Zagorod50.ru

Загород №50
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

При одинаковой температуре ниже температуры тела человека кирпич

Физиологические основы медицинского тепловидения

В основе тепловидения лежит дистантная визуализация ИК излучения тканей, осуществляемая с помощью специальных оптико-электронных приборов – тепловизоров. Интенсивность ИК излучения, регистрируемого тепловизорами, характеризует тепловое состояние тканей, их температуру. Метод позволяет тонко улавливать даже начальные стадии воспалительных, сосудистых и некоторых опухолевых процессов. В зависимости от повышения или понижения местной температуры на фоне привычных очертаний органа или конечности усиливается или, напротив, ослабевает свечение тканей в области патологии. Тепловидение дает одновременное представление об анатомо-топографических и функциональных изменениях в пораженной зоне.

Теплоизлучение человеческого тела, согласно закону Стефана-Больцмана, пропорционально четвертой степени температуры его поверхности. Следовательно, теплоизлучение тела, прежде всего, связано с температурой его кожи. Ее значения могут меняться в широких пределах и зависят от многих факторов.

При нормальных условиях температура кожи ниже температуры внутренних органов и измеряется в пределах 30,5-35,5 о С. Так как кожа является покровом, отделяющим внутренние органы от окружающей среды, ее температура должна изменяться в зависимости от состояния как внутренних органов, так и внешней среды. Такое представление лишь в общей форме характеризует факторы, от которых зависят колебания кожной температуры. Среди этих факторов:

1) скорость кровотока;

2) сосудистые реакции;

3) метаболические процессы;

4) наличие локальных или общих источников тепловой энергии;

5) регуляция теплообмена испарением, конвекцией, радиацией.

Температура кожи является результатом взаимодействия всех указанных факторов. Именно поэтому исследование температуры кожи невозможно без их учета. Стандартизации условий обследования можно достичь адаптацией кожных покровов к температурным условиям помещения – удалением с исследуемого одежды, пребыванием в покое в течение 10-15 минут при постоянной окружающей температуре (19-21 о С) без воздушных потоков, с исключением источников теплопродукции (батареи, тепловентиляторы, лампы накаливания) и охлаждения.

Известно, что организм человека обладает свойствами гомойтермности. В 1972 году Комиссия по термофизиологии Международного союза физиологов определила гомойтермию как способность организма сохранять температуру тела постоянной в пределах ±2 о С независимо от температуры внешней среды (Hensel Н., 1973).

Температурным гомеостазом обладает только ядро организма, то есть головной мозг и внутренние органы. Температура ядра равна 37,5±0,5 о С, а температура оболочки (поверхностные ткани и конечности) ниже. Средневзвешенная температура кожи в условиях комфорта составляет 32,0±1,0 о С и весьма изменчива в зависимости от температуры окружающей среды (Иванов К.П. и соавт., 1984). Это обусловлено терморегуляторной функцией кровообращения в покровных тканях. Сама по себе оболочка обладает высокой теплоизоляцией. Возрастание кровенаполнения и усиление кровообращения в ней делают ее более теплопроводной. Сужение сосудов в ответ на охлаждающее влияние внешней среды снижает температуру кожи и увеличивает теплоизоляцию оболочки, уменьшая тем самым как конвективную, так и прямую (кондуктивную) передачу тепла от глубоких тканей на поверхность.

Ткани дистальных отделов конечностей (кисти и стопы) и поверхность лица являются специализированными областями физической теплоотдачи (теплорегуляции). При изменении внешних и внутренних условий теплообмена раньше и значительнее, чем в других областях, изменяется температура кожи дистальных отделов конечностей (В.А.Лихтенштейн,1967).

Центральные терморегуляторные механизмы в человеческом организме управляются гипоталамусом. Реакции, которые увеличивают теплопотери, регулируются передним гипоталамусом (они вызывают потоотделение, расширение периферических сосудов, глубокое дыхание). Реакции, направленные на образование и сохранение тепла, осуществляются за счет сужения сосудов и обусловлены действием заднего гипоталамуса. Возникновение тех или иных реакций связано со стимуляцией двух групп рецепторов: периферических и центральных. Центральные расположены в самом гипоталамусе и рядом с ним. От них импульсы идут по афферентным путям в гипоталамус, а оттуда по соматическим и автономным путям распространяются к исполнительным органам, осуществляя регуляцию потоотделения, сосудистого и мышечного тонуса. Корковое воздействие может при определенных условиях вызвать неадекватные (извращенные) сосудистые реакции. При торможении высших отделов ЦНС включаются терморегуляторные процессы, направленные против перегрева организма. При возбуждении – усиление теплообразовательных процессов.

