Расчет критериев теплостойкости полимерных композиционных материалов стройконструкций на начальной стадии пожара
Возможность применения полимерных материалов в строительных конструкциях, подверженных нагреву. Изучение смесевых систем на основе эпоксидианового олигомера ЭД-20 и отверждающих агентов кислотного и основного типа в качестве связующих стеклопластиков.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.01.2019 |
| Размер файла | 43,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Харьковский национальный университет городского хозяйства
имени А.Н. Бекетова
РАСЧЕТ КРИТЕРИЕВ ТЕПЛОСТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРОЙКОНСТРУКЦИЙ НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПОЖАРА
П.А. БИЛЫМ
Для оценки возможности применения полимерных материалов в строительных конструкциях, подверженных нагреву, служат условные характеристики - теплостойкость и термостойкость. Теплостойкостью оценивается скорость и размер больших деформаций материала, делающих его непригодным в использовании. Термостойкость или, как иногда называют эту характеристику, - жаростойкость (если речь идет о неравномерном нагреве) позволяет оценить скорость процессов высокотемпературного старения образца.
В качестве критерия теплостойкости полимерных материалов при равномерном их нагреве принимается максимальная деформация в определенной точке образца стандартных размеров или зависимость этой деформации от режима повышения температуры. Поэтому широкое распространение в технике получили несколько методик определения теплостойкости, каждая из которых предусматривает различие в количественном отношении критерия теплостойкости, а, следовательно, дает различную оценку свойств. Для оценки теплостойкости полимерных материалов широко используются методы Мартенса и Вика [1].
Критерии кратковременной теплостойкости можно получить и без проведения специальных испытаний по известным физико-механическим и теплофизическим характеристикам. Исторически первым критерием такого рода, по-видимому, является критерий теплостойкости по Винкельману [2]. Критерий Винкельмана учитывает только напряжения, вызванные температурным воздействием, и может быть определен по результатам простых испытаний ненагруженных образцов, помещаемых в теплоноситель. Обобщенный критерий Винкельмана для случаев, когда помимо температурных напряжений в материале возникают напряжения от внешних нагрузок, был получен Шленским О.Ф. При этом рассматриваются два режима нагрева: режим А - режим, при котором температура поверхности образца изменяется скачкообразно от начального значения до значения Тс (температуры стеклования); режим В - режим, в котором температура поверхности изменяется по линейному закону Т=То+bt [3].
Было показано, что с увеличением Аn и Вn, при малых временах теплового воздействия, повышается разрушающее напряжение материала, т. е. растет его относительная прочность.
Значения параметров Аn и Вn может быть расчитано по экспериментальным значениям модуля упругости.
,
где Еу - модуль продольного растяжения при температуре стеклования; Еуо - модуль продольного растяжения при нормальных условиях; Тс - температура механического стеклования; То - исходная температура.
В связи с особым поведеним традиционных полимерных связующих при нагреве, обусловленных их размягчением, в работе поставлена задача оценить сохранение конструкционной теплостойкости стеклопластиков на начальной стадии медленно развивающегося пожара.
В качестве связующих стеклопластиков рассматривали смесевые системы на основе эпоксидианового олигомера ЭД-20 и отверждающих агентов кислотного и основного типа: изо-метилтетрагидрофталевого ангидрида (композиция І), комплекса трехфтористого бора с нафтиламином (композиция ІІ), триэтаноламина (композиция ІІІ) и мета-фенилендиамина (композиция ІV). полимерный строительный олигомер стеклопластик
Образцы размером 100 х 10 и толщиной до 10 мм вырезали из листов стеклопластика, полученных методом автоклавного формования и подвергали стандартным испытаниям по определению теплофизических характеристик.
Для подсчета критериев теплостойкости использовали экспериментальные значения модуля упругости, ранее полученные при проведении динамических механических испытаний композитов при нестационарном температурном нагреве образцов (режим В) и при тепловом ударе (режим А) [4].
Как видно из данных, представленных в таблице, состав связующего оказывает существенное влияние на конструкционную теплостойкость полимерных композитов. Из сравнения показателей Аn и Вn следует, что в режиме В состав исходного связующего оказывает более сильное влияние на скорость разупрочнения стеклопластика, чем в режиме А. Отсюда можно сделать вывод, что при подборе материала контрукционного элемента для режима В (режима медленно развивающегося пожара) следует отдавать предпочтение композициям не только с меньшим коэффициентом температуропроводности, но и с меньшим уровнем снижения его модуля упругости при размягчении.
Расчет критерия теплостойкости показывает, что оптимальным показателем обладает связующее, в состав которого входит компонент на основе сопряженного реакционного инградиента - замещенного нафталенового фрагмента. Из этого следует, что при выборе полимера необходимо учивать его способность к пиролизу с образованием полисопряженных ароматических структур, ответственных за сохранение упругопрочностных характеристик при неравномерном нагреве.
Таблица
|
Композиция |
Аn, град·с0,5/м |
Вn, град·с1,5/м3 |
|
|
I II III IV |
1,19·107 1,41·107 1,02·107 1,02·107 |
1,41·1013 2,56·1014 3,08·1012 3,44·1012 |
Таким образом, предложенный в работе критерий кратковременной теплостойкости позволяет правильно выбрать композиционный материал, обладающий улучшенной несущей способностью. При этом достаточно знать приблизительный режим его эксплуатации. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что в режиме кратковременного неравномерного нагрева (начальной стадии медленно развивающегося пожара) предпочтение следует отдавать олигомерным системам, в состав которых входят сопряженные ароматические фрагменты.
Приведенное выше соотношения справедливо, строго говоря, только для материалов, подчиняющихся закону Гука. Поэтому, расчетная нагрузка на конструкционный элемент из предложенного материала не должна превышать величины, приводящей к его предварительному размягчению перед актом разрушения.
Литература
1. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров /Георгий Михайлович Бартенев. - М.: Химия, 1984. - 280 с.
2. Регель В.Р. Кинетическая природа прочности твердих тел/ Вадим Робертович Регель. - М.: Наука, 1974. - 560 с.
3. Шленский О.Ф. Тепловые свойства стеклопластиков/ Орест Федорович Шленский. - М.: Химия, 1984. - 224 с.
4. Билым П.А. Изменение прочности и деформирование конструкционных стеклопластиков при нагреве в условиях развития стандартного пожара / П.А. Билым, А.П. Михайлюк, К.А. Афанасенко // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. - Харьков: УГЗУ, 2009. - Вып. 26. - С. 18 - 24.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные цели промышленного строительства. Использование в полимерных материалах связующих, наполнителей, пластификаторов, стабилизаторов, красителей, сшивающих агентов, структурообразователей, порообразователей, смазок, антипиренов и антистатиков.
презентация [182,1 K], добавлен 06.12.2012Классификация полимеров по химическому составу, форме макромолекул, фазовому составу и полярности. Оценка экологической чистоты полимерных строительных материалов. Структура и виды ориентированно-стружечных плит, их преимущества и сферы применения.
реферат [32,2 K], добавлен 20.04.2012Описание современных архитектурно-строительных систем и материалов, разработанных в Республике Беларусь. Анализ теплоизоляционных материалов. Обзор мягких, мастичных кровель, полимерных мембран. Перспективные разработки в области строительных материалов.
реферат [23,3 K], добавлен 27.03.2012Химические и физические методы снижения пожарной опасности строительных материалов. Свойства строительных материалов на основе непредельных олигоэфиров. Получение материалов и стеклопластиков. Огнезащита материалов на основе непредельных олигоэфиров.
презентация [1,4 M], добавлен 12.03.2017Причины и механизмы разрушения различных материалов при эксплуатации их в агрессивных средах. Химическая стойкость бетона, металла, полимерных материалов. Способы защиты от коррозии. Меры повышения долговечности строительных конструкций и изделий.
курс лекций [70,8 K], добавлен 08.12.2012Свойства полимерных материалов. Применение в строительстве конструкционных пластмасс, отделочной полистирольной и полимерной плитки, линолиумов, профильно-погонажных изделий. Виды полимерных мемран, лакокрасочных покрытий на основе поливинилхлорида.
презентация [3,8 M], добавлен 01.03.2015Функции и виды изоляционных материалов для защиты газонефтепроводов. Особенности применения полимерных лент, битумных и лакокрасочных материалов, стеклянных покрытий. Промышленное остеклование труб. Расчет тепловых потерь теплоизолированного трубопровода.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 25.10.2012Спецификация узла управления и материалов. Локальная смета на монтаж систем водоснабжения и канализации. Акт приемки и расчет стоимости выполненных работ. Расчет плановой себестоимости, прибыли и рентабельности. Технико-экономические показатели проекта.
курсовая работа [41,2 K], добавлен 21.11.2010Спокойная, кипящая, полуспокойная сталь. Приклеивающиеся и покровные мастики для рулонных кровельных материалов. Сиккативы - использование в красочных веществах. Производство железобетонных изделий в кассетах. Старение и деструкция полимерных материалов.
контрольная работа [26,2 K], добавлен 30.04.2008Характеристика материалов, применяемых в строительстве и ремонте, пожароопасность строительных материалов. Вредны химические и физические факторы воздействующие на человека. Воздействие строительных материалов на человека. Химический состав материалов.
контрольная работа [30,0 K], добавлен 19.10.2010Внешние, внутренние факторы, определяющие поведение строительных материалов в условиях пожара. Способы повышения стойкости металлов к воздействию пожара. Особенности поведения искусственных каменных материалов при нагревании. Способы огнезащиты древесины.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 29.03.2012Характеристика строящегося объекта. Условия поставки строительных материалов. Определение величины транспортных расходов. Расчет стоимости материалов на 1 тонну строительных материалов. Составление локальной сметы. Цена заказчика и предложения подрядчика.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2013Анализ критериев долговечности - эксплуатационных свойств дорожных строительных материалов. Методы изготовления портландцемента - гидравлического вяжущего вещества, получаемого тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса.
контрольная работа [45,8 K], добавлен 25.04.2010Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Характеристика отделочных материалов на основе минерального вяжущего, критерии оценки их качества и выбора для конкретного вида работ. Микроструктура и состав гипсовых вяжущих, влияние на свойства материалов. Пути повышения качества стеновых материалов.
контрольная работа [39,9 K], добавлен 17.05.2009Оценка эксплуатационных свойств и назначения материалов. Обзор способов улучшения эстетических свойств отделочных материалов. Изучение методов сокращения ресурсопотребления при строительстве и эксплуатации жилого дома. Классификация кровельных материалов.
контрольная работа [114,8 K], добавлен 25.09.2012Кризис экономического положения промышленности строительных материалов в России. Значение и эффективность реорганизации производства на предприятиях промышленности строительных материалов. Общая характеристика и структура строительного комплекса Украины.
реферат [22,1 K], добавлен 02.06.2010Устройство кровли из полимерных составов. Использование битумно-полимерных и полимерных мастик. Материалы для устройства кровель. Кровля, выполненная из асбестоцементных листов. Кровли из металлочерепицы и профнастила. Конструкция листа металлочерепицы.
контрольная работа [118,4 K], добавлен 13.02.2015Основные свойства строительных смесей и материалов. Понятие структуры и текстуры строения материала. Акустические свойства строительных материалов: звукопоглощение и звукоизоляция. Оценка строительно-эксплуатационных свойств акустических материалов.
контрольная работа [27,7 K], добавлен 29.06.2011Разработка строительных композиционных материалов и изделий на основе глинистого сырья с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств для условий Крайнего Севера. Методы определения физико-механических характеристик образцов на основе отходов.
презентация [576,4 K], добавлен 14.01.2014
