книги из ГПНТБ / Севастьянова, Т. В. Основы строительства химических предприятий учебное пособие

ВОЕННАЯ КРАСНОЗНАМЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ имени МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА

с. к. тимошенко , ул

ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

УТВЕРЖДЕНО ЗАМЕСТИТЕЛЕМ НАЧАЛЬНИКА АКАДЕМИИ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ АКАДЕМИИ

ИЗДАНИЕ АКАДЕМИИ

М О С К В А — 1 9 7 4

УДК 658.2

Основы строительства химических предприятий.

Севастьянова Т. В. Изд. ВАХЗ, 1974 г.

Учебное пособие составлено в соответствии с программой курса «Ос­ новы промышленного строительства и санитарная техника» для слушате­ лей Военной Краснознаменной академии химической защиты имени Мар­ шала Советского Союза С. К. Тимошенко.

В книге изложены основные сведения по строительным материалам, конструкциям промышленных зданий, организации и производству строи­ тельных работ. Рассмотрены основные элементы каркаса, вопросы освеще­ ния, вентиляции и отопления промышленных зданий, а также особенности санитарно-технических устройств в химических цехах.

Рисунков 82. Таблиц 51. Библиография 24 названия.

2

Р А З Д Е Л I

ОСНОВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

К основным строительным материалам относятся:

—природные каменные материалы;

—искусственные каменные материалы;

—вяжущие вещества;

—бетоны;

—металлы;

—лесные материалы;

—полимерные материалы;

—гидро-, звуко-, теплоизоляционные материалы. (Приложения, табл. 49).

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

§ 1. Общие сведения

Свойства материалов зависят от их состава и структуры. Для правильного выбора требуемых в каждом конкретном случае строительных материалов необходимо знать их свой­ ства.

Различают физические, механические и специальные свой­ ства строительных материалов.

Физические свойства характеризуют физическое состоя­ ние материала (удельный вес, объемный вес, плотность, по­ ристость) или определяют его стойкость по отношению к дей­ ствию воды, мороза, огня (водопоглощение, влагоотдача, во­ допроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, тепло­ емкость, огнестойкость, гигроскопичность), а также акусти­ ческие свойства (звукопроницаемость, звукопоглощаемость).

Механические свойства характеризуют способность мате­ риала оказывать сопротивление внешним силам, которые

3

стремятся его разрушить или деформировать (прочность, уп­ ругость, пластичность, хрупкость, твердость, ползучесть, ис­ тираемость, износ, ударная прочность, усталость).

Специальные свойства характеризуют отдельные виды ма­ териалов для специальных условий эксплуатации (огнеупор­ ность, химическая стойкость, термическая стойкость, паропроницаемость, биостойкость).

§ 2. Физические свойства строительных материалов

Удельный вес (у) — это вес единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор)

Т = - £ - Н 1 м * ,

где G — вес сухого материала;

Va— объем материала в абсолютно плотном состоянии.

Объемный вес (уо) — это вес единицы объема сухого ма­ териала в естественном состоянии (вместе с порами)

Пористость — это степень заполнения материала порами.

1)Истинная (общая) пористость (Яи),

ЯИ= 1 ^ Ь .1 0 0 % ,

где у и уо— удельный и объемный веса.

От величины общей пористости зависят такие важнейшие свойства строительных материалов, как объемный вес, проч­ ность, теплопроводность.

4

Влажность {W )— весовое содержание воды в материале, которое значительно меньше величины полного водопоглощения

Гигроскопичность — способность пористого материала по­ глощать водяные пары из воздуха при изменении влажности окружающей среды.

Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Определяется для гидроизоляционных и кровельных материалов, применяемых в гидротехническом строительстве, и для подземных конструкций. Величина водо­ проницаемости измеряется количеством воды, прошедшей че­

водой состоянии выдерживать требуемое по условиям долго­ вечности многократное попеременное замораживание и оттаи­ вание без признаков понижения прочности.

Разрушение некоторых строительных материалов, сопри­ касающихся с наружным воздухом (например, кровельных, стеновых) вызывается тем, что материал полностью или ча­ стично насыщается водой, которая при температуре ниже 0°С замерзает в порах, увеличиваясь в объеме примерно на

10% .

6

После заданного многократного попеременного заморажи­ вания и оттаивания определяется прочность материала при сжатии и вычисляется коэффициент морозостойкости (/Смрз)

тепловой поток, возникающий вследствии разности темпера­ тур на поверхностях, ограничивающих материал.

Значение теплопроводности материалов необходимо при теплотехнических расчетах стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении толщины тепловой изоля­ ции горячих поверхностей, например, трубопроводов, теплооб­ менников, заводских печей и т. д.

Теплопроводность различных строительных материалов характеризуется коэффициентом теплопроводности К, кото­ рый представляет собой количество тепла Q, проходящее в единицу времени т через единицу поверхности F при темпе­ ратурном градиенте, равном единице. (Прилож., табл. 2).

О *s

Впг/м град .