Местные механизмы терморегуляции. Кожа, имеет густую сеть капилляров, находящихся под контролем вегетативной нервной системы. Благодаря вегетативной иннервации, которая контролирует расширение или сужение просвета капилляров, вплоть до полного их закрытия, обеспечивается регуляция температуры отдельных участков кожи и всего организма в целом. Нервные связи между кожей и внутренними органами реализуются через висцеро-кожные рефлексы, протекающие по типу аксон-рефлексов, либо сегментарных, либо проекционных рефлексов. Импульсы из внутренних органов идут по афферентным путям в передние и боковые рога спинного мозга, а оттуда передаются на поверхность тела через эфферентные преганглионарные и постганглионарные симпатические волокна. Наиболее отчетливо это проявляется при патологии, когда возникают стойко существующие кожные зоны с измененной чувствительностью, трофикой, нарушенными сосудистыми и секреторными реакциями. При внутренней патологии формируются многообразные сосудистые и трофические эффекты. В результате кожа человека превращается в обширную зону, отражающую в той или иной степени процессы, совершающиеся во внутренних органах. Следует обратить внимание на разветвленность подкожной сосудистой сети, препятствующую контактному пути передачи термических аномалий как вглубь тела, так и в обратном направлении.

Факторы, влияющие на термопаттерн кожных покровов человека:

1) температура воздуха;

2) радиационная температура;

3) влажность воздуха;

4) скорость обдува;

5) теплопроводность тканей;

6) конвекция системного кровотока;

7) конвекция кожного кровотока;

8) интенсивность обменных процессов в подлежащих тканях.

Тепло, вырабатываемое организмом в процессе жизнедеятельности, от центральных областей через кожные покровы отводится в окружающую среду. Кожа – это граница раздела между телом и средой. К коже тепло передается за счет теплопроводности (способности к прогреванию), которая действует в направлении от центра последовательно через все слои оболочки, и за счет конвекции благодаря кровотоку по сосудистым структурам разного калибра: от магистральных сосудов к участкам с развитой капиллярной сетью.

Влияние внешних факторов. При повышении скорости обдува кожных покровов относительная доля радиационных теплопотерь снижается (при повышении скорости обдува на 4 м/с потери снижаются на 20%).

Имеется прямая зависимость радиационной температуры фона (окружающей среды) и радиационных теплопотерь кожных покровов. При 12 о С окружающей среды радиационные теплопотери возрастают до 80% от всех теплопотерь.

Влияние внутренних факторов. Прямой фактор, определяющий формирование температурных полей кожи, – особенности ее кровоснабжения: скорость кровотока, объем протекающей крови и состояние артерий, артериол и капилляров. Величина кожного кровотока нестабильна и меняется как при изменении температуры окружающей среды, так и при изменениях внутренней температуры. По расчетным данным, изменения кожного кровотока от 2 до 5 мл/см 2 /мин. ведут к изменению температуры кожи на 2 о С.

Оценка вклада магистрального и кожного кровотока показывает, что изменение величины магистрального кровотока проявляется сравнительно медленно и приводит к маловыраженным изменениям поверхностной температуры. Рефлекторные же реакции сосудов кожи ведут к быстрым изменениям этих значений.

Второй фактор – уровень обменно-метаболических процессов в коже и подлежащих тканях.

Основной фактор, блокирующий передачу тепла на поверхность, – жировая ткань, обладающая высокими изолирующими свойствами. Результаты экспериментальных исследований (О.Л.Перцов, 1981) показали, что при увеличении толщины жировой прослойки в два раза длительность переходных процессов при температуре среды 18-24 о С увеличивается почти в два раза.

