3. Цели и задачи работы 32
5.4. Обсуждение результатов
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Перегиб в области 440-470 оС Перегиб в области 650-750 оС Перегиб в области 1200-1270 оСТемпература нагрева образца, оС
Потеря массы, %
Рисунок 23. Зависимость потери массы, соответствующей основным эндотермическим пикам от температуры предварительного нагрева материала для образца исходного цемента
0 200 400 600 800 1000 1200
0 10 20 30 40 50 60 70
Пик в области 440-470 оС Пик в области 650-750 оС Пик в области 1200-1270 оС
Температура нагрева образца, оС
Площадь пика, мВс/мг
Рисунок 24. Зависимость интенсивности основных эндотермических пиков от температуры предварительного нагрева материала для образца цементного камня, полученного за месяц до анализа
56
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Перегиб в области 440-470 оС Перегиб в области 650-750 оС Перегиб в области 1200-1270 оСТемпература нагрева образца, оС
Потеря массы, %
Рисунок 25. Зависимость потери массы, соответствующей основным эндотермическим пикам от температуры предварительного нагрева материала для образца цементного камня, полученного за месяц до анализа
0 200 400 600 800 1000 1200
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Пик в области 440-470 оС Пик в области 650-750 оС Пик в области 1200-1270 оС
Температура нагрева образца, оС
Площадь пика, мВс/мг
Рисунок 26. Зависимость интенсивности основных эндотермических пиков от температуры предварительного нагрева материала для образца цементного камня возрастом 10 лет
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
Перегиб в области 440-470 оС Перегиб в области 650-750 оС Перегиб в области 1200-1270 оСТемпература нагрева образца, оС
Потеря массы, %
Рисунок 27. Зависимость потери массы, соответствующей основным эндотермическим пикам от температуры предварительного нагрева материала для образца цементного камня возрастом 10 лет
Как видно на рисунках относительно четкие зависимости снижения интенсивности низкотемпературных пиков наблюдаются для образца исходного цемента и цементного камня, полученного перед проведением анализа. Для выдержанного в течение десятилетия образца картина не явная.
Судить о температурном воздействии на материалы можно приосновываясь на наличии и интенсивности различных пиков. При температурах менее 200 оСо степени прогрева материала можно судить по полноте протекания процессов удалением адсорбционной воды из гелеобразных продуктов гидратации и кристаллогидратной воды из гидросульфоалюмината кальция (140 °С). Данный процесс сопровождается потерей массы, которая протекает на разных этапах с разной скоростью и также может применяться при установлении температурного воздействия на материал.
Пик, расположенный в диапазоне 450-480 оС и связанный с дегидратацией Са(ОН)2 (510 °С)позволяет судить о степени термического воздействия на образец в диапазоне температур от 200-600 оС.
Пик, расположенный в диапазоне 650-740 оС и сопровождающийся наиболее интенсивной потерей массы, позволяет судить об степени воздействия на образец практически во всем рассмотренном в работе интервале температур.
Данный пик связан с диссоциацией СаСО3 (около 800 °С). Этот процесс протекает медленно и не может полностью завершиться при температуре ниже 1200 оС при выбранной скорости подъема температур. Данный процесс наиболее интересен при исследовании данного типа материалов.
Четвертый пик расположенный при 1240 оС и связанный с диссоциацией карбонатовкальция практически не зависит от температуры нагрева образца, поэтому не представляется интересным.
58
6.ВЫВОДЫ
В целом по работе получены следующие результаты:
Проведен анализ литературных источников посвященных термическому анализу различных искусственных каменных материалов, проанализированы возможности использования их результатов для целей пожарно-технических экспертиз.
Проведен термический анализ образцов цементного камня и исходного цемента. Термограммы исходного цемента и цементного камня существенно отличаются, что связанно с существенной разницей фазового состава этих образцов: содержанием сухих солей в цементе и различных кристаллогидратов в цементном камне.
Судить о температурном воздействии на материалы можно приосновываясь на наличии и интенсивности различных пиков. При температурах менее 200 оСо степени прогрева материала можно судить по полноте протекания процессов удалением адсорбционной воды из гелеобразных продуктов гидратации и кристаллогидратной воды из гидросульфоалюмината кальция (140 °С). Данный процесс сопровождается потерей массы, которая протекает на разных этапах с разной скоростью и также может применяться при установлении температурного воздействия на материал.
Пик, расположенный в диапазоне 450-480 оС и связанный с дегидратацией Са(ОН)2 (510 °С)позволяет судить о степени термического воздействия на образец в диапазоне температур от 200-600 оС.
Пик, расположенный в диапазоне 650-740 оС и сопровождающийся наиболее интенсивной потерей массы, позволяет судить об степени воздействия на образец практически во всем рассмотренном в работе интервале температур.
