Огнестойкость бетона: Страница не найдена — Бетон

Содержание

Огнестойкость бетона: температура плавления, особенности

При пожаре свойства железобетонных конструкций проявляют себя в огнеупорности и жаростойкости. Температура плавления бетона равна 1100—2000 °C в зависимости от внутреннего состава, добавленного в раствор. Начиная с 200 °C, происходит снижение прочности и растрескивание, но материал довольно огнестойкий и медленно модифицируется за счет малой скорости нагревания поверхности. Тепло выделяется в процессе испарения воды при разрушении целостности цемента, таким образом позволяя сопротивляться непродолжительному влиянию высоких температур. Для строительства рекомендуется использовать бетон с жаростойкими характеристиками.

Воздействие высоких температур на бетон

Разрушение материала происходит послойно за счет ослабления прочности и давления паров, проникающих в поры конструкции. Структура видоизменяется вследствие высокой температуры в различных диапазонах:

  • Если температура при пожаре не достигла 200 °C, сжатие конструкции не происходит. При 250 °C и низкой влажности наступает стадия хрупкого разрушения.
  • При воздействии жара до 350 °C на поверхности бетона образуются трещины от усадки материала.
  • При температурном режиме, достигающем 450 °C, трещины возникают уже в зависимости от состава цемента и его характеристик.
  • Температура свыше 573 °C разрушает структуру бетонного слоя из-за изменения свойства α-кварца в β-кварц, увеличивая объем.
  • Температурные режимы от 750 °C приводят к полному разрушению бетона.

Бетонные части при пожаре не стоит поливать водой, так как это ведет к растрескиванию материала с разрушением верхнего слоя защиты, обнажая арматуру.

Температура плавления бетонных конструкций

В зависимости от температуры, которая воздействует на материал, происходит деформация и изменение цвета.

В журнале Civil Engineering в 2010 году были опубликованы методы определения критических температур и деформаций для решения вопросов огнеупорности. Согласно этому, расплав каждого элемента, который находится в составе цементного камня, меняется в зависимости от наличия даже небольшого количества примеси. По внешнему состоянию определяют температуру плавления:

  • Не достигая отметки в 300 °C, цвет конструкции становится розовым, на верхний слой налипает сажа.
  • При 600 °C окрашивается в красный, выгорает сажа.
  • При более высоких температурных режимах бетон становится бледным.

Самыми уязвимыми частями при пожаре считают изгибаемые элементы: балки, плиты и ригели. Арматура в этих конструкциях покрыта тонким слоем бетона. Поэтому эта часть быстро прогревается до критических температур и разрушается. Согласно предоставленной информации строительной документации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций, ее остаточную прочность после стандартного пожара считают допустимой при сохранении основных характеристик. Расчет проводят на основании расчетных нагрузок, сопротивлении бетонного слоя и арматуры. При постройках зачастую делают искробезопасный пол. Покрывают его эпоксидной основой или полиуретаном.

Особенности огнестойких бетонов

Жаростойкий бетон производят с помощью материалов, которые под воздействием высоких температур не меняют свои характеристики. Для повышения жаропрочности применяют следующие методы:

Для повышения огнестойкости бетона, при изготовлении в раствор добавляются специальные составляющие, такие как кремний.
  • Исключая плавление, горение и другие разрушения, в раствор вводят алюминиевые и кремниевые составляющие.
  • Для получения стандартной плотности до 600 МПа/см² домешивают в состав портландцемент.
  • Добавляют в смесь пористые вулканические или искусственные огнеупорные породы.

В состав ячеистых бетонов входит заполнитель на минеральной кремниевой основе. Так как кремний имеет свойство жаропонижения, то этот материал наиболее часто используют при строительстве с повышенными требованиями пожароопасности. Помимо этого, огнестойкие виды применяют для изготовления камер горения, тепловых электростанций и прочее.

Уровень огнестойкости железобетонных конструкций и колон

ЖБ конструкции с тонкими стенками в основном не имеют единой монолитной связи с другими частями. Они способны выдерживать температуру пламени и осуществлять свои основные функции на протяжении 1 часа. Максимальный уровень огнестойкости обусловлен размерами сечения конструкции, вида арматуры, качества класса бетона, выбранного вида заполнителя, защитного бетонного слоя и нагрузки, которую выдерживает конструкция.

Предел стойкости перекрытий, стен и колонн зависит от качества цементного раствора, его характеристик и толщины конструкций. Максимально крепкой считают сталь с температурными нагрузками до 1570 °C. Огонь наклоняет стены при возгораниях в сторону за счет прогревания с одной стороны. Чем больше нагрузка и меньше толщина слоя, тем ниже уровень сопротивляемости. Колонны могут сопротивляться действию разрушений за счет приложения нагрузки (центральной или вне ее центра), количества и качества крупного заполнителя, объема арматуры и защитного слоя из бетона.

Огнестойкость, жаростойкость бетона | Справочник строительных терминов

Соп.ротивление бетона кратковременному воздействию огня в случае пожара называют его огнестойкостью. Жаростойкость же бетона представляет собой стойкость бетонов при постоянном и длительном воздействии высокой температуры при эксплуатации различных тепловых агрегатов (бетон жароупорный). Бетон относят к классу огнестойких материалов.

Из-за относительно низкой теплопроводности бетона непродолжительное действие высоких температур не вызывает достаточного нагревания бетона, а также арматуры, которая находится под защитным слоем. Гораздо опаснее является поливание холодной водой сильно разогретого бетона (к примеру, при тушении пожара). При этом холодная вода вызывает образование трещин, нарушение защитного слоя, а также обнажение арматуры при не прекращающемся воздействии высоких температур.

Бетон на портландцементе при длительном действии высокой температуры является не пригодным к эксплуатации при температурах больше 2500С. Известно, что при нагревании обычного бетона от 2500С до 3000С происходит уменьшение прочности, сопровождающееся разложением гидрата кальция окиси, а также разрушением структуры камня цементного. Под воздействием температур выше 5500С, содержащиеся в гранитном щебне и в песке зерна кварца начинают растрескиваться, поскольку при таких температурах кварц переходит в иную модификацию (тридимит). Растрескивание обусловлено увеличением объема кварцевых зерен и образованием микротрещин в тех местах, где цементный камень соприкасается с зернами заполнителя. С последующим увеличением температуры приходят в разрешение и иные структурные элементы стандартного бетона. Посредством практических и научных изысканий была установлена возможность создания на основе портландцемента бетона жароупорного, который способен проявлять стойкость к температурам от 11000С и выше.

С этой целью в бетоны надо вводить кремнеземистые или алюмокремнеземистые тонкомолотые добавки, которые связывают выделяющуюся в ходе гидратации цемента свободную гидроокись кальция. Заполнителями в таком бетоне должны быть такие материалы, которые обладают достаточным уровнем термостойкости и огнеупорности (к примеру, шамот, кирпичный щебень, туфы, отвальный доменный шлак, андезит, базальт, хромистый железняк). Цифры максимальных температур, которые способна выдерживать конструкция, зависят от термостойкости и огнеупорности тонкомолотых добавок и заполнителей.

Например, при использовании молотых добавок и шамота максимальная температура эксплуатации бетонов жароупорных на портландцементе составляет 11000С-12000С. Если же максимальные температуры эксплуатации не превышают 7000С, то в качестве заполнителей бетона можно использовать бой глиняного кирпича, артикский туф, отвальный доменный шлак, андезит, диабаз, базальт, а в качестве добавок – цемянку, гранулированный доменный шлак, золу-унос, пемзу. При этих же температурных условиях (до 7000С) можно в бетоне портландцемент заменять на шлако-портландцемент. При этом вводить тонкомолотые добавки не требуется. Чтобы изготовить жароупорный бетон для эксплуатации при 13000С-14000С, надо использовать цемент глиноземистый с крупным и мелким заполнителями из хромистого железняка либо шамота. При этом тонкомолотые добавки, предназначенные для связывания гидроокиси кальция не нужны. Для жароупорного бетона, который будет использоваться при максимальных температурах до 9000С-10000С, в качестве вяжущего можно использовать и жидкое стекло с натрием кремнефтористым.