Читать еще:  Захват для кирпича грейферный

Основные причины нарушения нормальной термотопографии:

1) врожденная сосудистая патология, включая сосудистые опухоли;

2) вегетативные расстройства, приводящие к нарушениям регуляции сосудистого тонуса;

3) нарушения кровообращения в связи с травмой, тромбозом, эмболией или склерозом магистральных сосудов;

4) венозный застой, ретроградный ток крови при недостаточности клапанов, вен;

5) воспалительные процессы и опухоли, вызывающие местное усиление обменных процессов;

6) изменение теплопроводности тканей в связи с отеком, увеличением или снижением слоя подкожно-жировой клетчатки.

Очаги патологической теплопродукции могут формировать несколько вариантов патологических термопаттернов: а) локально-проекционный; б) нервно-рефлекторный; в) в зонах биологически активных точек.

Локально-проекционный вариант – это прямой путь передачи тепла от области патологии на кожные покровы над пораженным органом. В частности, при поражении щитовидной железы зона повышения свечения формируется на передней поверхности шеи, при опухоли молочной железы – в квадранте, где расположен узел. На первый план при данном варианте выступают изменения локального кровоснабжения или уровня обменных процессов. Например, повышение ИК излучения области правого подреберья при гепатитах, острых холециститах или кожных покровов грудной клетки над очагом воспаления в легком, что можно объяснить усилением кровоснабжения как в висцеральной, так и в париетальной серозной оболочках и усилением обменных процессов в самих пораженных органах.

При нервно-рефлекторном варианте основную роль в передаче теплового потока от пораженного органа на поверхность играет механизм с вовлечением рефлекторных зон Захарьина-Геда. Еще в конце прошлого века выдающимся русским ученым Г.А.Захарьиным и английским невропатологом Гедом были установлены и описаны определенные участки кожи, в которых при заболевании того или иного внутреннего органа появляются отраженные боли, а также болевая и температурная гиперестезия. Согласно существующему мнению, появление зон Захарьина-Геда связано с иррадиацией раздражения, идущего от патологически измененного органа и проводимого через нервные волокна, выходящие из этого органа, к спинальным центрам. Возбуждение же спинальных центров проявляется болевыми ощущениями и гиперестезией в определенных зонах. Границы этих зон соответствуют дерматомам – корешковым распределениям чувствительности. Можно представить себе следующий механизм проявлений: вследствие идущих из пораженного органа нервных импульсов в соответствующих сегментах спинного мозга возникают очаги возбуждения, от которых по эфферентным волокнам идут сигналы в соответствующие им зоны поверхности тела. Именно здесь возникают и стойко удерживаются изменения трофики, связанные с нарушениями микроциркуляции. Несомненно, что помимо спинальных механизмов существенную роль в этом процессе играет и центральная нервная система, включая кору головного мозга. Не исключено и влияние аксон-рефлекторных механизмов.

Определенное «представительство» внутренних органов на поверхности тела, отмечаемое при патологии на термограммах, было установлено уже в первые годы развития термографии (Вильямс, 1961, Хаберман, 1963).

Оценка по биологически активным точкам – изменение теплового потока кожных покровов на небольших по площади участках кожи, где расположены точки конкретных меридианов, ответственных за функцию конкретной системы или органа.

38. Виды теплопередачи — В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

945. В стакан налит горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана?
Посредством теплопроводности.

946. В каком случае процесс теплообмена произойдет быстрее, если в горячую воду наливать холодную; в холодную наливать горячую той же массы?
Если в горячую воду наливать холодную, процесс конвекции пойдет быстрее.

947. Почему в прудах, лунках, озерах лед появляется вначале на поверхности?
Поверхность воды обменивается (отдает тепло) теплом с холодным воздухом.

948. Почему нагретые детали охлаждаются в воде быстрее, чем на воздухе?
Теплопроводность воды выше, чем у воздуха.

949. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена.
Термометр изменяет свою внутреннюю энергию при взаимодействии с окружающей средой.

950. Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально?
В процессе конвекции раскаленный газ (пламя) поднимается вертикально вверх, вытесняемый более тяжелым холодным воздухом.

951. Зачем канализационные и водопроводные трубы зарывают в землю на значительную глубину?
Для уменьшения потери тепла в результате теплообмена труб с окружающей средой. Теплопроводность фунта достаточно низка.

952. Зачем ствол винтовки покрывают деревянной накладкой?
Теплопроводность дерева низкая и его используют при необходимости предохранения тела от перегрева.

