Огнестойкость бетона: предел жаростойкости

Определение температуры воздействия

Существует несколько методов определения температурных воздействий на бетонные сооружения после их повреждения.

По звуку

Степенью повреждённой структуры бетона возможно установить температуру огня, методом простукивания:

• звук исходящий от бетона имеет высокий тон;
• при сильном повреждении этот звук при ударе превращается в глухой.

С помощью ультразвука

Температуру огня возможно определить с помощью ультразвука. При условии, что прочность бетона и время воздействия на него огня известны, вычисляется скорость распространения ультразвука.

По внешнему состоянию

При 200-400 °С наблюдается местное разрушение, при интенсивном нагреве 700-900 °С происходит массивное разрушение. Под воздействием пламени 1000-1200 °С и выше бетон взрывается.

По цвету

Когда уровень теплового излучения достигает 300 °С, его цвет меняется на розовый, при 400-600 °С бетон становится красным, при 900-1000 °С цвет меняется на бледно-серый.

По следам эрозий

Установить температуру огня, воздействующую на бетон, возможно также степенью оплавления и по следам тепловых эрозий:

Испытание бетона на огнестойкость

Бетон состоит из нескольких веществ, и каждый отдельный компонент плавится при разных условиях. Например:

• керамзит – при температуре 1100-1150 °С;
• полевые шпаты поддаются огню в 1300-1500 °С;
• кремнезем – 1700-1710 °С;
• глинозем способен противостоять температурному воздействию до 2000-2050 °С.

Области применения

Информация об огнестойкости бетона крайне важна. Она делает возможным оценку жаропрочности бетонных конструкций и проверку соответствия международным требованиям.

Огнестойкий бетон применяется в строительстве и делает возможным реконструкцию сооружений после пожара.

Отличие огнестойкости от жаростойкости

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

Огнестойкость конструкций из железобетона

На огнестойкость железобетонных конструкций влияют следующие параметры:

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

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.

Бетон

Значение коэффициента условия работы γ _bt принимают по средней температуре бетона при расчете по формулам:

по температуре крайнего волокна — (5.6, 5.7);

по температуре в зоне анкеровки — (8.14).

Значение коэффициента условий работы бетона на сжатие γ _bt разрешается принимать равным единице (γ _bt = 1) при нагреве бетона до критической температуры (п. 4.12) и γ _bt = 0 при нагреве бетона выше критической температуры.

При расчете огнестойкости и огнесохранности по деформационной модели и с помощью компьютерных программ необходимо учитывать изменение коэффициента условий работы бетона γ _bt на всем диапазоне температур нагрева бетона.

При этом расчет ведется по геометрическому сечению бетона. Значения коэффициента условий работы бетона на сжатие γ _bt принимают по табл. 5.1 в зависимости от температуры бетона.

R_btnt = R_btn γ _btt ; R_btt = R_bt γ _btt ; R_bt,ser,t = R_bt,ser γ _btt ( 5.2)

Значение коэффициентов γ _bt , β _b и φ _{b , cr} для бетона при температуре,°С

Металлических

Испытание предела огнестойкости дверей

Значения критической температуры Tcr прогрева различных металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в таблице:

Низколегированная сталь марки:

Алюминевые сплавы марки:

Железобетонных

Испытание предела огнестойкости окон

Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от многих факторов: конструктивной схемы, геометрии, уровня эксплуатационных нагрузок, толщины защитных слоев бетона, типа арматуры, вида бетона, и его влажности и др.

В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных конструкций наступает, как правило:

а) за счет снижения прочности бетона при его нагреве;

б) теплового расширения и температурной ползучести арматуры;

в) возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций;

г) в результате утраты теплоизолирующей способности.

Данные о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций приведены в таблицах:

Таблица 1.Пределы огнестойкости свободно опертых плит.

Огнестойкость бетона: действие больших температур на

Неспециализированные сведения

Прежде всего направляться заявить, что люди обычно путают огнестойкость железобетонных конструкций с жаростойкостью, а это пара различные понятия:

В следствии малом теплопроводности материала, при непродолжительном действии большой температуры бетон и арматура, которая расположена под защитным слоем, не успевают достаточно разогреться.

Исходя из этого значительно более губительным для бетона есть его поливание водой, что происходит при тушении пожара. Наряду с этим происходит растрескивание материала, нарушение защитного слоя и, как следствие, обнажение арматуры.

Действие больших температур на бетон

Под действием больших температур, в бетоне происходят разные негативные процессы:

Жароупорные бетоны

Данные из таблицы относятся к простым бетонам. Но в следствии научных и практических изысканий была открыта возможность создания жароупорного бетона на базе портландцемента, который способен выдерживать температуру в 1100 градусов а также выше.

Для этого в состав материала вводят алюмокремнеземистые или кремнеземистые тонкомолотые добавки, связывающие гидроокись кальция, которая выделяется в следствии гидратации цемента.

Помимо этого, в качестве заполнителей применяют термостойкие и огнеупорные материалы, такие как:

• Кирпичный щебень;
• Доменный шлак;
• Туф;
• Шамот;
• Андезит;
• Базальт;
• Хромистый железняк.

Так, приготовить жаростойкий бетон возможно кроме того своими руками на строительной площадке.

Совет! По окончании возведения железобетонных конструкций обычно появляется необходимость в их механической обработке. При таких условиях применяют особое оборудование с алмазными насадками. К приме

Огнестойкость бетона | БЕТОН-24

Различие между огнестойкостью и жаростойкостью

Факторы, влияющие на огнестойкость

На степень сопротивляемости открытому пламени оказывают влияние следующие факторы:

Все эти параметры учитываются при проектировании и построении конструктивной схемы. Проводятся соответствующие расчеты и принимаются решения по предотвращению распространения открытого пламени при пожаре.