Справочник строительных материалов (О)
Справочник строительных материалов и терминов

Что такое огнестойкость бетона?

Механизм и факторы

Огнестойкость бетона — это способность бетона противостоять огню или обеспечивать защиту от огня. Это включает способность конкретного структурного элемента продолжать выполнять определенную структурную функцию или ограничивать огонь.

Продолжительность времени, в течение которого такой элемент, как балка, колонна, стена, пол или крыша может выдержать пожар, называется степенью пожарной безопасности.
Огнестойкость контролируется как физическими, так и тепловыми свойствами структурного элемента. Факторы, влияющие на характеристики конструкции, включают в себя уровень напряжения в бетоне и стали, бетонное покрытие, склонность заполнителя и свободной влаги к образованию трещин и условия бокового ограничения.

Тем не менее, параметры, которые контролируют тепловые характеристики, включают в себя тип заполнителя, свободную влажность в бетоне (как впитанном, так и капиллярном) и объем бетона на квадратный метр открытой площади.


Механизм бетонной огнестойкости

Огнестойкие свойства бетона легко понять. Компоненты бетона, такие как цемент и заполнители, являются химически инертными и, следовательно, в основном негорючими, а бетон обладает низкой скоростью теплопередачи.

Именно эта медленная скорость проводимости (теплообмена) позволяет бетону действовать в качестве эффективного огненного щита не только между соседними пространствами, но и защищать себя от повреждения в результате пожара.

Таким образом, определенные бетонные конструктивные элементы, такие как стены в доме, действуют как противопожарный щит, защищая соседние помещения от огня и сохраняя его структурную целостность, несмотря на воздействие сильного тепла.


Как огонь влияет на бетонные конструкции?


При высоких температурах, возникающих при пожарах, гидратированный цемент в бетоне постепенно обезвоживается, возвращаясь обратно в воду (фактически в пар) и цемент. Это приводит к снижению прочности и модуля упругости (жесткости) бетона.

При некоторых пожарах происходит выкрашивание бетона — фрагменты бетона отрываются от остального бетона, иногда с применением силы. Большинство требований к рейтингу огнестойкости определяются строительными нормами, в зависимости от типа здания и его занятости.

Оценки огня даны в часах. Например, требуемые оценки огнестойкости для колонн в высотных больницах намного более строгие, чем для одноэтажных зданий, используемых для хранения негорючих продуктов или материалов.
В высотном госпитале колоннам может потребоваться четырехчасовая оценка, тогда как в одноэтажных зданиях для наружных стен может потребоваться только часовая оценка.

Факторы, влияющие на огнестойкость бетона

1. Совокупный тип
Агрегат, используемый в бетоне, можно разделить на три класса, а именно: карбонатный, кремнистый и легкий. Известняк, доломит и известняк называют карбонатными агрегатами, потому что они состоят из карбоната кальция или магния или их сочетаний. При воздействии огня эти агрегаты кальцино-углекислого газа удаляются, а оксид кальция (или магния) остается.

Поскольку для прокаливания требуется тепло, реакция поглощает часть тепла огня. Реакция начинается на поверхности, подвергшейся воздействию огня, и медленно прогрессирует в направлении противоположного лица. В результате карбонатные агрегаты ведут себя несколько лучше, чем другие агрегаты нормального веса при пожаре.

Кремнистый заполнитель включает материалы, состоящие из кремнезема и включают гранит и песчаник. Легкие заполнители обычно производятся путем нагревания сланца, сланца или глины. Бетон, содержащий легкие заполнители и карбонатные заполнители, сохраняет большую часть своей прочности на сжатие примерно до 650 ° С.
Легкий бетон обладает теплоизоляционными свойствами и передает тепло с меньшей скоростью, чем бетон нормального веса с той же толщиной, и, следовательно, обычно обеспечивает повышенную огнестойкость.

2. Содержание влаги
Содержание влаги оказывает комплексное влияние на поведение бетона при пожаре. Бетон, которому не дали высохнуть, может отколоться, особенно если бетон является очень непроницаемым, например, бетоны, изготовленные из кремнезема или латекса, или если он имеет чрезвычайно низкое водоцементное отношение.

3. Плотность
В целом, бетоны с меньшим удельным весом (плотностью) ведут себя лучше при пожаре, высушенный легкий бетон работает лучше при пожаре, чем бетон с нормальным весом.

4. Проницаемость
Бетоны, которые являются более проницаемыми, обычно бывают удовлетворительными, особенно если они частично сухие.

5. Толщина
Чем толще или массивнее бетон, тем лучше его поведение при воздействии огня.

Жаростойкость и огнестойкость бетона, применение этих свойств в строительстве и обустройстве

Содержание статьи:

Это один из показателей стойкости бетона к агрессивным средам, воздействующим на него. Каждое из них определяет специфические характеристики бетона и влияет на область его применения. Огнестойкость или жаростойкость – способность бетона выдерживать высокие температуры, не разрушаясь. Огнестойкости присущи критические показатели температуры, выше которой происходит деформация структура материала. Однако, есть отличительные особенности действия жара на материал.

Отличие огнестойкости бетона от жаростойкости

Огнестойкость – это способность противостоять повышенным температурам недолговременно, например, во время пожара, прорыва горячего пара или газа. Жаростойкость же характеризуется возможностью выдерживать температуру длительное время, при этом сохраняя эксплуатационные свойства материала. Бетон в общей своей массе обладает отличной огнестойкостью или огнеупором, а вот жаростойкость различных составов отличается. Кратковременное воздействие огня на бетон даже оказывает благоприятное влияние на него, повышает прочностные характеристики материала (вспомните обжиг глиняных горшков, принцип тот же). Но если открытый огонь длительное время воздействует на состав, разрушения не избежать.

Способы повышения огнестойкости и жаропрочности бетона

Безусловно, при кратковременном воздействии на бетонный состав огня происходит упрочнение бетона: под действием высокой температуры вся «свободная» остаточная влага испаряется, делая состав твёрдым и прочным. Однако по мере продолжения «горения» бетона, его структура начинает разлагаться на составляющие компоненты. Данный процесс усугубляется, если бетон резко охладить или потушить жидкостью: начинают образовываться трещины, сколы и элементы неисправимой деформации, происходит ослабление арматурных конструкций в ЖБИ.

Чтобы предотвратить подобные отрицательные влияния температур на бетон, применяют следующие методы повышения его жаропрочности:

  • введение алюминиевых и кремниевых добавок (позволяют избежать плавления при горении и других разрушений)
  • применение в составе портландцемента (придаёт составу стандартный показатель прочности в пределах от 200 до 600 Мпа/см2)
  • использование пористых огнеупорных пород в качестве наполнителей (в т.ч. вулканического происхождения и искусственные)

Что касается огнестойкости, то для её достижения можно достичь применением глиноземистых компонентов, но при этом существенно уменьшается прочность материала. Важно, что достигается огнестойкость путём добавления заполнителей в процессе изготовления смеси (андезит, базальт, шамот, кирпичный щебень и т.д.).

Огнестойкость лёгких бетонов

Такое свойство лёгких бетонов объясняется их низкой плотностью за счёт их пористости. Кроме того, в состав многих ячеистых бетонов входит минеральные кремниземистые заполнители, имеющие жаропрочный эффект. То есть именно лёгкий ячеистый бетон наиболее распространен при строительстве сооружений, где требуются повышенные показатели пожаробезопасности.

Применение жаропрочных и огнестойких бетонов

Использование такого типа бетона связано, прежде всего, с термином «пожаробезопасность». Воздействие высоких температур происходит внутри печей, специальных установок на теплоэлектростанциях. Такие материалы применяют в сфере изготовления тепловых конструкций, камер горения, коллекторов. Широко используется огнеупорный бетон в химической промышленности.