953. Медный и стеклянный сосуды одинаковой массы и вместимости одновременно заполнили горячей водой. В каком сосуде быстрее закончится процесс теплообмена?
В медном, поскольку его теплопроводность выше.

954. Почему вы обжигаете губы, когда пьете чай из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьете чай из фарфоровой кружки? (Температура чая одинаковая.)
Теплопроводность металла выше, чем у фарфора.

955. В каком чайнике вода скорее нагреется: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь? (Чайники одинаковые.)
В новом. Его теплопроводность выше и поэтому теплообмен осуществляется быстрее.

956. Если температура в комнате 16 °С, то нам не холодно, но если войти в воду, температура которой 20 °С, то мы ощущаем довольно сильный холод. Почему?
Теплообмен человека с водой интенсивнее теплообмена человека с воздухом.

957. Если деревянный цилиндр, инкрустированный металлом, обернуть листом бумаги и подержать над пламенем спиртовки (рис. 259), то бумага обугливается сначала в местах, не соприкасающихся с металлом. Почему?
Дерево отводит теплоту от бумаги медленнее, чем металл, поскольку его теплопроводность ниже.

958. При одинаковой температуре (ниже температуры тела человека) кирпич на ощупь кажется теплее гранита. Какой из этих строительных материалов обладает лучшей теплопроводностью?
Гранит.

959. Зимой на улице металл на ощупь холоднее дерева. Какими будут казаться на ощупь металл и дерево в сорокаградусную жару? Почему?
Металл будет казаться теплее дерева, поскольку он обладает большей теплопроводностью.

960. В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной?
В тесной, поскольку в ней нет воздушной прослойки, обладающей низкой теплопроводностью.

961. Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная?
Шерстяной ворс задерживает воздух, обладающий малой теплопроводностью, и уменьшает процесс конвекции.

962. Зачем на зиму приствольные круги земли у плодовых деревьев покрывают слоями торфа, навоза или древесных опилок?
Для задержки теплого воздуха путем уменьшения конвекции и теплопередачи.

963. По озеру на большой скорости идет катер. Как вы считаете, изменяется ли при этом внутренняя энергия той части воды в озере, которая отбрасывается винтом катера?
Да, за счет силы трения между винтом и водой.

964. Прежде чем налить в стакан кипяток, в стакан опускают чайную ложку. Объясните, для чего это делают.
Ложка обладает хорошей теплопроводностью и быстро отводит тепло. При резком изменении температуры стакан может лопнуть.

965. Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?
Благодаря одежде появляется воздушная прослойка, которая в значительной степени уменьшает теплообмен между телом человека и окружающей средой.

Читать еще:  Воровал ли сеньор тыква кирпич

966. Почему снегозадержание, проводимое на полях в засушливых областях страны, не только хорошее средство накопления влаги в почве, но и средство борьбы с вымерзанием озимых посевов?
Рыхлый снег обладает плохой теплопроводностью и замедляет процесс теплообмена.

967. Изменится ли давление воды на дно сосуда (см. рис. 158), если перенести сосуд из теплой комнаты в холодную? Почему в теплой комнате в нижней части сосуда вода будет перемещаться слева направо?
Да. Воздух в левой части сосуда за счет внутренней энергии будет расширяться, увеличивая давление на воду. Она будет перемещаться слева направо.

968. Мальчик сделал термос (рис. 260). Объясните назначение мятой бумаги в крышке ящика, подушек, мятой бумаги, пересыпанной древесными опилками, в нижней части ящика.
Эти материалы уменьшает теплообмен колбы термоса с внешней средой.

969. Почему все пористые строительные материалы (пористый кирпич, пеностекло, пенистый бетон и др.) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем плотные стройматериалы?
В их порах содержится воздух, обладающий низкой теплопроводностью.

970. Мальчик зарисовал воробья (рис. 261) один раз летом, а другой раз зимой. Какой из рисунков сделан зимой?
Правый воробей нарисован зимой.

971. В каком направлении, вверх или вниз, движется вода в радиаторе при работе двигателя трактора (рис. 262)?
Опускается вниз, поскольку в радиаторе она охлаждается.

972. Объясните, почему батареи центрального отопления ставят обычно под окнами.
Холодный воздух, поступающий через окно, тяжелее теплого, и поэтому он опускается вниз, где нагревается от батареи центрального отопления.