Способы увеличения огнестойкости

Огнестойкие противопожарные бетоны

• от 250 до 350°С в бетоне образуются, в основном, трещины от температурной усадки бетона.

• до 450°С в бетоне образуются трещины преимущественно от разности температурных деформаций цементного камня и заполнителей.

• свыше 450°С происходит нарушение структуры бетона из-за дегидратации Са(ОН)2, когда свободная известь в цементном камне гасится влагой воздуха с увеличением объема.

• при температуре свыше 573°С наблюдается нарушение структуры бетона из-за модифицированного превращения α-кварца в β-кварц в граните с увеличением объема заполнителя.

• при температуре свыше 750°С структура бетона полностью разрушается.

На фотографии один из блоков тоннельной обделки, проходивший 90-минутные огневые испытания во ВНИИПО в 2017 г. Взрывообразное разрушение началось уже на 20-й минуте.

Такие же приблизительно результаты были и при отжиге блоков тоннельной обделки в МГСУ (Мытищи) в 2016 г.

Кратко ознакомиться с предлагаемыми технологиями (которые мы условно называем «огнестойкий бетон» или «пожаростойктй бетон») можно, нажав на ссылку ниже или в выпадающем менюв левой части основной страницы.

Действие больших температур на бетон

Под действием больших температур, в бетоне происходят разные негативные процессы:

Огнестойкость конструкций из железобетона

Огнестойкость конструкций из железобетона зависит от многих параметров:

• Размеров сечения конструкции;
• Толщины защитного слоя;
• Диаметра и количество арматуры;
• Нагрузки на конструкцию.

Горизонтально расположенные конструкции

К таким конструкциям относятся следующие виды изделий:

• Настилы перекрытий и панели;
• Балочные плиты;
• Прогоны;
• Балки и пр.

Обратите внимание! У прогонов и балок предел огнестойкости сильно зависит еще и от ширины сечения.

Кроме этого направляться подчернуть, что при однообразных параметрах, огнестойкость балок и плит различная, что связано с тем, что балки при пожаре разогреваются с трех сторон.

Тонкостенные изгибаемые конструкции смогут преждевременно разрушаться под действием пожара по косому сечению у опор. Такие разрушения предотвращают методом установки вертикальных каркасов длиной ? пролета на при опорных участках.

К изгибаемым тонкостенным конструкциям относятся:

• Ребристые и пустотные панели;
• Балки и ригели;
• Настилы и пр.

Опертые по контуру плиты владеют значительно громадным пределом огнестойкости, чем изгибаемые элементы. Такие плиты армированы в двух направлениях, исходя из этого их огнестойкость зависит от соотношения длины арматуры в долгом и маленьком проемах.

Обратите внимание! С позиций огнестойкости наиболее прочной есть арматурная сталь марки 25Г2С класса А-III. Ее критическая температура образовывает 570 градусов по шкале Цельсия. Нужно заявить, что цена арматуры из таковой стали относительно высокая.

Колонны

Огнестойкость таких конструкций как колонны кроме этого зависит от ряда факторов:

Разрушение колонн под действием открытого огня происходит в следствии понижения прочности бетона и арматуры. Причем, внецентреннаянагрузка сокращает их огнестойкость.

Обратите внимание! Огнестойкость колонн, выполненных из раствора на гранитном щебне, на 20 процентов меньше, чем колонн на известковом щебне.

Вывод

Как мы узнали, огнестойкость и жаростойкость бетона зависят от ряда факторов, начиная от наполнителя материала и заканчивая изюминками цементных конструкций. Исходя из этого данному показателю нужно уделять внимание на всех этапах строительства.

Из видео в данной статье возможно взять дополнительную данные по данной теме.

Огнестойкость строительных конструкций: сталь, бетон, газосиликат

Однако не каждая негорючая стена или балка способна гарантированно защитить обитателей дома при пожаре. Строительные конструкции могут не только воспламеняться. Они способны:

• расплавляться,
• разрушаться полностью или частично,
• раскаляться до сверхвысоких температур.

Способность отдельных строительных сборных элементов и узлов противостоять разрушающим факторам пожара называется огнестойкостью. Эта характеристика практически не связана со способностью изделия гореть.

Профессионалам известен факт: сосновая балка сопротивляется огню дольше, чем стальная, хотя дерево горит, а сталь – нет.

• Брус или бревно, тлея и воспламеняясь, теряют в минуту 1 мм сечения.
• Швеллер из Ст3 при нагреве до 400о С теряет прочность уже на 15-й минуте.

Но конструкции могут быть не только несущими, но и просто ограждающими. Приведем два примера о стальных и бетонных межкомнатных перегородках.

Что такое R, E, I: классификация строительных сооружений по стойкости к огневому воздействию

Для оценки защитной способности принята их классификация по пределам огнестойкости. Соответствующие термины и показатели определены в ГОСТ 30247.

Предел огнестойкости строительных конструкций измеряется во времени – в количестве минут, прошедших от начала горения до наступления одного из трех событий:

Пределы огнестойкости определяют для каждого вида конструкций с учетом их функционального назначения.

Огнестойкость определяется экспериментально. В процессе испытаний модулируются условия настоящих пожаров:

• стандартного,
• в туннеле,
• в закрытом помещении,
• наружного и т. д.

В лаборатории конструкцию подвергают тем тепловым и механическим нагрузкам, которые она может выдерживать в реальности.

Колонны обжигают с четырех сторон, простенки – с одной. Детали нагревают до 1200о С и выше. Динамику изменений параметров строительной конструкции фиксируют для каждого предельного состояния и по всем значениям температур.