Термостойкость бетона — Статьи — М350

Температурный фактор оказывает существенное влияние на формирование и изменение свойств бетона. Повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации, что положительно влияет на рост прочности бетона. Резкое ускорение процессов твердения бетонов наступает при температурах 70-95С, и особенно при 170-20С. Однако при недостатке воды в бетоне воздействие повышенных температур замедляет процесс гидратации, снижает прочность бетонов. При полном испарении воды процесс твердения прекращается. Положительное влияние повышенных температур на скорость твердения бетонов послужило основой разработки и широкого применения в технологии железобетонных конструкций тепловлажностной обработки. Бетон нагревают с помощью пара, электроэнергии, инфракрасных лучей и др. При температурах более 100С тепловлажностную обработку ведут в автоклавах и специальных герметичных формах.

Для получения долговечного бетона важно свести к минимуму его деформации при температурном воздействии.
Остаточные деформации имеют место при недостаточном предварительном выдерживании бетона до тепловой обработки, повышенной скорости подъема температуры и ее снижения после отключения подачи пара.
Опасность возникновения трещин при развитии температурных напряжений повышается при обработке изделий большой толщины сплошного сечения или из ячеистых бетонов с повышенным водосодержанием.
Возникновение термических напряжений в бетоне возможно не только при его нагреве от внешних источников тепла, но и в результате саморазогрева за счет экзотермии при твердении. Трещинообразование в массивном бетоне носит обычно термический характер.
Тепловыделение, или экзотермия, бетона является следствием гидратации цемента и структурообразования цементного камня. Анализ тепловыделения (калориметрический анализ бетона) является одним из наиболее объективных высокоинформативных методов исследования, широко используемый при исследовании кинетики процессов твердения цемента, оценке влияния его химико-минералогических и структурных особенностей, эффекта химических добавок, параметров порообразования, льдообразования и др. Обстоятельные исследования применения калориметрического анализа (в различных направлениях) выполнены О.П. Мчедло-вым-Петросяном и А.В. Ушеровым-Маршаком.
Имеется положительный опыт использования калориметрических данных в компьютерных системах и информационных технологиях бетона.
Экспериментальное определение тепловыделения бетонов производится в калориметрах термосного, адиабатического или изотермического типов. Наиболее широкое распространение получили простые по устройству термосные калориметры, недостатком которых является переменный и по существу случайный температурный режим твердения образцов бетона. Для пересчета получаемых данных на изотермический режим твердения разработана расчетная методика установления т.н. эквивалентных сроков, т.е. таких сроков, в которые бетон при постоянной температуре твердения 20°С будет показывать те же величины тепловыделения, какие наблюдаются при проведении опыта в термосном калориметре. Установленная таким путем зависимость изотермического тепловыделения от времени твердения является основной характеристикой бетона для расчета температурных полей в массивных бетонных конструкциях.
В адиабатических калориметрах повышение температуры адекватно температуре в средней части крупных бетонных массивов, однако они сложны по устройству и редко используются на практике. Наиболее предпочтительными являются калориметры изотермического типа, позволяющие поддерживать температуру бетона в процессе измерения тепловыделения на постоянном уровне.
Для приближенной расчетной оценки тепловыделения бетона предложены зависимости, учитывающие удельное тепловыделение цемента, параметры состава бетона, температуру и длительность твердения.
Наиболее удобна для расчетного определения тепловыделения бетона зависимость, учитывающая удельное тепловыделение цемента.

Интенсивные деструктивные процессы при нагревании бетона идут при температуре более 200°С .

Нагрев в интервале 200-400°С приводит к постепенному снижению прочности цементного камня и бетона из-за дегидратации в основном гидроалюминатов, а также распада и перекристаллизации гидросульфоалюминатов кальция. При нагревании свыше 300°С нарушается структура цементного камня и бетона в результате различия деформаций гид-ратных продуктов цементного камня и непрогидратированых зерен цемента.
При 500-600°С идёт разложение гидратных новообразований и дегидратация Са(ОН)2 — продукта гидролиза клинкерных минералов, преимущественно трехкальциевого силиката, что способствует дальнейшему снижению прочности цементного камня.
В интервале 600-700°С возможно модификационное превращение р — 2СаО*SiO2 в у — 2СаО*SiO2, сопровождаемое некоторым увеличением объёма. Портландцементные образцы, прогретые до температуры 600-800°С, полностью разрушаются после выдерживания их в воздушно-сухих условиях в основном в результате вторичной гидратации оксида кальция. При непрерывном нагревании ДО 1200°С прочность цементного камня составляет 35-40% прочности контрольных образцов. При этом развивается значительная усадка — до 1 % и более.
Установление основной причины разрушения цементного камня — гидратации, образующегося при нагреве оксида кальция -позволило разработать основной способ придания ему жароупорных свойств. Этот способ заключается во введении в цемент или бетонные смеси тонкомолотых минеральных добавок, которые химически связывают СаО, не образуют с минералами цемента легкоплавких веществ, являются устойчивыми к воздействию высоких температур и уменьшают усадку цементного камня при нагревании.
Портландцемент по жаростойкости значительно уступает шлакопортландцементу, образующему при гидратации значительно меньшее количество Са(ОН)2. При достаточной величине остаточной прочности на сжатие бетона после нагревания до 800°С и использовании шлакопортландцемента отпадает необходимость введения тонкомолотых добавок.
Специфическим видом разрушения бетона при тепловом воздействии является разрушение под воздействием огня в условиях пожара. Под влиянием высокотемпературного пламени снижается несущая способность бетонных и железобетонных конструкций, а через определённое время под действием огня возможно их разрушение. Снижение прочности бетона в условиях пожара происходит в результате развития внутренних напряжений вследствие различия температурного коэффициента линейного расширения цементного камня и заполнителей. При температуре выше 500°С снижение прочности бетона под воздействием огня усиливается разложением гидроксида кальция и полиморфным превращением b-кварца в а-кварц.
Огнестойкость бетона, также, как и огнестойкость других строи-тельныхматериалов, характеризуется пределом огнестойкости — продолжительностью сопротивления воздействию огня до потери им прочности. Пределом огнестойкости строительных конструкций называется время, в течение которого они сохраняют несущие и ограждающие функции в условиях пожара. Потеря конструкцией несущей способности сопровождается ее внезапным либо очень быстрым обрушением. Ограждающая способность конструкций теряется, когда температура необогреваемой поверхности в среднем возрастает на 160°С и в смежных помещениях возможно самовоспламенение материалов. При этом в конструкциях образуются сквозные трещины, через которые проникают продукты горения и пламя.
Предел огнестойкости определяется испытанием образцов в специальной камере, где тепловой режим поддерживают по стандартной кривой температура-время.
Предел огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций составляет 2-5 ч. Его повышают, увеличивая толщину бетонного слоя и подбирая соответствующий состав бетона.
Способность бетона противостоять, не разрушаясь, совместному действию напряжений от механической эксплуатационной нагрузки и термических напряжений при определенном числе циклов нагрева и охлаждения либо при температурном градиенте называют термостойкостью. Требования к термостойкости бетона и железобетонных конструкций зависят от их назначения, конкретных условий эксплуатации. Так, термостойкие агрегаты должны сохранять проектную прочность в течение всего нормативного срока эксплуатации, железобетонные колонны в зданиях 1-ой степени огнестойкости при пожаре не должны разрушаться ранее 2,5 ч, покрытие пола горячих цехов должно выдерживать попеременный нагрев и остывание при действии ударных нагрузок.
Существенное значение имеет вид заполнителя. Одним из важнейших факторов, влияющих на термическое расширение и термостойкость бетона, является его влажность. Равновесная влажность тяжелого бетона зависит от проницаемости бетона, степени гидратации и вида вяжущего, относительной влажности и температуры окружающей среды. Например, для тяжелого бетона на портландцементе с В/Ц=0,5 при 1=20°С равновесная влажность колеблется от 0,5 до 6,8% при изменении относительной влажности от 0,15 до 0,95. При интенсивном тепловом воздействии разрушению в большей степени подвергаются поверхностные слои бетона в изделиях и конструкциях с наибольшим градиентом влажности. Давление пара в бетоне в значительной степени зависит от скорости нагрева, проницаемости и начальной влажности. Наибольшее давление пара от теплового воздействия наблюдается при заполнении водой 70-80% порового пространства. Термостойкость бетона увеличивается с уменьшением размера крупного заполнителя, при тщательном приготовлении бетонной смеси и уходе за бетоном при его твердении с целью получения структуры с наименьшим количеством и минимальными по длине трещинами.
Величина коэффициента расширения и термостойкость уменьшаются с возрастом бетона. Большей термостойкостью будет обладать бетон с меньшими значениями модуля упругости, большей теплопроводностью. Важное значение имеет также различие температурных деформаций крупного заполнителя и растворной части. Термостойкость бетона можно увеличить дисперсным армированием температуростойкими волокнами из асбеста, базальта или стальных фибр, конструктивным армированием, применением заполнителей из андезита, базальта, диабаза и других материалов, обеспечивающих минимальное различие температурных деформаций отдельных компонентов.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

