Поведение железобетонных конструкций в условиях пожара

Содержание

Пожарозащита

Поведение железобетонных конструкций в условиях пожара

Ежедневно вследствие пожаров наносится значительный ущерб народному хозяйству. Еще тяжелее потеря жизней и здоровья людей. Забота о безопасности людей и сохранении материальных ценностей, производств и рабочих мест привела к изданию большого числа законов, предписаний и условий по пожарозащите.

Предписания строительного права содержат поэтому требования по технике пожарозащиты, а также по строительным материалам, изделиям и конструкциям, используемым на стройплощадке.

Они подразделяются согласно DIN 4108 «Поведение при пожаре различных строительных материалов и конструкций» на классы строительных материалов или классы огнестойкости и согласно DIN EN 13501-1 на евроклассы строительной продукции.

Строительные конструкции, как правило, изготавливаются из нескольких строительных материалов.

Поведение строительных материалов при пожаре

Строительные материалы в зависимости от их вида ведут себя по-разному при воздействии огня. Согласно DIN 4108 различают строительные материалы класса А — несгораемые и класса В — сгораемые.

В DIN EN 1301-1, напротив, имеются главные классы от А до F и подклассы по дымообразованию s1 (малое), s2 (среднее) и s3 (высокое), а также по образованию горящих капель или сколов материала d0 (отсутствует), dl (малое), d2 (сильное) (табл. 1).

Пример: B-s2, dl: трудновозгораемый, дымообразование среднее, образование горящих капель малое.

Таблица 1. Классы строительных материалов по DIN 4108, евроклассы строительной продукции по DIN EN 13501-1
Класс стройматериала Наименование по терминологии стройнадзора Примеры Главные классы Подклассы
А Несгораемые стройматериалы А1 А1
А1 Без горючих составляющих Гипс, известь, цемент, камни, бетон, стекло, бетонные волокнистые плиты, чугун, сталь
С горючими составляющими частями (< 1%) Определенные минераловолокнистые огнезащитные плиты, фибросиликатные плиты
А2 С горючими составляющими частями Гипсокартонные плиты с закрытой поверхностью (GKF), минераловопокнистые изделия со знаком согласования А2 A2-s1,d0 A2-s2,d0 A2-s3,d0 A2-s1,d1 A2-s2,d1 A2-s3,d1 A2-s1,d2 A2-s2,d2 A2-s3,d2
В Горючие материалы
В1 Tрудновоспламеняемые материалы Гипсокартонные плиты с перфорированной поверхностью, древесно-волокнистые легкие строительные плиты, трудновозгораемые стружечные плиты, определенные синтетические пенопласты, определенные изделия из ПВХ, дубовый паркет, стяжки из литого асфальта В B-s1,d0 B-s2,d0 В-s3,d0 B-s1,d1 B-s2,d1 В-s3,d1 B-s1,d2 B-s2,d2 B-s3,d2
С C-s1,d0 C-s2,d0 С-s3,d0 C-s1,d1 C-s2,d1 С-s3,d1 C-s1,d2 C-s2,d2 C-s3,d2
В2 Нормально воспламеняемые материалы Дерево и деревосодержащие материалы р ≥ 400 кг/м3 и кровельный нормируемый рубероид толщиной свыше 2 мм, а также одежда пола из ПВХ D D-s1,d0 D-s2,d0 D-s3,d0 D-s1,d1 D-s2,d1 D-s3,d1 D-s1,d2 D-s2,d2 D-s3.d2
Е E-d2
В3 Легко воспламеняемые строительные материалы Бумага, древесный войлок, дерево толщиной до 2 мм F Никаких подклассов не установлено

Поведение конструкций при пожаре

Строительные конструкции по их поведению при пожаре подразделяются на классы огнестойкости.

Различают классы огнестойкости F для стен, перекрытий, главных балок и лестниц, W для ненесущих наружных стен, подоконных частей и парапетов, а также Т для дверей, клапанов, рольставен и ворот.

Для каждой конструкции получен предел огнестойкости в часах путем пожарных испытаний (табл. 2). Класс огнестойкости F и W содержат также данные о классе стройматериала.