Данный пик связан с диссоциацией СаСО3 (около 800 °С). Этот процесс протекает медленно и не может полностью завершиться при температуре ниже 1200 оС при выбранной скорости подъема температур. Данный процесс наиболее интересен при исследовании данного типа материалов.
Пик, расположенный при 1240 оС и связанный с диссоциацией карбонатов кальция практически не зависит от температуры нагрева образца, поэтому не представляется интересным для целей пожарно-технической экспертизы.
59
7. СОЦИАЛЬНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Согласно статистическим данным основное количество пожаров приходится на жилой сектор. При расследовании таких пожаров зачастую приходится в качестве объекта исследования рассматривать элементы внутренней отделки интерьера, например, конструкции из гипсокартона, очень популярные в последнее время.
На сегодняшний момент существует комплексный подход изучения конструкций на основе цемента, но он требует тщательной доработки, так как ассортимент изделий из него постоянно растет. Следовательно, исследовательская составляющая должна обновляться и совершенствоваться. В пожарно-экспертной практике существуют методики исследования материалов из цемента основанные на использовании инфракрасной спектроскопии, однако данный метод сопряжен с необходимостью сложной подготовки образцов и разрушения объектов исследования - вещественных доказательств, изъятых с места происшествия. Поэтому в последнее время актуальность комплексных исследований цементного камня методами позволяющими проводить одновременно несколько видов анализа и проводить более детальное исследование образцов.
В ходе данного исследования показано, что термический анализ эффективен для определения температурно-временных характеристик нагрева цементного камня.
Таким образом, анализируя результаты термического анализа можно определить температурный режим нагрева образцов цементного камня. Имея библиотеку термограмм можно определить температурно-временной режим нагрева образцов, изъятых с реальных пожаров. Кроме того, результаты полученные с помощью описанных методов могут использоваться для решения как диагностических, например определения качественного и количественного состава, так и идентификационных задач при различных видах экспертных исследований.
Выполненная работа проводилась на кафедре пожарной профилактики, является вкладом в решение комплексной задачи изучения строительных материалов изымаемых с мест пожаров. Расширение наших знаний о свойствах строительных материалов, несомненно, послужит повышению достоверности выводов, получаемых при решении задач установления очага и причины возгорания.
Список используемых литературных источников
1. Макарова И.А., Лохова Н.А. Физико-химические методы исследования строительных материалов : учеб.пособие. – 2-е изд. перераб. и доп.– Братск : Изд-во БрГУ, 2011. – 139 с.
2. Расследование пожаров. Учебник. /Под ред. Г.Н.Кириллова, М.А.Галишева, С.А.Кондратьева. – СПб.: СПБ университет ГПС МЧС России, 2007 – 544с.
3. Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела: Учеб. Пособие. – 2е изд;
стер. – М.: Изд МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 360с.
4. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2т: Пер. с англ./Под ред. Р.Кельнера, Ж.-М. Мерме, М.Отто, М. Видмера.- М.: Мир: ООО
«Издательство АСТ», 2004, Т2. – 728с.
5. Беккер Ю. Спектроскопия. М.; Техносфера, 2009. – 528 с
6. Отто М. Современные методы аналитической химии. Изд. 2-е, исправленное. – М.: Техносфера, 2006. – 416с
7. Аналитическая химия. В 3 т. Т.1. Методы идентификации и определения веществ/ Под ред. Л.Н. Москвина. – М.: Издательский центр
«Академия», 2008.- 567 с.
8. Галишев М.А., Кондратьев С.А., Шарапов С.В. Учебное пособи Расследование пожаров. Лабораторный практикум, 2009 – 198с.
9. Митричев В.С., Хрусталев В.Н. Основы криминалистического исследования материалов, веществ и изделий из них. – СПб.: Питер, 2003. – 591с.
10. Зубехин А. П. Физико-химические методы исследования тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: учеб.пособие для вузов по специальности «Химические технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» / А. П. Зубехин. – СПб: «Синтез», 1995. – 190 с.
11. Горшков В. С. Вяжущие, керамика, стеклокристаллические материалы: структура и свойства: справ.пособие / В. С. Горшков, В. Г.
Савельев, А. В. Абакумов. – М.: Стройиздат, 1995. – 584 с.
12. Тацки Л. Н. Современные физико-химические методы исследования строительных материалов: учеб. пособие / Л. Н. Тацки, Э. А.
Кучерова; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Новосибирск:
НГАСУ,2005. – 80 с.
13. Современные методы исследования свойствстроительных материалов: учеб.пособие / В. Н. Вернигорова, Н. И. Макридин, Ю. В.
Соколова. – М.: Ассоциация строит.вузов, 2003. – 240 с.
14. Горбунов Г. И. Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов):
учеб.издание / Г. И. Горбунов. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 168 с.
15. Бабков В. В., Самофеев Н. С. Состояние силикатного кирпича в наружных стенах жилых домов после длительной эксплуатации // Инженерные системы. 2011. Май. С. 25-28.