 2,8 х10~7( м1 / с)

г =

0,03 + 0,5 х 0,014 ^ 37.2 + ' '

•v/2,8 х 10 ~7

2 х 0,56

= 9120(сек) = 152( мин);

Согласно п.2.27 [115] рассчитанное значение т необходимо умножить на коэффициент 0,9, учитывающий более быстрый прогрев арматуры в многопустотных и ребристых с рёбрами вверх панелях и настилах.

т = 152 0,9 = 136 (мин);

Таким образом, плита перекрытия имеет фактический предел огнестойкости REI 136.

ared =

2