Пример: класс огнестойкости F 120 В для стены означает, что она состоит из горючих строительных материалов и до появления огня на противоположной пожару стороне должно пройти 120 минут.

Таблица 2. Классы огнестойкости пo DIN 4102
Классы огнестойкости для Названия по терминологии стройнадзора согласно земельному строительному законодательству
Огнестойкость в минутах Стен, перекрытий, колонн, прогонов, лестниц Ненесущих наружных стен, подоконных частей, парапетов Огнезащитные заграждения (двери, ворота, клапаны, рольставни)
≥ 30 F30 W30 Т30 Огнесдерживающие
≥ 60 F60 W60 Т60
≥ 90 F90 W90 Т90 Огнестойкие
≥ 120 F120 W120 Т120
≥ 180 F180 W180 Т180

Пожарозащитные мероприятия для строительных конструкций

Для защиты строительных конструкций здания от пожара необходимо принимать в основном строительные меры. Они зависят от:

Пожарозащитные мероприятия для конструкций из стали

Сталь, по своему поведению во время пожара, относится к классу несгораемых материалов (класс строительных материалов А1). В случае пожара сталь очень сильно расширяется и теряет, вследствие своей высокой теплопроводности, при температурах около 500 °С в течение короткого времени свою статическую прочность.

Это может привести без каких-либо предварительных сигналов к обрушению сооружения. Важные конструкции из стали, как, например, колонны, балки перекрытий и фермы покрытия, должны поэтому защищаться от огня с помощью особых мероприятий.

Стальные конструкции могут защищаться от огня с помощью прямой пожарозащиты (одежды конструкций, например путем обетони-рования) или с помощью косвенной пожарозащиты (устройство подвесного потолка).

Прямая пожарозащита достигается:

Покрытие конструкции одеждой, соответствующей профилю конструкции, зависит от вида защитного материала и от требуемого класса огнестойкости конструкции (рис. 1).

Рис. 1 Примеры прямой пожарозащиты стальных колонн

Косвенная пожарозащита, в основном перекрытий и покрытий, достигается с помощью

Присоединения подвесных потолков к граничащим с ними стенам должны быть плотными. Необходимые теплозащитные слои в пространстве между перекрытием (покрытием) и подвесным потолком должны быть выполнены из материалов класса А.

Пожарозащитные мероприятия для конструкций из железобетона

Также как и сталь, бетон относится к несгораемым материалам. Поэтому сопротивляемость конструкций из железобетона воздействию огня очень высока. Она тем выше, чем выше класс прочности бетона и чем больше сечение конструкции.

Вследствие чувствительности к температуре стальной арматуры и закладных деталей, которые при температуре около 500 °С теряют прочность на растяжение, необходимо следить за достаточной величиной защитного слоя бетона. Она составляет согласно DIN 1045 в зависимости от условий окружающей среды от 2 см до 5 см.

Если защитный слой бетона имеет толщину более 5 см, то его необходимо снабдить защитной арматурой для того, чтобы предотвратить откалывание бетона. Время сопротивления воздействию огня конструкции может быть повышено применением известесодержащих добавок с малым температурным расширением.

В случае армированного легкого бетона арматура защищается от сильного нагрева, так как воздушные поры в легком заполнителе уменьшают теплопроводность этого материала. Как и другие строительные материалы, железобетон в особых случаях может защищаться от воздействия пожара с помощью одежды, с помощью теплоизоляционных штукатурок (максимум толщиной 30 мм), а также с помощью подвесных облицовок.

Читайте также  Железобетонные панели для строительства частного дома

Пожарозащитные мероприятия для строительных конструкций из дерева

Дерево, в противоположность стали или железобетону, является сгораемым материалом. Оно обугливается на своей поверхности при воздействии пожара.

Этот слой древесного угля на внешних зонах конструкций образует защитный слой, который сильно замедляет дальнейшее сгорание дерева.

Для того чтобы ограничить воспламенение дерева и дальнейшее распространение огня, можно проводить предупредительные пожарозащитные мероприятия. К ним относятся в основном строительные и химические мероприятия.

