Поведение бетона во время пожара

 

Уменьшение толщины  или откалывание защитного слоя несущей арматуры в железобетонных балках приводит к быстрому прогреванию  этой арматуры до критической температуры (500-7000С) и разрушению конструкции.

 

Мероприятия по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре подразделяют на 3 группы:

 

I - ликвидирующие хрупкое  разрушение бетона при пожаре;

 

II - снижающие вероятность  хрупкого разрушения;

 

III - профилактические.

 

К I группе мероприятий  относятся:

 

1) противопожарные мероприятия в виде водяных завес, спринклерных и других устройств, которые обеспечивают защиту бетонных и железобетонных конструкций от действия огня;

 

2) снижение влажности  в помещении до величины, при  которой, в случае пожара, хрупкое  разрушение бетона не произойдет;

 

3) установка в поверхностном  слое нагреваемой конструкции  проволочной сетки; 

 

4) нанесение по поверхности  конструкции теплоизоляционной  штукатурки из легкого бетона  толщиной 1-2 см;

 

5) использование жаростойких  бетонов с шамотным заполнителем;

 

6) дисперсное армирование  бетона у поверхности нагреваемой  конструкции асбестом, стекловолокном  или металлическим волокном (5-7% от  массы вяжущего) на глубину 1-2 см.

 

При проведении мероприятий  первой группы можно не проводить  контрольных огневых испытаний.

 

К II группе мероприятий  относятся:

 

1) установка в балках  или плитах (в защитном слое) арматурной  сетки на расстоянии от нагреваемой  поверхности не более 0,5-1 см;

 

2) использование в  поверхностном слое нагреваемого  бетона полимерной добавки 5-10% массы вяжущего;

 

3) использование крупных  заполнителей с низкими коэффициентами  линейного температурного расширения (известняка, базальта, диабаза, доменного  шлака вместо гранита);

 

4) частичная (не меньше 1/3) или полная замена природного песка песком из известняка, базальта, диабаза, сиенита или диорита;

 

5) использование соединений  бетонов с ограниченной затратой  вяжущего (портландцемента не более  400 кг на 1 м3 бетонной смеси)  и повышенными значениями водо-цементного  отношения (не меньше 0,5);

 

6) использование бетонов  с легкими заполнителями; 

 

7) порообразование в  цементном камне; 

 

8) использование шлакопортландцемента;

 

9) использование тонкомеленых  добавок из доменных и литых  шлаков.

 

К III группе мероприятий  относятся:

 

1) использование в  железобетонных конструкциях арматуры  той же площади, но из стержней  меньшего диаметра;

 

2) использование поперечных  сечений конструкций без выступающих  углов (например, колон круглого  поперечного сечения или со  срезанными углами вместо колонн прямоугольного или квадратного поперечного сечения).

 

Конструктивные способы  повышения огнестойкости железобетонных конструкций 

 

Повышение границы огнестойкости  железобетонных конструкций может  быть достигнуто разными способами, в том числе и конструктивными. К таким способам можно отнести:

 

- увеличение толщины  защитного слоя бетона;

 

- использование теплоизолирующих  покрытий и специальных бетонов;

 

- использование арматурной  стали с высокой критической  температурой;

 

- обоснованное увеличение  в процессе проектирования сечений элементов конструкций;

 

- изменение статической  схемы элемента;

 

- изменение условий  обогрева и т.д. 

 

Увеличение толщины  защитного слоя бетона уменьшает  скорость нагрева арматуры, тем самым  повышая огнестойкость железобетонных плит. Эффективнее оказывается использование специальных штукатурок (с использованием асбеста, перлита, вермикулита и т.п.). Даже при малых величинах таких штукатурок (1,5-2 см) огнестойкость железобетонных плит увеличивается в несколько раз (2-5).

 

Значительного увеличения огнестойкости колонн можно достичь путем увеличения процента армирования, а также перемещением части арматуры от периферии к центру.

 

Повышение прочности  и модуля упругости бетона приводит к увеличению предела огнестойкости. Например, увеличение возраста бетона с 75 до 400 суток повышает огнестойкость балок в 1,25 раза.

 

Значительное повышение  границ огнестойкости (в 2-2,5 раза) сборных  плит достигается за счет подвесного потолка, что исполняет роль защитного  экрана.

 

Огнестойкость сжатых элементов значительно повышается с увеличением их поперечного пересечения.

 

Огнестойкость статически определенных плит, которые работают в одном направлении, повышается, если имеет место упруго-податливая закладка концов плиты. Значительно  увеличивается огнестойкость плоских плит, если они опираются по контуру. Защемление концов плит по двум противоположным сторонам значительно увеличивает их огнестойкость. Так, плиты толщиной 8, 10 и 12 см, зажатые по двум противоположным сторонам, имеют предел огнестойкости соответственно в 1,6; 2,5 и 4 раза выше, чем такие же свободно опертые плиты. Неразрезные сгибаемые элементы имеют более высокие пределы огнестойкости, чем однопролетные.

 

Огнестойкость статически определенных балок в основном, определяется размерами сечения и скоростью нагрева рабочей арматуры.

 

В неразрезных балках во время пожара происходит перераспределение  усилий вследствие изменения их напряженного состояния. Пределы огнестойкости  зажатых балок в 2-2,5 разы выше, чем  свободно опертых, поскольку такая балка полностью будет разрушаться лишь в момент образования третьего пластичного шарнира в сечении, где действует максимальный сгибающий момент.

 

К конструктивным решениям, направленным на повышение несущей  способности железобетонных конструкций, также можно отнести такие:

 

- изменение схемы обогрева  конструкций при возможном пожаре;

 

- использование защитных  устройств, включающих теплозащитные  покрытия;

 

- использование специальных  бетонов, например, жаростойких;

 

- уменьшение нагрузки  на конструкцию. Например, снижение рабочих нагрузок в растянутой арматуре на 1% увеличивает время огневого сопротивления железобетонного элемента (плиты) на 1,33%.

 

Большое значение имеет  защита узлов и соединений железобетонных конструкций в условиях пожара от прямого действия огня.

 

Защита бетона

 

Гидроизоляционную защиту подразделяют на первичную и вторичную. К первичной относят мероприятия, обеспечивающие непроницаемость конструкционного материала сооружения. К вторичной  — дополнительное покрытие поверхностей конструкций гидроизоляционными материалами (мембранами) со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды[4].

 

Меры первичной защиты включают в себя использование для  изготовления бетона и железобетона материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость, выбор составов и технологических режимов, обеспечивающих повышенную коррозионную стойкость бетона в агрессивной среде, его низкую проницаемость и обеспечивающих дальнейшее развитие прочностных и деформативных его свойств[5]. К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учетом его непроницаемости. Так же можно отнести к первичной защите применение интегральных капиллярных материалов, которые, по сути, химически модифицируют существующий бетон — гидроизоляция строительными смесями проникающего действия. При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.

 

Задача вторичной защиты — не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и железобетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего, в качестве связующего материала, при производстве полимерных составов, применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции минеральной поверхности от негативных разрушающих факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1 Интернет-ресурс.