Теплопроводность материала зависит от состава, строения, пористости и влажности материала, от средней температуры, при которой происходит передача тепла, а главным обра­ зом— от объемного веса. С уменьшением объемного веса ма­ териала теплопроводность его уменьшается и . наоборот.

При повышении температуры коэффициент теплопроводно­ сти увеличивается, что имеет значение для теплоизоляцион­ ных материалов, применяемых для теплоизоляции трубопро­ водов и тепловых установок.

С повышением влажности коэффициент теплопроводности пористых материалов сильно увеличивается. Это объясняет­ ся тем, что воздух, находящийся в порах сухого материала, имеет Х = 0,02 Вт1мград, а вода, заполняющая эти поры, об­ ладает в 25 раз большей теплопроводностью (Х = 0,5 Вт/м град).

7

Очень большой коэффициент теплоемкости имеет вода, по­ этому с повышением влажности материала коэффициент теп­ лоемкости его сильно повышается.

Теплоемкость материала учитывается при теплотехниче­ ских расчетах стен, перекрытий и покрытий зданий, при ра­ счете подогрева составляющих бетона и раствора для зим­ них работ, а также при расчете тепловых аппаратов.

Температурное расширение — это свойство строительных материалов менять свои размеры под действием температу­ ры.

Тепловое линейное расширение материала ориентировочно определяют по формуле

I = / Q-) - а / 0(^ j ^2)j

где / — длина материала при температуре t\,

/0— длина материала при начальной температуре t2;

а — коэффициент линейного расширения материала, по­ казывающий относительное удлинение 1 м материа­ ла при нагревании на 1°С.

Влажностное расширение — свойство материала менять свои размеры при увлажнении или высыхании (набухании и усушке). Эти изменения размеров характеризуются коэффи­ циентом влажностного расширения (ав), показывающим от­ носительное удлинение материала при увлажнении его на 1%. Как правило, величины ав для многих строительных матери­ алов не велики, но некоторые материалы, такие как теплоизо­ ляционные и древесина, обладают большим ав, которое учи­ тывают при проектировании зданий.

Долговечность — стойкость материала во времени зависит как от его свойств, так и от воздействия внешней среды. Яв­ ляется важным условием при определении долговечности конструкций.

Огнестойкость — способность материала противостоять кратковременному действию высоких температур, возникаю­ щих при пожаре (до 1000°С). По степени огнестойкости ма­ териалы делятся на три группы:

1) н е с г о р а е м ы е — под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются, не деформируются (бетон, кирпич, жароупорные стали);

2) т р у д н о с г о р а е м ы е — под действием огня воспла­ меняются, тлеют, обугливаются с трудом, после удаления ог­ ня перестают гореть и тлеть (асфальтовый бетон, фибролит);

3) с г о р а е м ы е — легко воспламеняются, горят и тлеют после удаления источника огня (древесина, рубероид, толь).

А к у с т и ч е с к и е с в о й с т в а — характеризуют способ­ ность материала поглощать или пропускать звуковые волны

8

и ударные звуки в разной степени. Эти свойства выражают в виде частотной характеристики коэффициента звукопогло­ щения в диапазоне от 125 до 400 Гц.

§ 3. Механические свойства строительных материалов

Прочность — это свойство материала сопротивляться раз­ рушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате внешней нагрузки или других факторов.

Это свойство настолько важно, что изучению его посвяще­ на специальная дисциплина — сопротивление материалов.

Отдельные части зданий несут на себе определенную на­ грузку, причем в материале, из которого выполнена конструк­ ция, возникают различные внутренние напряжения — сжатие, растяжение, изгиб, срез, кручение. При увеличении нагрузки напряжение в материале увеличивается. При переходе на­ грузки за известный предел внутренних сил сцепления элемен­ тарных частичек материала становится недостаточно, и мате­ риал разрушается. В момент разрушения материал достигает предела прочности.

Предел прочности — это наибольшее напряжение в мате­ риале, при котором произошло разрушение, отнесенное к пло­ щади первоначального поперечного сечения образца.

Предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе

где а — предел прочности в Н/м2 (кгс/см2) ; Р — наибольшая нагрузка;

F — площадь поперечного сечения образца; М — изгибающий момент;

W — момент сопротивления сечения образца.

Некоторые строительные материалы в технических усло­ виях и ГОСТах характеризуются марками, совпадающими по величине с пределом прочности (обычно при сжатии). На­ пример, кирпич бывает марок 50, 75, 100, 150, тяжелый бе­ тон— марок от 50 до 600 и т. д. (Прилож., табл. 3).

Строительные материалы минерального происхождения, например, камни, бетон, кирпич, а также чугун хорошо со­ противляются сжатию, хуже — срезу и еще хуже — растяже­ нию. Например, каменные материалы (горные породы, бето­ ны, кирпич) при растяжении выдерживают нагрузку в 10—20 раз меньшую, чем при сжатии. Другие материалы (древеси­ на, сталь, пластмассы) одинаково хЪрошо выдерживают и сжимающие, и растягивающие, и изгибающие напряжения.

.9