Строительные мероприятия, это, например, применение свободных от трещин деревянных деталей с, по возможности, большим сечением, по возможности более гладкой поверхностью и закругленными ребрами и углами.

Плоскостные строительные конструкции должны быть по возможности большеформатными и состоять из трудновоспламеняемых фанерных или стружечных плит. Горизонтально установленные элементы деревянной облицовки создают для огня большее сопротивление, чем вертикально установленные элементы облицовки.

Кроме того, деревянные конструкции могут быть покрыты несгораемыми материалами, такими, как штукатурка, гипсовые плиты, гипсокартонные плиты или фибросиликатные плиты. Деревянные балочные перекрытия и покрытия могут быть защищены подвесными потолками (рис. 2).

Деревянные конструктивные элементы должны иметь, согласно DIN 18160, минимальное расстояние от дымовых труб, равное 5 см.

Рис. 2. Примеры косвенной пожарозащиты перекрытий и покрытий

С помощью химических мероприятий достигается трудновозгораемость дерева. Для этого применяются огнезащитные соли и огнезащитные средства, образующие вспененный слой вокруг конструкции.

Огнезащитные соли состоят в основном из фосфатов и сульфата аммония как разбавителя. Они применяются для пропитки древесины жидким раствором автоклавным методом. Огнезащитные соли (антипирены) плавятся при воздействии высокой температуры.

При этом тепло оттягивается от древесины и на поверхности древесины образуется оплавленный слой. Кроме того, в случае пожара эти вещества выделяют газы, не поддерживающие горение, и способствуют быстрому образованию обугленного защитного слоя.

Тогда как огнезащитные соли защищают дерево от огня изнутри, пенообразующие огнезащитные средства действуют на поверхности древесины. Эти пенообразователи наносятся в виде бесцветного или пигментированного слоя.

При прямом воздействии огня или при воздействии температуры около 200 °С вследствие разложения этого слоя на поверхности древесины образуется слой трудновозгораемой пены толщиной от 2 до 3 см.

Он препятствует доступу кислорода и защищает дерево в течение определенного времени от дальнейшего сгорания. Оба вида этих средств следует использовать только внутри помещений.

Источник: http://spravochnik-stroitelya.ru/teoriya/pozharozashchita

Особенности оценки стойкости зданий и сооружений из железобетонных конструкций при комбинированных особых воздействиях с участием пожара, Комментарий, разъяснение, статья от 01 июля 2010 года

Поведение железобетонных конструкций в условиях пожара

Пожаровзрывобезопасность, N 7, 2010 год

(см. ярлык»Примечания»)

В.М.Ройтманд-р техн.наук, профессорМосковского государственногостроительного университета,г.Москва, Россия Д.Н.Приступюкпреподаватель АкадемииГосударственной противопожарнойслужбы МЧС России,г.Москва, Россия

Рассматриваются проблемыобеспечения безопасности зданий и сооружений при комбинированныхособых воздействиях (СНЕ) с участием пожара. Приводятся основытеории стойкости конструкций и зданий при такого рода воздействиях.

Рассматривается возможность применения этой теории для проведенияоценки стойкости объектов из железобетонных конструкций при СНЕ сучастием пожара. Даются предложения по учету особенностейобеспечения безопасности людей в зданиях и сооружениях при СНЕ сучастием пожара при оценке риска.

Ключевые слова:прогрессирующее обрушение здания, огнестойкость, комбинированныеособые воздействия типа удар — взрыв — пожар, риск.

Введение

Проблема обеспечениябезопасности зданий и сооружений при ЧС с участием пожара во всеммире является весьма актуальной, так как строительный комплекспредставляет собой один из самых уязвимых видов объектов для такогорода воздействий [1-3].

Различные здания исооружения по-разному ведут себя при воздействии пожара.

Одни изних хорошо сопротивляются опасным факторам пожара и при воздействиипожара сохраняют свою конструктивную целостность и функциональноеназначение в течение времени, достаточного для эвакуации, спасениялюдей, ликвидации пожара и его последствий.

Другие здания исооружения при пожаре быстро утрачивают свою конструктивнуюцелостность (вплоть до прогрессирующего обрушения), перестаютсоответствовать своему функциональному назначению, что приводит ктяжелым человеческим жертвам и огромному материальному ущербу.

Изучение проблемыобеспечения необходимого сопротивления зданий и сооружений вусловиях ЧС с участием пожара, разработка способов ее решенияявляются в настоящее время составной частью современногоинновационного развития МГСУ и Академии ГПС МЧС России в научном,прикладном и образовательном аспектах [1-6].

Время сопротивленияобъекта до потери его устойчивости при воздействии пожара — этоглавный показатель, обеспечивающий безопасность людей в этихусловиях.

Вданной работе рассматриваются результаты исследований, проводимых вЦентре комплексной безопасности строительных систем МГСУ совместнос Академией ГПС МЧС России в научном направлении «Оценка стойкостиобъектов при комбинированных особых воздействиях с участиемпожара», в том числе связанных с террористической угрозой[1-6].

1.Характерные примеры различного поведения зданий и сооружений привоздействии пожара

Поведение Останкинскойтелевизионной башни во время пожара 27 августа 2000 года[3]. Останкинская телевизионная башня была построена в1967 году по проекту гениального советского и российского ученого иинженера Н.В.Никитина. Высота башни — 533 м.

Основная конструкциябашни — пустотелая железобетонная коническая оболочка с сильноразвитым основанием. Толщина кольцевых стенок ствола башни -350-400 мм. Верхняя часть башни (с отметки 385 м) выполнена в видестальной телескопической трубы высотой 148 м.

По всей высоте башниоболочка ее ствола обжата предварительно напряженной канатнойарматурой, которая устанавливалась на специальных упорах свнутренней поверхности ствола. Система напрягаемых канатныхэлементов была запроектирована открытой и располагалась внутриствола башни, на расстоянии 2-5 см от внутренней поверхности егостенки.

Пожар на Останкинскойтелевизионной башне начался 27 августа 2000 года (рис.1) в районеотметок +454…+430 м антенной части башни. Распространение огняпроисходило сверху вниз до отметки +80 м.

Рис.1. Пожар на Останкинской телебашне, г.Москва, 27 августа 2000г.

Во время пожара наОстанкинской телевизионной башне специалистам, противопожарнымслужбам и инженерам пришлось столкнуться с проблемой оценки ееустойчивости и ответить на вопрос: потеряет ли башня своюустойчивость, произойдет ли прогрессирующее обрушение ее во времяпожара или непосредственно после него либо такой опасности нет(рис.2)?

Рис.2. Зона возможного падения обломков Останкинской телевизионнойбашни в случае утраты ею устойчивости при пожаре 27 августа 2000г.

От ответа на этот вопросзависел целый комплекс весьма ответственных решений, в том числе осрочной эвакуации людей из зоны возможного падения обломковбашни.

Оценки специалистов поэтому вопросу разделились, но, в конце концов, возобладало мнение,что башня устоит и прогрессирующего обрушения ее не произойдет.

Этонепростое решение оказалось верным — прогрессирующего обрушениябашни действительно не произошло. Его удалось избежать благодаряпринятию правильных решений по обеспечению огнестойкости стволабашни.

Фактический пределогнестойкости ствола башни по потере несущей способности составляетболее 180 мин.

Этот предел огнестойкости с запасом обеспечилнеобходимое сопротивление башни при воздействии реального пожара,температурный режим которого был более «мягким» по сравнению срежимом «стандартного» пожара.

Именно огнестойкостьствола башни обеспечила конструктивную целостность этого сооруженияво время пожара.

Это позволило продолжить эксплуатацию башни довосстановления большинства предварительно напряженных канатоввнутри ствола, которые утратили при пожаре свое функциональноеназначение.

Поведение зданияПентагона во время событий 11 сентября 2001 года [3-5]. ЗданиеПентагона является одним их самых больших офисных зданий в мире.Площадь одного этажа составляет 613 тыс.м.

Здание пятиэтажное, имеет пять фасадов.Внутри здание выполнено в виде пяти концентрических колец (рис.3).Конструкции — монолитный железобетон. Бетон — обычный тяжелый.Перекрытия состоят из плит, ригелей и системы балок, опирающихся наколонны.

Читайте также  Плитный монолитный железобетонный фундамент

Рис.3. Общий вид здания Пентагона и направление движения самолетаперед столкновением со зданием [2]

Большая часть колоннимеет квадратное сечение. Размеры сечения колонн на первом этаже -0,53 х 0,53 м. Почти все колонны имеют спиральное армирование повертикальной рабочей арматуре.

Предел огнестойкоститакого рода колонн по потере несущей способности составляет более180 мин.

Столкновение самолета срассматриваемым зданием во время событий 11 сентября 2001 годапроизошло в зоне 1-го этажа наружного фасада здания (см. рис.3) ипривело к возникновению комбинированных особых воздействий типаудар — взрыв — пожар (CHE IEF).

Первое особое воздействие- удар (I) — привело к разрушению и повреждению частиконструктивных элементов 1-го этажа наружного кольца зданияПентагона. Обломки самолета проникли внутрь здания. Из разрушенныхбаков самолета, размещенных в его крыльях, топливо было выброшеновнутрь здания в зону удара.

Это привело к возникновению второгоособого воздействия на конструкции здания — взрыва (Е) смеситоплива с воздухом. Взрывом была разрушена и повреждена еще частьконструктивных элементов здания. После удара и взрыва внутриздания, в зоне поражения, возникает и развивается третье особоевоздействие — пожар (F). Огонь охватывает при этом часть уцелевших»ключевых» конструктивных элементов.

Здание Пентагона в первыеминуты СНЕ IEF, несмотря на значительные повреждения конструкций втрех первых кольцах здания, в целом сохранило своюустойчивость.

Однако через 19 мин посленачала комбинированного особого воздействия типа удар — взрыв -пожар произошло прогрессирующее обрушение конструкций наружногокольца здания Пентагона в зоне СНЕ IEF (рис.4).

Рис.4. Прогрессирующее обрушение наружного кольца здания Пентагонаво время событий 11 сентября 2001 г.

Таким образом, несмотряна то что предел огнестойкости ключевых элементов здания Пентагона(несущих колонн) по потере несущей способности превышал 180мин, наружное кольцо здания Пентагона в зоне ЧС утратилосвою устойчивость через 19 мин.

Поведение башенВсемирного торгового центра во время событий 11 сентября 2001 года[26]. Аналогичным образом развивались события 11сентября 2001 года в Нью-Йорке, во время террористической атаки набашни Всемирного торгового центра (ВТЦ).

Высота башен составляла415 и 417 м.

В плане каждая башня имела форму квадрата размерами63,5 х 63,5 м [2-5]. Несущие конструкции башен были выполнены изметалла и имели пределы огнестойкости по потере несущей способностис учетом огнезащиты 180 мин.

Несмотря на высокийпредел огнестойкости несущих конструкций, потеря устойчивости этихбашен во время событий 11 сентября произошла гораздо быстрее: Южнаябашня (ВТЦ-2) утратила свою устойчивость через 56мин, а Северная башня (ВТЦ-1) — через 102 минпосле начала пожара.

Явление повышения интенсивности развития аварийно-опасных процессовна строительных объектах при комбинированных особых воздействиях сучастием пожара

Рассмотренные вышепрецеденты свидетельствуют о том, что во время комбинированныхособых воздействий с участием пожара наблюдаются явления повышенияинтенсивности развития аварийно-опасных процессов на строительныхобъектах [1-6].

Эти явления и приводили к преждевременной потереустойчивости зданий в рассматриваемых условиях по сравнению ссопротивлением (огнестойкостью) строительных объектов воздействиютолько пожара.

Очевидно, чтовозникновение этих, ранее не учитывавшихся, опасных явлений связанос особенностями комбинированных особых воздействий с участиемпожара.

Понятие о комбинированных особых воздействиях (СНЕ) с участиемпожара

Комбинации рабочих(эксплуатационных) нагрузок и форс-мажорных дополнительных нагрузокна строительные объекты во время чрезвычайных ситуаций предлагаетсяназывать комбинированными особыми воздействиями. В качествеаббревиатуры этого понятия был предложен английский вариант СНЕ -от названия Combined Hazardous Effect [2].

В работах [1-6] былисформулированы определения для понятий такого рода:

Особое воздействие наобъект — исключительное воздействие, резко отличающееся отобычных условий существования объекта. Основные особые воздействиятехногенного характера на строительные объекты: удар (I), взрыв(Е), пожар (F), нагрузка (S) и т.д.

Комбинированное особоевоздействие (СНЕ) — чрезвычайная ситуация, связанная свозникновением и развитием нескольких видов особых воздействий наобъект в различных сочетаниях и последовательности.

Комбинированные особыевоздействия с участием пожара — чрезвычайные ситуации,связанные с возникновением и развитием нескольких видов особыхвоздействий на объект в различных сочетаниях и последовательности,причем одним из таких воздействий является пожар.

Например:

-при рассмотрении угрозы прогрессирующего обрушения здания пристолкновении с ним самолета необходимо рассматриватькомбинированное особое воздействие типа удар — взрыв — пожар(CHE IEF — от Combined Hazardous Effect of theImpact-Explosion-Fire Type [3]);

-при аварии на Чернобыльской АЭС имели место СНЕ типа взрыв -удар — пожар и т.д.

Теорияогнестойкости конструкций и зданий

Особый характер опасностивоздействия пожара на здания и сооружения подтверждается тем, что вмеждународных нормах по пожарной безопасности зданий и сооруженийвведены специальные показатели, характеризующие способностьобъектов сопротивляться воздействию пожара, причем в этихпоказателях главной характеристикой, обеспечивающей безопасностьлюдей в этих условиях, является время сопротивления объектовв явном виде.

Показатель,характеризующий способность строительных конструкций сопротивлятьсявоздействию пожара, в отечественных нормах [7-13] называетсяпределом огнестойкости. Показатель, который характеризуетспособность здания в целом сопротивляться воздействию пожара,называется степенью огнестойкости.

Спомощью этих показателей в нормах регламентируется время, в течениекоторого конструкции, здания и сооружения должны сопротивлятьсякомбинированным воздействиям рабочих нагрузок ивысокотемпературного фактора пожара.

Необходимость решениякомплекса научных и инженерных задач по оценке огнестойкости зданийи сооружений стимулировала развитие комплекса международныхисследований, результаты которых сложились в теорию огнестойкости[7-12].

Принципы расчетастроительных конструкций на огнестойкость были заложены в работахВ.И.Мурашева, А.И.Яковлева, А.Ф.Милованова, К.Коrdina, T.Harmathy идр. [7-13].

Сущность расчетаконструкций на огнестойкость заключается в определении моментавремени, по истечении которого в условиях воздействия пожараконструкции утрачивают свою несущую или теплоизолирующуюспособность.

Огнестойкость конструкциипо признаку потери несущей способности П(R) определяется как момент временивоздействия пожара , при котором несущая способностьФ[Т()] конструкции под действием температурыпожара Т() снизится до величины действующих на неерабочих нагрузок N(M).

Огнестойкость конструкциив этом случае определяется из условия:

Источник: http://docs.cntd.ru/document/902263621

Стойкость бетона при пожаре

Поведение железобетонных конструкций в условиях пожара

Бетон – это особая смесь из воды, цемента, песка и других наполнителей. Затвердев, этот искусственный камень приобретает прочность, долговечность и отличную стойкость. Стойкость бетонного состава определяется его невосприимчивостью к влаге, различным температурным перепадам, не теряя при этом своих прочностных свойств.

У этого строительного материала низкий предел горючести, что не влечет за собой распространения пожара при воздействии на него повышенных нагревов. Бетонным постройкам, зданиям и сооружениям, за счет качеств раствора, обеспечивается отличная огнестойкость.

Изделия из бетона обладают не только огнестойкостью, но и высокой жаростойкостью.

Отличие огнестойкости от жаростойкости

Огнестойкость бетона – это качество, позволяющее стройматериалу противостоять повышенным температурам недолговременно, например, во время пожара.

 Жаростойкость – это сохранение свойств бетонного раствора при долговременном действии на него большой температуры, например, при использовании конструкций для теплообработки разнообразных изделий.

 Всем бетонам присуща огнестойкость, чего нельзя сказать о жаростойкости, этим качеством обладает далеко не каждый застывший раствор.

Читайте также  Усиление железобетонных конструкций композитными материалами

Несмотря на то, что бетон – пожаробезопасный и огнестойкий строительный материал, он все равно поддается большим температурным градусам.

Огни, воздействующие на него в течение короткого времени, не способны привести к повреждению прочностных характеристик материала, но если огонь имеет продолжительное влияние на бетонные изделия, тогда происходит их повреждение.

Если температура двести пятьдесят градусов, тогда бетон теряет свою прочность всего на двадцать пять процентов, а если в пределах пятисот градусов – стройматериал подвергается полному разрушению.

Бетонный состав, горючесть которого низкая, имеет повышенную прочность и стойкость к огненным влияниям, но может разрушиться и потерять свои прочностные характеристики как при пожаре, так и неправильном обращении с подогретым составом. Таким образом, резкое увлажнение или охлаждение уже подогретой смеси, влечет за собой образование трещин, разрушений, которые не поддаются устранению, а также ослабеванию арматурной конструкции, служащих для укрепления построек.

Горение отрицательно сказывается на структуре бетона, она разрушается и разлагается на составляющие компоненты цементного камня.

Жаростойкость бетонного состава получается путем введения в раствор специальных добавок на основе алюминия и кремния. Эти составляющие позволяют избегать плавления, горения в момент пожара и других разрушений бетонных конструкций при повышенных температурных режимах. Что касается огнестойкости, то она достигается путем добавления заполнителей в процессе приготовления раствора.

Воздействие высоких температур на бетонный состав

Температурные режимы, воздействующие на бетонный состав, в пределах 250 – 300 градусов влекут за собой разрушение структуры и уменьшение прочностных характеристик цементного камня. Когда на градуснике отметка достигает пятисот пятидесяти градусов по Цельсию, имеющиеся в бетоне песок и щебень подвергаются растрескиванию, если превышает 550 градусов – бетонные конструкции полностью разрушаются.

Повышение температурных показателей непосредственно влияет на прочность бетонного состава. Таким образом, при укладке и застывании раствора повышение отметки на градуснике может повлиять на прочность бетона, возраст которого начинается от семи суток и более.

Происходит это из-за ускоренной гидратации, в результате чего достигается несовершенная физическая структура с большим количеством незаполненных пор. По результатам опытов было замечено, что при повышенных температурных показателях прочность бетонного раствора на высшем уровне в первые дни, после схватывания состава, но уже на четвертые сутки прочностные характеристики значительно опускаются.

Чтобы улучшить прочность раствора, в него добавляют хлористый кальций, который способен повысить стойкость к повышенным температурным показателям.

Жароупорные бетоны

Жароупорный бетонный раствор основан на портландцементе, с помощью которого смесь из песка, щебня, цемента и воды способна выдерживать повышенные температурные показатели до тысячи градусов по Цельсию и выше.

Помимо основных составляющих бетона и портландцемента, в него также входит алюминиевая добавка мелких фракций и кремниевая. Добавки в растворе позволяют связывать гашеную известь, которая образуется при гидратации цементного камня.

Жароупорный строительный материал из смеси цемента, песка, щебня и воды также имеет в своем составе следующие заполнители, которые предотвращают плавление, деформацию и разрушение бетонных изделий даже в момент пожара:

  • андезит;
  • кирпичный щебень;
  • шамот;
  • доменный шлак;
  • базальт;
  • туф.

В зависимости от наполнителей определяется максимальный температурный режим жароупорного бетона. Приготовить такой раствор можно и собственноручно на строительной площадке.

