Пожары несут угрозу безопасности и здоровью граждан, наносят значительный материальный ущерб экономике страны. Часто виновником возникновения пожара является человек или его деятельность. По статистике доля пожаров, приходящихся на кирпичные здания достаточно велика.

В данной статье пойдет речь о результатах эксперимента по исследованию механических свойств керамического кирпича при высоких температурах, аналогичных тем, которые создаются в условиях реального пожара. В данной работе прочностные свойства строительного кирпича определялись путем его испытания на сжатие. Образцы для проведения эксперимента были изготовлены из кирпича размером 50х50х50 мм.

По применению данный кирпич рядовой предназначен для устройства внутренних частей несущих и ограждающих конструкций, перегородок, забутовок и т. д.), поэтому данный кирпич не обладает такой огнестойкостью как, например, печной кирпич. Основной задачей нашего эксперимента являлось изучение потери прочности кирпича при деформации сжатия при воздействии высоких температур.

Кирпич, из которого были напилены образцы, ранее находился в кирпичной кладке с наружной стороны стены, поэтому долгие годы подвергался негативному воздействию окружающей среды: атмосферной влаги, воздействию плесени, выхлопных газов автомобилей, кислотных дождей, мхов, образования микротрещин при замерзании воды в порах и т.д. Поэтому учитывая вышеперечисленные негативные факторы, прочность испытуемых образцов должна быть несколько ниже, прочности нового керамического кирпича такого же класса. Образцы из старого керамического кирпича изготовлены по той причине, что они по механическим свойствам наиболее приближены к механическим свойствам кирпичей, находящихся в стенах существующих старых инженерных сооружений.

При испытании на сжатие (рис. 1) использовался гидравлический пресс ПСУ – 10, предназначенный для статических испытаний стандартных образцов строительных материалов. Максимальная сила сжатия пресса ПСУ-10 составляет 100000 Н.

Рисунок 1. Испытание на сжатие керамического образца на прессе ПСУ - 10

При сжатии, силы, деформирующие образец, направлены вдоль его оси навстречу друг другу. Напряжения при сжатии распределяются по сечению равномерно, так как материал во всех точках поперечного сечения испытывает одинаковую деформацию (т.к. он однородный по строению). Также для эксперимента для нагревания образцов использовалась высокотемпературная камерная электропечь ПЛ10/12,5 с максимальной температурой нагревания 1250 °С. Образцы из керамического кирпича предварительно нагревались до различных температур, после чего на гидравлическом прессе производились измерения максимального значения разрушающей силы. Затем по формулам высчитывали напряжение σ_в при котором образец разрушался [1]. В таблице 1 представлены результаты измерений и расчетов.

Таблица 1. Протокол испытания керамического рядного полнотелого кирпича на сжатие

Полученные результаты испытаний позволили построить график зависимости временного сопротивления керамического кирпича при деформации сжатия от температуры. Данный график представлен на рисунке 2 [2,3].

Рисунок 2. График зависимости временного сопротивления керамического кирпича при деформации сжатия от температуры

На графике видно, что с повышением температуры до 500 °С снижение величины временного сопротивления σ_в керамического кирпича при деформации сжатия происходит по линейной зависимости.

Для керамического кирпича характерно хрупкое разрушение, так как вязкость данного материала практически равна нулю. Разрушение начинается с выкрашивания боковых граней под углом 45°, образец при этом принимает форму двух усеченных пирамид, соединенных вместе.

Характер хрупкого разрушения образцов представлен на рис. 3, 4.

Рисунок 3. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича при Т=25 °С

 Рисунок 4. Разрушение образцов, изготовленных из керамического полнотелого кирпича при Т=500 °С

  На основании результатов проведенных экспериментов можем сделать вывод, что при нагревании кирпича до 500 °С его прочность снижается на 21%. Следует учесть, что такая температура не является максимально возможной при пожарах, часто температура нагрева значительно превышает данное значение. Кроме потери прочности при нагреве кирпича наблюдается увеличение его хрупкости, что наглядно представлено на рисунках 3 и 4.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гомонай М.В., Пучков П.В. Влияние температуры на прочность деталей инженерных конструкций при чрезвычайных ситуациях. // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – №4. – 2014. – С. 17-22.

2. Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше Конструкционные материалы. / Учебник. – М.: Машиностроение, 1990. – 687 с.

3. Пучков П.В., Киселев В.В., Топоров А.В. Разрушение строительных металлоконструкций в условиях пожара. // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2010. - №3. – С. 29–32.