  • Цена с доставкой в Троицке (как и везде) складывается как стоимость на самовывоз бетона в троицке + цена доставки.
  • Подробные детали про бетон м200 (класс, стоимость, свойства, круг применения и месторасположение производств)
  • Все данные о бетоне м 350 (стоимость, показатели, сфера использования и пункты отгрузки)

Об огнестойкости железобетонных конструкций

  При высокотемпературном нагреве в бетоне происходят сложные физико-химические и физикомеханические процессы, могущие привести к его разрушению. Прочность бетона при действии высоких температур зависит от свойств вяжущих веществ, от дисперсного состава заполнителей. При нагревании бетонов и растворов происходит дегидратация образовавшихся в процессе твердения гидросиликата и гидроалюмината кальция, а равно и гидрата окиси кальция. Распад гидратов приводит к нарушению механической прочности отвердевшей цементной массы. Результатом физико-механических и химических процессов в нагретом бетоне может явиться отслаивание заполнителя от цементного камня вследствие появления трещин на поверхности контакта, что приводит иногда к растрескиванию всего элемента. На растрескивание бетона оказывает влияние и миграция химически связанной воды в порах бетона, механизм которой изучен недостаточно. 
   Взрывообразное послойное разрушение бетона может происходить вследствие растягивающих напряжений, возникающих из-за давления паров физической влаги в порах, а также, или в дополнение к этому, из-за разупрочнения бетона после потери им связанной воды. Разупрочнение бетона может способствовать его разрушению не только из-за давления паров в порах, но и под действием термических напряжений, а также из-за различия в коэффициентах температурного расширения различных наполнителей бетона. 
  Нарушение структуры бетона после высокотемпературного огневого воздействия происходит в следующих диапазонах температур: 
• в начале пожара при температуре до 200°С прочность бетона на сжатие практически не изменяется. Считается, что только в случаях, если влажность бетона превышает 3,5%, то при огневом воздействии и температуре 250°С возможно хрупкое разрушение бетона.  Но оно возможно и при более низкой влажности,  даже при воздействии стандартных температурных воздействий (что доказали огневые испытания в 2016-2017 гг. блоков тоннельной обделки), и особенно проявляется при воздействии огневого воздействия, развивающегося по «тоннельной» или «углеводородной» кривой,

• 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.

 

 Применение в типовых композициях тяжелых и мелкозернистых бетонов нашей микросинтетических полипропиленовой фибры  серии «PROZASK» позволяет  предотвратить  взрывообразное разрушения бетона при высокотемпературном воздействиии, тем самым повысить огнестойкость/пожаростойкость железобетонных конструкций (просим не путать с жаростойкими и огнеупорными бетонами, для которых высокая температура является стандартным режимом эксплуатации).

 Проведенная серия механических и огневых испытаний бетонов и железобетонных (а также стеклопластиково-бетонных, с композитной арматурой) конструкций на примере блоков тоннельной обделки (т.н. тоннельные «тюбинги») под нагрузкой по ГОСТ 30247.1-94 показала соответствие данных бетонов (с доказанной  огнестойкостью) требованиям действующего российского законодательства.

 Мы предлагаем всем заказчикам и производителям железобетонных конструкций воспользоваться технологией введения специальной микрофибры «PROZASK IGS» в бетонную матрицу и получить в результате бетоны с повышенной огнестойкостью ( которые мы также условно называем «огнестойкие бетоны» или «пожаростойкте бетоны»).  Фибра «Prozask IGS» была применена при строительстве тоннелей Kenfish Town Cable (London), Schlossberg Tunnel (Graz, Austria), North Downs Tunnel (Kent, UK), Airside Tunnel (Heathrow Airport, UK), De Westerscvheide Tunnel (Netherland), Penchala Tunnel (Kuala Lumpar, Malaysia) и еще более 20 тоннелей.

 В свою очередь, мы готовы оказать содействие по проектированию вами конструкций (например, с привлечением специалистов НИИЖБ)или получению заключений по огнестойкости ваших конструкций (например специалистами ВНИИПО МЧС России), соответствующих требованиям российского противопожарного законодательства. 

  

 

 

Огнестойкие противопожарные бетоны

При высокотемпературном нагреве в бетоне происходят сложные физико-химические и физикомеханические процессы, могущие привести к его разрушению.Прочность бетона при действии высоких температур зависит от свойств вяжущих веществ, от дисперсного состава заполнителей. При нагревании бетонов и растворов происходит дегидратация образовавшихся в процессе твердения гидросиликата и гидроалюмината кальция, а равно и гидрата окиси кальция. Распад гидратов приводит к нарушению механической прочности отвердевшей цементной массы. Результатом физико-механических и химических процессов в нагретом бетоне может явиться отслаивание заполнителя от цементного камня вследствие появления трещин на поверхности контакта, что приводит иногда к растрескиванию всего элемента. На растрескивание бетона оказывает влияние и миграция химически связанной воды в порах бетона, механизм которой изучен недостаточно. 
   Взрывообразное послойное разрушение бетона может происходить вследствие растягивающих напряжений, возникающих из-за давления паров физической влаги в порах, а также, или в дополнение к этому, из-за разупрочнения бетона после потери им связанной воды. Разупрочнение бетона может способствовать его разрушению не только из-за давления паров в порах, но и под действием термических напряжений, а также из-за различия в коэффициентах температурного расширения различных наполнителей бетона. 
  Нарушение структуры бетона после высокотемпературного огневого воздействия происходит в следующих диапазонах температур: 
• в начале пожара при температуре до 200°С прочность бетона на сжатие практически не изменяется. Считается, что только в случаях, если влажность бетона превышает 3,5%, то при огневом воздействии и температуре 250°С возможно хрупкое разрушение бетона.  Но оно возможно и при более низкой влажности,  даже при воздействии стандартных температурных воздействий (что доказали огневые испытания в 2016-2017 гг. блоков тоннельной обделки), и особенно проявляется при воздействии огневого воздействия, развивающегося по «тоннельной» или «углеводородной» кривой,

• 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.

 

 Применение в типовых композициях тяжелых и мелкозернистых бетонов нашей микросинтетических полипропиленовой фибры  серии «PROZASK» позволяет  предотвратить  взрывообразное разрушения бетона при высокотемпературном воздействиии, тем самым повысить огнестойкость/пожаростойкость железобетонных конструкций (просим не путать с жаростойкими и огнеупорными бетонами, для которых высокая температура является стандартным режимом эксплуатации).

 Проведенная серия механических и огневых испытаний бетонов и железобетонных (а также стеклопластиково-бетонных, с композитной арматурой) конструкций на примере блоков тоннельной обделки (т.н. тоннельные «тюбинги») под нагрузкой по ГОСТ 30247.1-94 показала соответствие данных бетонов (с доказанной  огнестойкостью) требованиям действующего российского законодательства.

 Мы предлагаем всем заказчикам и производителям железобетонных конструкций воспользоваться технологией введения специальной микрофибры «PROZASK IGS» в бетонную матрицу и получить в результате бетоны с повышенной огнестойкостью ( которые мы также условно называем «огнестойкие бетоны» или «пожаростойкте бетоны»).  Фибра «Prozask IGS» была применена при строительстве тоннелей Kenfish Town Cable (London), Schlossberg Tunnel (Graz, Austria), North Downs Tunnel (Kent, UK), Airside Tunnel (Heathrow Airport, UK), De Westerscvheide Tunnel (Netherland), Penchala Tunnel (Kuala Lumpar, Malaysia) и еще более 20 тоннелей.

 В свою очередь, мы готовы оказать содействие по проектированию вами конструкций (например, с привлечением специалистов НИИЖБ)или получению заключений по огнестойкости ваших конструкций (например специалистами ВНИИПО МЧС России), соответствующих требованиям российского противопожарного законодательства. 

  Данная фибра в составе конструкций прошла серию всех требуемых согласно российского законодательства испытаний. Кроме того, эти технологии уже более 30 лет применяются в Европе, Америке, на других континентах (особенно актуальным это стало после серии прошедших пожаров в тоннелях и высотных сооружениях  с катастрофическими разрушениями несущих железобетонных конструкций).

Фибра-аналог «Prozask IGS» была применена при строительстве тоннелей Kenfish Town Cable (London), Schlossberg Tunnel (Graz, Austria), North Downs Tunnel (Kent, UK), Airside Tunnel (Heathrow Airport, UK), De Westerscvheide Tunnel (Netherland), Penchala Tunnel (Kuala Lumpar, Malaysia) и еще более 20 тоннелей.

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.

Что такое огнестойкость бетона? Механизм и факторы

🕑 Время чтения: 1 минута

Огнестойкость бетона — это способность бетона противостоять огню или обеспечивать защиту от огня. Это включает в себя способность бетонного конструктивного элемента продолжать выполнять определенную структурную функцию или ограничивать огонь, или и то, и другое.

Продолжительность времени, в течение которого элемент, такой как балка, колонна, стена, пол или крыша, может выдержать огонь, который определен в ASTM E 119, называется классом огнестойкости .

Огнестойкость определяется как физическими, так и тепловыми свойствами структурного элемента. Факторы, определяющие характеристики конструкции, включают уровень напряжений в бетоне и стали, бетонном покрытии, склонность заполнителя и свободной влаги вызывать растрескивание, а также условия бокового ограничения.

Однако параметры, которые контролируют тепловые характеристики, включают тип заполнителя, свободную влагу в бетоне (как абсорбируемую, так и капиллярную) и объем бетона на квадратный метр открытой площади.

Механизм огнестойкости бетона

Огнестойкость бетона понять несложно. Компоненты бетона, такие как цемент и заполнители, химически инертны и, следовательно, в основном негорючие, а бетон обладает низкой скоростью теплопередачи.

Именно эта низкая скорость теплопроводности (теплопередачи) позволяет бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений от огня.Таким образом, определенные бетонные конструктивные элементы, такие как стены в доме, действуют как противопожарный щит, защищая соседние комнаты от огня и поддерживая их структурную целостность, несмотря на воздействие сильной жары.

Рис.1: Механизм огнестойкости бетона

Как Воздействие огня на бетонные конструкции?

При высоких температурах, возникающих при пожарах, гидратированный цемент в бетоне постепенно обезвоживается, превращаясь обратно в воду (фактически пар) и цемент. Это приводит к снижению прочности и модуля упругости (жесткости) бетона.

При некоторых пожарах происходит растрескивание бетона — фрагменты бетона отрываются от остального бетона, иногда с большой силой. Большинство требований к рейтингу огнестойкости продиктованы строительными нормами и правилами, в зависимости от типа здания и его занятости.

Класс огнестойкости указан в часах. Например, требуемые показатели огнестойкости для колонн в высотных больницах намного строже, чем для одноэтажных зданий, используемых для хранения негорючих продуктов или материалов.

В высотной больнице для колонн может потребоваться четырехчасовая оценка, тогда как в одноэтажных зданиях для наружных стен может потребоваться только одночасовая оценка.

Рис.2: Воздействие огня на бетонную конструкцию

Факторы, влияющие на

Огнестойкость бетона

1. Агрегатный тип

Заполнитель, используемый в бетоне, можно разделить на три класса, а именно: карбонатные, кремнистые и легкие. Известняк, доломит и известняковая порода называются карбонатными агрегатами, потому что они состоят из карбоната кальция или магния или их комбинации.Во время воздействия огня эти агрегаты прокаливаются — углекислый газ удаляется, а оксид кальция (или магния) остается.

Поскольку для кальцинирования требуется тепло, реакция поглощает часть тепла огня. Реакция начинается на поверхности, подверженной воздействию огня, и медленно продвигается к противоположной стороне. В результате карбонатные агрегаты ведут себя несколько лучше, чем другие агрегаты нормальной массы при пожаре.

Рис.3: Заполнитель известняка

Кремнистый заполнитель включает материалы, состоящие из кремнезема, включая гранит и песчаник.Легкие заполнители обычно производятся путем нагревания сланца, сланца или глины. Бетон, содержащий легкие заполнители и карбонатные заполнители, сохраняет большую часть своей прочности на сжатие примерно до 650 ° C.

Легкий бетон обладает изоляционными свойствами и медленнее передает тепло, чем бетон с нормальной массой той же толщины, и поэтому обычно обеспечивает повышенную огнестойкость.

Рис.4: Гранитный заполнитель Рис.5: Легкий заполнитель

2.Содержание влаги

Влажность содержимое оказывает комплексное влияние на поведение бетона при пожаре. Бетон, который не было разрешено высыхать, может раскол, особенно если бетон сильно непроницаемый, такой как бетон, сделанный из микрокремнезема или латекса, или если он имеет чрезвычайно низкое водоцементное соотношение.

3. Плотность

В целом, бетон с меньшей удельной массой (плотностью) лучше ведет себя в огне; высохший легкий бетон лучше противостоит возгоранию, чем бетон нормального веса.

4. Проницаемость

Бетоны, более проницаемые, обычно работают удовлетворительно, особенно если они частично сухие.

5. Толщина

Чем толще или массивнее бетон, тем лучше его поведение при воздействии огня.

Читайте также: Факторы, влияющие на характеристики бетона во время пожара

Что означает рейтинг огнестойкости?

Как определено в Международном строительном кодексе (IBC-2000) издания 2000 года, «рейтинг огнестойкости» означает «период времени, в течение которого здание или его компонент сохраняет способность сдерживать огонь или продолжает выполнять заданную конструктивную функцию или оба, как определено испытаниями, предписанными в Разделе 703 «Для стен, полов, крыш, колонн и балок, упомянутые испытания являются стандартными испытаниями на огнестойкость, ASTM E119,« Испытания на огнестойкость строительных строительных материалов ».»Этот стандарт требует, чтобы испытуемый образец имел по крайней мере определенный размер, если только фактический размер не меньше указанного минимума.

Как достигается класс пожарной безопасности?

Как указывалось ранее, IBC-2000 позволяет использовать различные методы для достижения показателей огнестойкости. Очевидным методом является испытание на огнестойкость конкретного компонента здания. В качестве альтернативы могут использоваться предписывающие конструкции, перечисленные в коде, или разрешены расчеты, выполненные в соответствии с процедурами, приведенными в коде.

Хотя раздел «расчеты» в коде включает несколько формул, большая часть данных сведена в таблицу в удобной для использования форме и основана на результатах стандартных (ASTM E119) испытаний на огнестойкость.

Например, В таблице 1 представлены данные из таблицы 720.2.1.1 IBC-2000 для минимального толщина монолитных или сборных стен для различной огнестойкости рейтинги. Данные идентичны приведенной минимальной толщине плит перекрытия. в таблице 720.2.2.1, поскольку значения основаны на теплопередаче критерий конечной точки.

Таблица 1: Минимальная толщина плиты для класса огнестойкости
Бетон Тип 1 час 1,5 часа 2 часа 3 часа 4 часа
Кремнистый 3.5 4.3 5.0 6.2 7.0
Карбонат 3.2 4.0 4.5 5,7 6,6
Песок — Легкий 2,7 3.3 3.8 4.6 5,4
Облегченный 2,5 3.1 3,6 4.4 5.1

Как отмечалось выше, карбонат относится к крупным агрегатам известняка, доломита или известняковой породы, состоящим из карбоната кальция или магния.Кремнистый относится к большинству других заполнителей нормальной массы. Легковесный песок относится к бетонам, изготовленным из обычного песка и легкого крупного заполнителя и обычно имеющих массу от 1682 до 1922 килограммов на кубический метр.

Легкий относится к бетону, изготовленному из легких крупных и мелких заполнителей и имеющему вес от 1361 до 1842 килограммов на кубический метр.

Также читайте: Огнестойкость бетонных конструкций и материалов

Огнестойкость

В условиях пожара бетон хорошо себя зарекомендовал — и как инженерная конструкция, и как самостоятельный материал.Он имеет наивысшую классификацию огнестойкости (класс AI) в соответствии с EN 13501-1: 2007- A1: 2009.

EN 13501-1: 2007-A1: 2009 определяет метод пожарной классификации строительных изделий и строительных элементов. Материалы, относящиеся к классу А1, негорючие и удовлетворяют требованиям всех остальных классификаций. Бетон относится к классу горючести А1.

Эта классификация была определена в решении Европейской комиссии, поэтому нет необходимости испытывать бетон для демонстрации этой пожарной классификации.Это решение применяется ко всему бетону с содержанием органических материалов менее 1% по объему или весу (более обременительный), поэтому оно также может покрыть большинство бетонов и стяжек с нормальным количеством полипропиленовых волокон.

Трагедия в Гренфелле справедливо заставляет все стороны, участвующие в проектировании, управлении строительством и пожарной безопасности застроенной среды, задуматься и задуматься о том, что необходимо изменить. Мы сделаем наш опыт в области пожаротушения доступным для общественного расследования, всех профессиональных органов и регулирующих органов, чтобы помочь снизить риски, связанные с пожарами.

В большинстве случаев бетон не требует дополнительной защиты от огня из-за его встроенной огнестойкости. Это негорючий материал (т.е. он не горит) и имеет низкую скорость теплопередачи. Бетон обеспечивает сохранение структурной целостности, не нарушает противопожарные отсеки и можно положиться на защиту от тепла.

Благодаря свойствам материала, присущим бетону, его можно использовать для сведения к минимуму риска возгорания при минимальных начальных затратах и ​​при минимальных затратах на текущее обслуживание.Другие материалы зависят от противопожарной защиты, техники пожарной безопасности или степени потери сгорания. Эта уверенность в противопожарной защите, технике пожарной безопасности и скорости горения делает их неумолимыми для производственных ошибок, будущих изменений такими простыми задачами, как замена осветительной арматуры, соблюдение процедур управления и поведение человека.

Бетон как материал

Бетон не горит — его нельзя поджечь, и он не выделяет токсичных паров при воздействии огня.Доказано, что бетон обладает высокой степенью огнестойкости, и в большинстве случаев его можно охарактеризовать как практически огнестойкий.

Эти превосходные характеристики обусловлены, в основном, материалами, из которых состоит бетон (цемент и заполнители), которые при химическом соединении с бетоном образуют по существу инертный материал и, что важно с точки зрения пожарной безопасности, имеет относительно низкую теплопроводность. Именно эта низкая скорость проводимости (теплопередачи) позволяет бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений при пожаре.

Бетонные конструкции

Бетонные конструкции хорошо переносят пожар. Это происходит из-за комбинации свойств, присущих самому бетону, наряду с соответствующей конструкцией конструктивных элементов, обеспечивающей требуемые противопожарные характеристики, и конструкцией всей конструкции, обеспечивающей надежность.

Огнестойкость — это способность определенного структурного элемента (в отличие от любого конкретного строительного материала) выполнять свои проектные функции в течение определенного периода времени в случае пожара.

Бетоностойкость

Воздействие крупного пожара в средней школе округа Титерингтон, Чешир, было ограничено из-за огнестойкости бетонной конструкции. Вместо того, чтобы на снос и замену уйти в течение года, как в случае с соседней легкой конструкцией, бетонные классы были отремонтированы к следующему семестру.

Для получения подробных инструкций по бетону и пожару посетите библиотеку публикаций, чтобы приобрести публикацию «Характеристики бетонных конструкций при пожаре».

Понимание огнестойкости бетона

Бетон — один из самых огнестойких материалов, доступных в строительной отрасли. В соответствии с европейскими стандартами (EN 13501-1: 2007-A1: 2009) он классифицируется как материал A1 — наивысший класс огнестойкости. В этом посте мы рассмотрим, почему бетон имеет такой высокий рейтинг огнестойкости и какие факторы на него влияют.

Почему бетон устойчив к огню?

Есть три основные причины, по которым бетон классифицируется как один из самых огнестойких материалов; бетон негорючий, нетоксичный и имеет низкую теплопроводность.Это означает, что он нелегко передает тепловую энергию и не реагирует легко с другими веществами (это означает, что в случае пожара не выделяются вредные газы). Это делает бетон одним из самых безопасных и эффективных материалов для защиты конструкций от огня.

Что влияет на огнестойкость бетона?

Точная огнестойкость конкретного типа бетона зависит от нескольких различных факторов. Вот основные из них:

Агрегатный тип

Тип заполнителя, используемого в бетоне, может повлиять на его эффективность в предотвращении повреждений от огня.Обычно для производства бетона используются три различных типа заполнителей, а именно: карбонатный, кремнистый и легкий. Хотя все типы заполнителей эффективны против огня, исследования показали, что карбонатные заполнители являются наиболее эффективными; в экспериментах доломит (карбонат кальция) обеспечивал наивысшую прочность на сжатие и растяжение при воздействии высоких температур.

Содержание влаги

Содержание влаги в бетоне влияет на его поведение при пожаре.Исследования показали, что растрескивание может происходить на поверхности бетона, который недостаточно высох или имеет очень низкое водоцементное соотношение.

Плотность

Чем больше плотность бетона, тем выше его огнестойкость. Исследование Оклендского университета, Новая Зеландия, показало, что огнестойкость сверхлегкого бетона плотностью 400 кгм3 более чем в три раза выше, чем у других образцов бетона плотностью 150 кгм3.

Толщина

Вообще говоря, более толстый бетон лучше работает при воздействии огня.Американское общество инженеров-строителей установило минимальную толщину различных типов бетона (в зависимости от используемых заполнителей) для различных уровней огнестойкости; например, кремнийсодержащий заполнитель толщиной 7,0 дюймов может выдерживать огонь до 4 часов, в то время как легкий заполнитель (глина, сланец или сланец) должен иметь толщину всего 5,1 дюйма, чтобы выдержать такой же промежуток времени.

Повышение огнестойкости бетона

Несмотря на то, что бетон является одним из самых огнестойких материалов, эффективность бетона при пожаре все же можно повысить с помощью:

  • Нанесение термического покрытия вспучивающейся краской.
  • Нанесение слоя легкого раствора на открытые бетонные поверхности.
  • Защита бетонных поверхностей с помощью систем досок.

CLM Fireproofing — ведущий британский специалист по пассивной противопожарной защите. Используя новейшие технологические разработки в области противопожарной защиты, наши специалисты исследуют, устанавливают и контролируют меры противопожарной защиты, которые обеспечивают 100% соблюдение действующих норм и минимизируют риск повреждения зданий огнем. Для получения дополнительной информации о наших конкретных услугах свяжитесь с нами.

Пожар

По данным правительства, ущерб от пожаров для экономики Англии и Уэльса приближается к 8 миллиардам фунтов стерлингов в год. Сюда входят прямые убытки от пожара — материальный ущерб, смерть и травмы, а также потеря продукции на сумму около 3,3 миллиарда фунтов стерлингов, расходы на администрирование страхования и противопожарные меры на сумму 2,8 миллиарда фунтов стерлингов, а также расходы на обеспечение защиты от пожара, достигающие 1,7 миллиарда фунтов стерлингов.

Бетон очень хорошо переносит пожар. Он не горит и может играть центральную роль в поддержании целостности конструкции, предотвращении распространения огня и защите жизни и имущества.Тот факт, что бетон может обеспечить огнестойкость до четырех часов без необходимости в дополнительной противопожарной защите или спринклерах, которые могут выйти из строя из-за серьезных событий или плохого обслуживания, является большим преимуществом.

Бетонный блок — испытание на огнестойкость

Бетонный щит: защита от огня

Знаете ли вы, что уникальная огнестойкость бетона означает, что он не горит?Бетон обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов. Он не горит, его нельзя «поджечь», как другие материалы в здании, и он не выделяет токсичных паров, дыма или капель расплавленных частиц при воздействии огня. Бетон и его минеральные компоненты имеют наивысшую классификацию огнестойкости (класс A1) в соответствии с EN 13501-1-1: 2007 и A1: 2009.

Обеспечивает высокий уровень защиты строящихся или завершенных зданий, не требуя противопожарных плит или отделки, которые могут быть повреждены из-за неправильной установки, переделки или ремонта.Следовательно, это щадящий материал: прощающий реалии того, что происходит в течение жизни здания. Благоразумные дизайнеры, стремящиеся минимизировать риск пожара, могут выбрать бетон и кладку, при этом стараясь обеспечить надлежащие проектные характеристики и качество изготовления.

Благодаря свойствам материала, присущим бетону, его можно использовать для сведения к минимуму риска возгорания при минимальных начальных затратах и ​​при минимальных затратах на текущее обслуживание. Строительные нормы и правила защищают только безопасность жизни, но бетон и кладка обеспечивают повышенную защиту имущества от пожара.

Каждый пожар приводит к финансовым потерям, и в большинстве случаев страховщикам приходится платить за ущерб и ремонт. По этой причине страховые компании ведут обширные базы данных о характеристиках строительных материалов. В континентальной Европе эта информация часто приводит к снижению страховых взносов для бетонных зданий из-за их доказанной противопожарной защиты и устойчивости. Например, во Франции страховые взносы для складов, построенных из бетона, могут быть снижены до 20%.

Растущий акцент на предотвращении рисков означает, что внутренняя огнестойкость бетона получает все большее признание, и неудивительно, если это будет более широко признано при более низких страховых взносах в Великобритании.

Бетон

может обеспечить огнестойкость до четырех часов, что значительно превышает сроки, часто предусмотренные Строительными нормами для обеспечения безопасности жизни. Обеспечивая эффективный щит, он сдерживает распространение огня, снижая риск для людей, имущества и окружающей среды.

Где дым, там огонь

Клод Гогуэн, П.Е., LEED AP

Когда предприятия на знаменитых променаде вдоль побережья Джерси были на пути к выздоровлению после обширного ущерба, нанесенного ураганом «Сэнди», судьба нанесла им еще один удар.

13 сентября разрушительный пожар охватил десятки предприятий в Сисайд-Хайтс, превратив здания и променад в пепел. Некоторые предприятия только что открылись в июле. Многие из этих построек были достопримечательностями.

В последние недели в новостях также много внимания уделяется лесным пожарам в западных штатах. Уже в этом году было зарегистрировано 35 440 пожаров, сожженных в общей сложности 3,9 миллиона акров, включая значительную часть знаменитого национального парка Йосемити.

Пожар, конечно, не изолирован от сельской местности.По данным Национальной ассоциации противопожарной защиты, пожарные департаменты США отреагировали примерно на 1 375 000 пожаров в 2012 году. В результате этих пожаров погибло 2855 человек среди гражданского населения, 16 500 человек получили ранения в результате пожара и составили около 12,4 миллиарда долларов прямых имущественных потерь. В 2012 году гражданские лица умирали в результате пожара каждые 3 часа 4 минуты и получали ранения в результате пожара каждые 32 минуты.

Огонь был нашим врагом с тех пор, как человек ходил по этой земле.После того, как Рим сгорел в 64 г. н.э., император Нерон издал правила, согласно которым при восстановлении города для внешних стен использовались огнестойкие материалы. Это был, пожалуй, первый зарегистрированный пример использования науки и техники того времени в практике инженерной противопожарной защиты.

Несмотря на все достижения в области противопожарной защиты и технологий обнаружения, строительство из огнестойких материалов по-прежнему остается лучшим способом защиты домов или предприятий (или римских городов). Действующие строительные нормы и правила требуют, чтобы при проектировании зданий учитывалась огнестойкость.Вот почему сборный железобетон часто выбирают для стеновых панелей или сборных перекрытий, чтобы обеспечить огнестойкость и герметичность.

Класс пожарной безопасности

Вы, наверное, слышали о рейтинге огнестойкости, который является мерой способности материала противостоять огню или обеспечивать защиту от огня. Как определено в Международном строительном кодексе, «рейтинг огнестойкости» означает «период времени, в течение которого здание или его компонент сохраняет способность сдерживать огонь или продолжает выполнять определенную структурную функцию или и то, и другое.”

Класс огнестойкости указан в часах. Например, требуемые рейтинги огнестойкости для колонн в высотных больницах могут составлять четыре часа, что является более строгим, чем для наружных стен одноэтажных зданий, для которых может потребоваться только одночасовая оценка. Некоторые пожарные категории устанавливаются правилами, а некоторые — владельцем. Например, коммунальное предприятие может потребовать, чтобы его хранилища имели двухчасовую оценку, даже если в строительном кодексе могут отсутствовать требования к таким сооружениям.

Нажмите для увеличения.

При проектировании зданий материалы часто классифицируются как огнестойкие, негорючие или горючие. Огнестойкость означает, что что-то трудно сжечь, но не невозможно сжечь. Ярким примером являются башни Всемирного торгового центра. Самолеты не вызвали обрушение башен, а скорее возникло в результате реактивного пожара. Пламя было настолько сильным, что конструкция потеряла прочность и прогнулась.

Эти материалы в башне были огнестойкими.Другие материалы могут быть помечены как негорючие, что означает, что они не могут гореть или гореть. Сборный бетон не горит. Он также очень хорошо сопротивляется огню.

Материалы и узлы строительных материалов испытываются в соответствии с требованиями, изложенными в ASTM E119, «Стандартные методы испытаний для огнестойких испытаний строительных конструкций и материалов». Типичные показатели огнестойкости сборной бетонной плиты можно найти в таблице слева, взятой из ACI 216.1, «Определение огнестойкости бетонных и каменных строительных конструкций.”

Какие характеристики влияют на огнестойкость?

Огнестойкость бетона зависит от типа заполнителя, содержания влаги, плотности, проницаемости и толщины. Заполнитель, используемый в бетоне, можно разделить на три типа: карбонатный, кремнистый и легкий. Карбонатные агрегаты включают известняк и доломит. К кремнистым заполнителям относятся материалы, состоящие из кремнезема, гранита и песчаника. Легкие заполнители обычно производятся путем нагревания сланца, сланца или глины.

Карбонатные агрегаты состоят из карбоната кальция или магния или их комбинации. Во время воздействия огня эти агрегаты прокаливаются — иными словами, углекислый газ удаляется, а оксид кальция (или магния) остается. Поскольку для кальцинирования требуется тепло, реакция поглощает часть тепла огня. Реакция начинается на поверхности, подверженной воздействию огня, и медленно продвигается к противоположной стороне. В результате карбонатные агрегаты ведут себя несколько лучше, чем другие агрегаты нормальной массы при пожаре.

Содержание влаги оказывает комплексное влияние на поведение бетона при пожаре. Бетон, которому не дали высохнуть, может расколоться, особенно если бетон очень непроницаемый, например, бетон, сделанный из микрокремнезема или латекса, или если он имеет чрезвычайно низкое водоцементное соотношение. Бетоны с большей проницаемостью обычно работают удовлетворительно, особенно если они частично сухие.

В целом, бетон с меньшей удельной массой (плотностью) лучше ведет себя при пожаре; высушенный легкий бетон лучше противостоит возгоранию, чем бетон нормального веса.

Ремонт сборным железобетоном

Говорим ли мы о домах в восточной Калифорнии или коммерческих зданиях на берегу Атлантического океана, ущерб от пожаров представляет собой реальный риск, и этот риск можно значительно снизить, если рассматривать сборный железобетон в качестве строительного материала. Сборный железобетон используется во всем мире для создания устойчивой и устойчивой конструкции, способной противостоять воздействию многих типов стихийных бедствий и техногенных катастроф.

После урагана «Сэнди» официальные лица в Лонг-Бич, штат Нью-Йорк.Ю., решил перестроить участки дощатого настила из прочного сборного железобетона. Недавно компания US Concrete Precast начала строительство части из 2500 сборных железобетонных изделий, которые будут служить основой дощатого настила на острове Лонг-Бич в Лонг-Бич, штат Нью-Йорк. Дощатый настил, разрушенный ураганом «Сэнди» в октябре прошлого года, является общей реконструкцией, оцениваемой в почти 44,2 миллиона долларов.

Сборный железобетон менее подвержен повреждениям от урагана, чем традиционные деревянные доски, которые использовались в прошлом, и рассчитан на то, чтобы выдерживать сильные ураганы, которые обычно возникают на пляжах Восточного побережья.Ностальгическое ощущение дощатого настила будет сохранено за счет инкрустации досок из тропического дерева поверх сборного железобетона, по которым посетители смогут гулять.

Сборный железобетон не только обеспечивает длительную прочность и устойчивость к ураганным штормам, но и устойчивость к суровой морской среде. Также он обеспечит важную огнестойкость, о которой не часто думают при строительстве на берегу океана; однако этот атрибут может стать важным в свете недавних событий в Сисайд-Хайтс.

Клод Гогуэн, P.E., LEED AP, является директором NPCA по техническим услугам и устойчивому развитию. Для получения дополнительной информации о огнестойкости сборного железобетона или других экологичных атрибутах, свяжитесь с ним по телефону [электронная почта защищена] или (317) 571-9500.

Огнестойкость бетонных балок, армированных стальной фиброй, после низкоскоростной ударной нагрузки

https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2018.04.003Получить права и содержание

Основные моменты

•

Четыре армированных стальными волокнами Бетонные (SFRC) балки были испытаны после нагрузки перед ударом для определения их огнестойкости.

•

Характер разрушения балок SFRC после изменения удара с сдвигающего на изгибный с большим количеством стальных волокон.

•

Содержание стальной фибры незначительно влияет на термическое и механическое поведение балок после низкоэнергетического воздействия.

•

Несмотря на то, что балки SFRC ослаблены ударом с низкой энергией, они все еще работают в упругой стадии и обладают хорошей огнестойкостью.

Реферат

Инженерные сооружения в городской среде, окруженные горючими материалами, подвержены опасности сочетанного воздействия взрывной ударной нагрузки и пожара.Четыре балки из армированного стальным волокном бетона (SFRC) были испытаны после нагрузки перед ударом (скорость удара = 5,4 м / с) для изучения их огнестойкости. Балки сначала подвергались ударным нагрузкам, а затем подвергались огню с постоянной нагрузкой. Наблюдались характеры разрушения балок и записывались временные характеристики прогибов в середине пролета, температурного поля, а также деформаций арматуры. Кроме того, обсуждалась огнестойкость этих балок. Была создана трехмерная численная модель конечных элементов, учитывающая влияние скорости деформации и высокой температуры.При моделировании использовался двухэтапный метод анализа. На первом этапе моделировался процесс ударного нагружения. В то время как на втором этапе поведение разрушения балок SFRC, подвергающихся как огню, так и постоянной механической нагрузке, было смоделировано с помощью последовательно связанного метода анализа термических напряжений, в котором результаты моделирования, полученные на первом этапе, были приняты как исходное состояние. Хорошее согласие между результатами моделирования и результатами испытаний свидетельствует о валидации метода моделирования.Установлено, что характер разрушения SFRC под действием низкоскоростной ударной нагрузки изменяется от сдвигового к изгибному с увеличением дозировки стальной фибры. Когда энергия удара относительно ниже, хотя и ослаблена предварительным ударом, балка по-прежнему работает в упругой стадии и показывает хорошую огнестойкость. Более того, ограничиваясь условиями низкоэнергетического удара, влиянием содержания стальной фибры на термическое и механическое поведение поврежденной балки можно пренебречь.

Ключевые слова

Балка из фибробетона (SFRC)

Ударная нагрузка

Пожарная нагрузка

Огнестойкость

Моделирование FE

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2018 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Рекомендации по передовой практике для проектирования конструктивной огнестойкости бетонных и стальных зданий

Опубликовано

Автор (ы)

Лонг Т. Фан, Джон Л.Гросс, Тереза ​​П. Макаллистер

Абстрактные

Этот документ предназначен для предоставления практикующим инженерам и должностным лицам строительных норм и правил техническим ресурсам, содержащим текущие передовые методы проектирования огнестойких бетонных и стальных конструкций. В отчете представлен обзор существующих американских и международных руководств и стандартов проектирования, в которых используются подходы, которые варьируются от простых предписывающих методов до сложных программных продуктов с расширенными методами анализа в широком диапазоне реальных условий пожара.Описываются основные концепции принятия решений с учетом рисков для снижения риска пожара, а также общие принципы оценки пожарного риска для строительства зданий и разработки требований к проектированию конструкций для условий пожара. Представлены самые современные знания в области термических и механических свойств и поведения бетона нормальной прочности, высокопрочного бетона, конструкционной стали и нескольких основных групп распространенных огнезащитных материалов при повышенных температурах, которые необходимы для инженерных расчетов, основанных на характеристиках.Обсуждаются современные методологии огнестойкого проектирования бетонных и стальных конструкций, включая методы, основанные на стандартных испытаниях на огнестойкость, а также методы инженерного анализа, основанные на характеристиках, которые включают теплопередачу и структурный анализ при повышенных температурах. Этот отчет не предназначен для предоставления пошаговых процедур проектирования. Скорее, он предоставляет общее руководство по подходам и практическим аспектам реализации подхода к огнестойкому проектированию бетонных и стальных зданий.Руководство включает в себя ключевые концепции и примеры для определения целей производительности, проведения анализа рисков, выбора проектных сценариев пожара и кривых воздействия огня, а также выполнения анализа теплопередачи и структурной реакции для конструктивного огнестойкого проектирования бетонных и стальных конструкций.

Цитата

Техническая записка (NIST TN) — 1681

Ключевые слова

строительные нормы и правила, бетонные конструкции, проектные сценарии пожара, огнестойкий дизайн, снижение риска пожара, пожарная инженерия на основе эксплуатационных характеристик, стальные конструкции, структурный анализ реакции, термический анализ.

Цитата

Фан, Л. , Гросс, Дж. и Макаллистер Т. (2010), Рекомендации по передовым методам проектирования конструктивной огнестойкости бетонных и стальных зданий, Техническое примечание (NIST TN), Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, [онлайн], https://doi.org/10.6028/NIST.TN. 1681 (По состоянию на 30 ноября 2021 г.