Огнестойкость конструкций из железобетона

Предел огнестойкости по теплоизолирующей способности плит.

На огнестойкость железобетонных конструкций влияют следующие параметры:

  • нагрузка на постройку;
  • толщина защитного яруса;
  • размеры сечения сооружений;
  • количество и диаметр арматурный конструкций.

Чем меньше плотность используемого материала и чем больше его толщина, тем выше предел огнестойкости, который зависит и от вида опоры для конструкции, и от статической схемы.

Исходя из этого, строители должны произвести расчет по огнестойкости ж/б конструкций, прежде чем приступать к их заливке.

 Конструкции, которые имеют горизонтальное положение, поддаются разрушениям под действием нагрева нижней арматуры, поэтому предел нагрева, прежде всего, зависит от класса арматурной конструкции, способности материала проводить тепло и от размеров слоя защиты.

Горизонтальные конструкции – это балочные плиты, балки, настилы и панели, прогоны и др. Конструкции, которые имеют тонкие стены и поддаются изгибаниям – это настилы, ригели, балки, панели ребристые и пустотелые. Огнестойкость колонн основана на следующих показателях:

  • процент армирования;
  • нагрузка на конструкции;
  • вид крупнофракционного заполнителя;
  • размер сечения под прямым углом относительно продольной оси;
  • толщина слоя защиты на арматуре.

В процессе заливки колонн следует обязательно придерживаться инструкции. Колонны разрушаются в результате открытого огненного пламени при снижении прочностных характеристик бетонного раствора и арматурной конструкции.

Огнестойкость ячеистых бетонов

Ячеистый бетон представляет собой пористый искусственный материал, который используется в строительстве различных зданий и сооружений. В его состав входят минеральные вяжущие и кремнеземистые заполнители.

Применяют ячеистый строительный материал из смеси цемента, песка, щебня и воды для теплоизоляции помещений, им утепляют железобетонные плиты и перекрытия, используют легкий бетон для теплозащиты поверхности различных оборудований, трубопроводов, которые используются при температурных режимах свыше четырехсот и даже семисот градусов по Цельсию.

Огнестойкость ячеистого бетона выше, если плотность строительного материала минимальна, таким образом, предельные показатели огнестойкости газоблоков и других изделий из пористого стройматериала повышены.

По исследованиям и опытам, которые проводили в шведском и финском учебном заведении, определена прочность ячеистого бетонного состава, которая изменяется при нагревании следующим образом:

  • происходит увеличение прочностных характеристик до восьмидесяти пяти процентов, если температурные показатели не выше четырехсот градусов по Цельсию;
  • понижение прочностных характеристик до изначальных происходит при разогреве материала до семисот градусов по Цельсию;
  • снижение прочности ячеистого бетонного состава на восемьдесят шесть процентов осуществляется при разогреве строительного материала до тысячи градусов и не более при этом прочностной показатель принимает стабильность.

Можно сделать вывод, что предельные значения огнестойкости ячеистых блоков достигают девятисот градусов по Цельсию, когда обычный бетонный состав начинает терять свои основные части прочности при значении от четырехсот до семисот градусов. Таким образом, ячеистый бетон наиболее популярен при возведении зданий и сооружений, где требуются повышенные показатели пожаробезопасности.

Заключение

Бетон представляет собой строительный материал, который обладает отличными прочностными характеристиками, имеет повышенные показатели огнестойкости и при добавлении в состав бетонного раствора специальных наполнителей, приобретает жаростойкость.

На огнестойкость и жаростойкость бетонного раствора влияют различные показатели и факторы, например, материал, который используется в качестве наполнителя, или же конструкции, которые возводят из строительного материала на основе песка, цемента, щебня и воды.

Различия между огнестойкостью и жаростойкостью очевидны. В первом случае бетонные конструкции имеют возможность противостоять повышенным температурным показателям в течение непродолжительного времени, а при жаростойкости строительного материала, бетонные конструкции сохраняют прочностные характеристики долговременно.

Источник: https://kladembeton.ru/poleznoe/beton-pri-pozhare.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: