Защита деревянных конструкций и изделий от возгорания

 

Для предохранения древесины от возгорания деревянные конструкции и изделия подвергают огнезащитной обработке, осуществляемой различными способами, например, поверхностной обработкой огнезащитными красками или обмазками, покрытием асбестоцементными листами и др. Одним из эффективных способов огнезащитной обработки деревянных конструкций является пропитка древесины водными растворами огнезащитных солей (антипиренами) в автоклавах под давлением или в горячее-холодных ваннах с последующим покрытием атмосфероустойчивой огнезащитной краской.

Легкая воспламеняемость древесины – один из существенных ее недостатков. При действии на древесину высоких температур она претерпевает ряд глубоких химических изменений. С химической точки зрения древесина не способна гореть, горят лишь продукты ее распада. Вначале должно быть затрачено тепло для достижения первой фазы распада древесины, затем наступает вторая фаза, при которой выделяется тепло. Горючие газы появляются при температуре 170…200 °С. Точки воспламенения для отдельных пород древесины находятся в различных температурных пределах, например, для сухой сосны она равна 130 °С, для дуба – 245 °С.

При нагревании пропитанной антипиренами древесины последние разлагаются с образованием сильных кислот, в частности фосфорной или серной, которые, дегидратируя древесину, препятствуют образованию высококалорийных газов типа метана. Вследствие этого при действии высоких температур древесина не горит, а медленно разлагается (тлеет). Некоторые из антипиренов при нагревании древесины плавятся и образуют защитные пленки, закрывающие доступ кислороду, или выделяют негорючие газы, оттесняющие кислород воздуха от поверхности древесины.

Вещества, применяемые для защиты деревянных конструкций от возгорания, называют антипиренами. К ним относятся фосфорнокислый аммоний (NH₄)₃ PO₄, сернокислый аммоний (NH₄)₂ SO₄, бура Na₂B₄O₇∙10H₂O, борная кислота Н₃ВО₃.

Обработка антипиренами производится теми же способами, что и антисептирование.

Кроме того, для предохранения древесины от возгорания поверхность деревянных конструкций покрывают огнезащитными красками (силикатными, хлоридными, кремнийорганическими, фосфатными и др.).

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Определение термина «древесина».

2. Положительные и отрицательные свойства древесины.

3. Микроструктура древесины.

4. Строение дерева и древесного ствола.

5. Макроструктура древесины (поперечный разряд ствола дерева).

6. Характеристика древесины основных пород, применяемых в строительстве.

7. Примерные сроки службы древесины разных пород.

8. Физические свойства древесины.

9. Усушка и разбухание древесины.

10. Прочность древесины при сжатии, растяжении и изгибе.

11. Применение деревянных конструкций в мостостроении.

12. Клееные деревянные конструкции мостов.

13. Виды изделий и полуфабрикатов из древесины (сортамент).

14. Пороки древесины (первичные и вторичные).

15. Заготовка и сушка древесины.

16. Защита древесины от гниения и возгорания.

 

Глава 12. Металлические материалы

Общие сведения

 

Металлические материалы – вид конструкционных искусственных материалов, широко используемых во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и в строительстве.

К металлам относится значительная группа химических элементов – из 109 известных 82 являются металлами. Наиболее распространены следующие металлы:

- алюминий (Аℓ) – содержание в земной коре 8,8 %;

- железо (Fe) – 5,1 %;

- кальций (Са) – 3,62 %;

- магний (Mg) – 2 %.

Остальные металлы (титан, натрий, цинк, олово, никель, свинец, кобальт, вольфрам, молибден, ванадий) содержатся в земной коре в малом количестве. Они не используются как конструкционные материалы, но имеют большое значение при получении сплавов.

В зависимости от состава и свойств металлические материалы подразделяются на два класса:

1) материалы из черных металлов. Это железо и его сплавы, которые в зависимости от вида и количества примесей (углерода, марганца, никеля, хрома, титана и др.) обладают различными свойствами. Черные металлы составляют 85…90 % всех металлов, применяемых в народном хозяйстве;

2) материалы из цветных металлов. К цветным металлам относят медь, свинец, цинк, алюминий, магний, олово и другие, а также их сплавы. Не окисляющиеся на воздухе металлы (золото, серебро, платина) называются благородными.

В строительстве главным образом используют черные металлы (сталь, чугун); в машино- и приборостроении наряду с черными металлами широко применяются цветные.

Для получения металлов используют руды, т.е. горные породы, содержащие металлы или их оксиды и гидраты оксидов.

Различают руды металлические (железные, медные, свинцовые, цинковые и др.) и неметаллические (мышьяковые, баритовые, асбестовые и др.).

Чистое железо в природных условиях не встречается. Получаемое промышленное железо также не является химически чистым, а представляет собой его сплав с углеродом и другими химическими элементами.

Железные сплавы с содержанием углерода до 2,14 % представляют собой стали, а свыше 2,14 % − чугун.

Сталь – ковкий железоуглеродистый сплав. Это один из основных конструкционных строительных материалов. Из стали изготовляют строительные конструкции, трубопроводы, арматуру для железобетона.

По химическому составу, в зависимости от входящих в сплав химических элементов, стали бывают углеродистыми и легированными.

Углеродистая сталь кроме железа и углерода содержит до 1 % марганца, до 0,4 % кремния, а также примеси серы и фосфора. Если количество примесей не превышает заданного верхнего предела, то стали называют нормальными.

Поскольку в строительстве очень широко используется сварка, одним из основных требований, предъявляемых к строительным сталям, является их свариваемость, т.е. способность образовывать качественный, не содержащий трещин, шов. Свариваемость ухудшается с увеличением содержания углерода, так как углерод охрупчивает сталь, что увеличивает вероятность образования трещин в процессе сварки. Поэтому к строительным относятся, главным образом, малоуглеродистые стали (с содержанием углерода 0,1…0,25 %) марок Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3. Эти стали поставляются в горячекатаном состоянии и широко используются при строительстве мостов, газо- и нефтепроводов, различных ферм и т.д. В том случае, если сварка не производится, могут использоваться стали с более высоким содержанием углерода, а, следовательно, с более высокими прочностными свойствами.

Легированные стали. Это стали, в которые вводятся в небольшом количестве легирующие элементы: хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, азот, алюминий, медь и др. Легирование стали повышает ее прочность, что позволяет уменьшить расход металла. Так, например, легирование стали марганцем позволяет сэкономить 15 % металла, поскольку при этом существенно повышается предел текучести (350 МПа у легированной стали и 240 МПа у углеродистой).

Чугун – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода 2…4,3 %. В состав чугуна входят марганец, сера, кремний и фосфор. Основная масса чугуна идет на производство стали. Кроме того, его применяют как самостоятельный конструкционный материал. В зависимости от формы связи углерода различают белый и серый чугун.

Белый чугун содержит углерод в химически связанном состоянии в виде карбида железа Fe₃C. Этот чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью. В результате отжига отливок из белого чугуна получают ковкий чугун, где углерод приобретает форму хлопьевидного графита. Ковкий чугун маркируют буквами КЧ, затем ставят числа, показывающие значение временного сопротивления (в кгс/мм²) и величину относительного удлинения (в %): КЧ 30-6, КЧ 60-3 и т.п.

Белые чугуны хорошо сопротивляются износу, но плохо поддаются обработке режущим инструментом. Белый чугун используется для получения ковкого чугуна и в строительстве применяется мало.

Серый чугун характеризуется тем, что углерод в нем находится в свободном состоянии – в виде пластинчатого или волокнистого графита. Такой чугун маркируют буквами СЧ и цифрами, показывающими гарантируемое значение временного сопротивления (в кгс/мм²): СЧ 15, СЧ 25, СЧ 35, СЧ 5. Для стальных конструкций в качестве опор применяются отливки из серого чугуна марок СЧ 15, СЧ 25, СЧ 30.