973. Как образуются бризы? (Бризы — местные ветры, дующие днем с моря на сушу, а ночью с суши на море.)
Днем поверхность суши нагрета сильнее поверхности моря. Теплый воздух с суши поднимается и на его место устремляется более тяжелый и холодный воздух с моря. Ночью все происходит наоборот.

974. Зачем в верхних и нижних частях корпусов проекционных аппаратов, больших электрических фонарей, киноаппаратов делают отверстия?
Для их охлаждения. Если в нижней и верхней частях корпуса есть отверстия, то в нем возникает циркуляция воздуха. Нагретый воздух выходит через верхнее отверстие, а его место занимает холодный воздух, поступающий из нижнего отверстия.

975. В промышленных холодильниках воздух охлаждается с помощью труб, по которым течет охлажденная жидкость. Где надо располагать эти трубы: вверху или внизу помещения?
Охлаждающие устройства надо располагать вверху для осуществления естественной конвекции.

976. Сильная струя воздуха, которая идет на вас от настольного вентилятора, создает прохладу. Можно ли этой струей сохранить мороженое в твердом виде?
Нельзя, т.к. вентилятор нагнетает на мороженое воздух, температура которого все равно больше температуры таяния мороженого.

977. Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами?
Чем выше труба, тем больше разность давлений на ее концах. Тяга больше.

978. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах?
Высокая теплопроводность металла способствует большему охлаждению газов и уменьшению разности давлений на концах трубы. Тяга меньше.

979. Возможны ли конвекционные потоки в жидкостях или газах в искусственном спутнике Земли в состоянии невесомости? (Объясните почему.)
Нет, потому что конвекция осуществляется за счет силы Архимеда, которой не возникает в состоянии невесомости.

980. На рисунке 262 изображена упрощенная схема водяного охлаждения двигателя трактора, которая состоит из рубашки двигателя 1, радиатора 2, трубопровода и вентилятора 3. Объясните, как осуществляется охлаждение цилиндров двигателя. Что произойдет, если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже патрубка верхнего бачка радиатора (уровень ав)?
Вода циркулирует по двигателю против часовой стрелки. Она нагревается в рубашке и охлаждается в радиаторе, благодаря чему возникает конвекция. Если вода опустится до уровня ab, ее циркуляция прекратится, двигатель перегреется.

981. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?
Грязный снег поглощает больше энергии излучения Солнца.

982. Зачем оболочку стратостата красят серебряной краской?
Для отражения солнечного излучения во избежание перегревания оболочки.

983. Какие почвы лучше прогреваются солнечными лучами: черноземные или подзолистые, имеющие более светлую окраску?
Черноземные.

984. Зачем в железнодорожных вагонах-ледниках, служащих для перевозки фруктов, мяса, рыбы и других скоропортящихся продуктов, промежутки между двойными стенками заполняют войлоком или несколькими слоями каких-либо пористых веществ, а снаружи вагоны окрашивают в белый или светло-желтый цвет?
Для уменьшения теплопередачи и передачи энергии посредством излучения.

985. В каком платье летним днем менее жарко: в белом или в темном? Объясните почему.
В белом, потому что оно поглощает меньше солнечной энергии, передаваемой посредством излучения.

986. Объясните назначение стеклянных рам в парниках.
Стеклянные рамы в парниках хорошо пропускают солнечное излучение, но препятствуют конвекции воздуха. Поэтому температура воздуха в парниках выше температуры внешней среды.

987. Почему вода в открытых водоемах нагревается солнечными лучами медленнее, чем суша?
Вода лучше, чем суша, отражает солнечные лучи.

988. Почему горячая вода, оставленная в термосе, со временем охлаждается?
За счет медленных процессов теплопередачи.

989. Можно ли термос временно использовать для хранения мороженого?
Можно.

СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Александренко М.В. 1 , Акулова М.В. 2 , Ибрагимов А.М. 3

2 доктор технических наук, Советник РААСН,

3 Доктор технических наук, Советник РААСН,

Ивановский государственный политехнический университет

СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Аннотация

В статье рассмотрено – проведение и анализ эксперимента по определению минимальной температуры нагрева силикатного кирпича, чтобы после резкого охлаждения в воде нарушалась его целостность и в теле кирпича появились трещины. Потребность в глубоком исследовании влияния высокотемпературных воздействиях на конструкции из силикатного кирпича вызвана необходимостью в более точном прогнозировании состояния конструкций из силикатного кирпича после пожара, а так же в прогнозировании дальнейшей эксплуатации конструкций.

Ключевые слова: силикатный кирпич, пожар, термостойкость.

Alexandrenko M.V. 1 , Akulova M.V. 2 , Ibragimov A.M. 3

2 Doctor of Technical Sciences, Advisor RAASN,

3 Doctor of Technical Sciences, Advisor RAASN,

Ivanovo State Polytechnic University

SILICATE BRICK IN THE CONDITIONS OF HIGH-TEMPERATURE INFLUENCES

Abstract

The article considers carrying out and the analysis of experiment by determination of the minimum temperature of heating of a silicate brick that after sharp cooling in water its integrity was broken and in a body of a brick there were cracks. The need for in-depth study of influence high-temperature impacts on designs from a silicate brick is caused by need for more exact forecasting of a condition of designs from a silicate brick after the fire, and also in forecasting of further operation of designs.

Keywords: silicate brick, fire, thermal stability.

В настоящее время значительную часть жилого фонда и гражданских зданий составляют здания со стенами из мелкоразмерных элементов. В частности, широко распространена кладка из силикатного кирпича. Из него изготавливают несущие и ограждающие конструкции.

Читать еще:  Как сделать трафареты под кирпич

Силикатный кирпич обладает несомненными достоинствами: высокой прочностью на сжатие, меньшей себестоимостью по сравнению с другими мелкоразмерными строительными материалами, однако, он разрушается под длительным действием влаги, ветра, низкой температуры (морозостойкость) и высокой температуры (термостойкость).

Пожары – явление довольно частое, поэтому проблема влияния высоких температур на конструкции из силикатного кирпича весьма актуальна.

По техническим требованиям для силикатного кирпича максима-льная температура применения не должна превышать 550℃. Зачастую ликвидировать пожар в кратчайший срок не представляется возможным – это зависит как от объективных так и субъективных факторов. Во время пожаров температура в помещении может превышать 1000–1500℃ и зависит от пожарной нагрузки, диффузии, теплообмена, длительности воздействия огня, теплопроводности, конвективных процессов и т. д. Таким образом, при пожарах велика вероятность превышения нормативной температуры применения силикатного кирпича. При длительном воздействии высоких температур на кирпичную кладку происходит дегидратация гидросиликата кальция и гидрата окиси кальция, которые связывают зёрна песка, происходит разрушение кирпича в виде волосяных трещин. Эти трещины появляются как поперёк кладки, так и вдоль неё и могут распространяться довольно глубоко в тело кладки. В результате пересечения трещин происходит дробление кирпичной кладки на лещадки, вследствие этого может происходить частичное обрушение кладки в зонах её повреждения. А если это происходит с несущей стеной, работающей под нагрузкой от вышележащей кирпичной кладки и перекрытий, ситуация усугубляется ещё больше. В этом случае образовавшиеся трещинным могут раскрываться и будут носить уже силовой характер. Как показали исследования [1], если силовые трещины проходят через четыре (и даже три) ряда кирпичной кладки из силикатного кирпича, то это указывает на её аварийное состояние. Кроме этого возникает опасность разрушения кирпичной кладки во время тушения пожара. В настоящее время для тушения пожара в основном используют воду в силу её доступности и дешевизны. Температура воды гораздо ниже чем температура в горящем помещении и тела самой кладки. При резком охлаждении поверхности кирпича температурные деформации приводят к появлению трещин и разрушение кладки может произойти при температуре ниже нормативной температуры применения силикатного кирпича. Чем выше температура кладки, тем на большую глубину происходит разрушение слоя, то есть уменьшается площадь опирания несущих железобетонных конструкций, что может привести к их обрушению.

На данном этапе исследования был поставлен и проведён эксперимент по определению минимальной температуры, до которой надо нагреть кирпич, чтобы после его резкого охлаждения в воде нарушалась его целостность и в теле кирпича появились трещины. Для эксперимента было отобрано шесть партий кирпича: партия 1 – силикатный кирпич, изъятый из тела кладки, партии 2-6- свежеизготовленный полнотелый силикатный кирпич, отобранный на заводе ООО «Ивановский силикатный завод» с поддонов.

Согласно ГОСТ 379-95 была определена марка кирпича каждой партии: партия 1-М75, партия 2-М100, партия 3-М125, партия 4-М175, партия 5-М150, партия 6-М75.

Особенностью испытания явилась замена растворных швов прокладкой из микропористой резины (см. рис. 1). Адекватность такой замены доказана в [1].

Рис. 1 – Замена растворных швов прокладкой из микропористой резины

Последовательность проведения эксперимента на термостойкость:

– место проведения эксперимента было оборудовано в соответствии с техникой безопасности;

– перед проведением эксперимента образцы каждой партии были тщательно осмотрены для выявления трещин и дефектов. Обнаруженные дефекты и трещины были соответствующим образом помечены на образцах и фиксировались в протоколе испытаний;

– после проверки и установки нужной температуры на шкале муфельной печи образец помещался в печь, время проведённое кирпичом в печи, замерялось секундомером и заносилось в протокол испытаний;

– после того как температура в печи достигала установленного значения, производился замер температуры поверхности кирпича, а затем образец погружался в ёмкость с водой, которая имела начальную температуру 20℃;

– после того, как температура погруженного в воду кирпича становилась равной температуре воды в ёмкости, производилась её фиксирование в протоколе;

– после охлаждения образца вновь производился его осмотр на наличие трещин, которые фиксировались соответствующим образом на поверхности кирпича;

– производилась корректировка температуры на шкале печи в большую сторону и в печь помещался следующий образец;

– для определения остаточной несущей способности образцов, подвергшихся термическим воздействиям, было проведено их повторное испытание на прочность;

– в ходе эксперимента температура в печи повышалась ступенями с шагом 100℃ (температура термостойкости образцов уточнялась методом последовательных приближений);

– кирпичи всех партий прошли испытания, и полученные данные по эксперименту были занесены в таблицу протокола
(см. табл. 1) и представлены в виде графика (см. рис. 2).

Рис. 2 – График испытаний

В рамках эксперимента была построена дериватограмма силикатного кирпича партии 1 (см. рис. 3).

Рис. 3 – 1-кривая ТГА; 2- кривая ДТГА; 3- кривая ДТА

Кривая ТГА отражает изменение массы образца подвергающегося испытанию. Кривая ДТГА отражает скорость изменения массы. Кривая ДТА определяет эндо и экзо эффекты (определение концентрации реагирующего компонента смеси или энтальпии химических и физических превращений).

Анализ результатов полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы:

  1. Чем выше марка полнотелого кирпича, тем он более термоустойчив.
  2. Декларируемая нормативными документами [2], максимальная температура применения силикатного кирпича составляет

550℃, что никак не связано со сроками эксплуатации и справедливо лишь для кирпича марки М125.

  1. После термических воздействий марка кирпича снижается в среднем на 20-30%. Чем выше марка, тем меньше потери прочности.
  2. Согласно дериватограмме при 300℃ образец теряет 10-12% веса, при 400℃ теряет 14-16%, при 500℃ 17-19%, при 600℃ 20%. После 600℃ образец теряет в весе на каждые 10℃ 1,5%. При достижении 960℃ наступает полная деструкция и вес образца составляет 10% от первоначального. Вода полностью была удалена из образца при температуре 170-175℃ и её доля составила 17-18% первоначального веса. Структурные изменения в силикате начинаются при температуре 418-420℃.

Дальнейшие детальные исследования нацелены на проведение натурного эксперимента для выявления характера поведения силикатного кирпича в теле кладки при пожаре и после него.

Литература

  1. Гнедина Л. Ю. Экспериментальное определение прочностных характеристик различных видов кирпича и кирпичной кладки при центральном сжатии // Строит. материалы.- 2007 – №12. С 18-19.
  2. ГОСТ 379-2007 Кирпич и камни силикатные. Технические условия.
  3. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции.

References

  1. Gnedina L. Yu. Experimental definition of strength characteristics of different types of a brick and bricklaying at the central compression//Builds. materials. – 2007 – №12. S 18-19.
  2. GOST 379-2007 Brick and stones silicate. Specifications.
  3. Joint venture 15.13330.2012 Stone and armokamenny designs.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector