Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

Содержание

Стойкость бетона при пожаре

Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

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.

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.

Читайте также  Какова цель проведения экспертизы промышленной безопасности?

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

Огнестойкость бетона

Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

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.

Пособие к СТО 36554501-006-2006 Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона

Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

ПОСОБИЕ
ПО РАСЧЕТУ ОГНЕСТОЙКОСТИ И ОГНЕСОХРАННОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ИЗ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

СТО 36554501-006-2006 )

Москва 2008

Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона разработано к СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций».

Содержит указания по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций, положения, детализирующие эти указания, примеры расчета, а также рекомендации, необходимые для проектирования.

Для инженеров-проектировщиков, а также для студентов строительных вузов.

Пособие разработано д-ром техн. наук, проф. А.Ф. Миловановым.

Предисловие

В Пособии приведены указания СТО 36554501-006-2006 по расчету огнестойкости во время пожара и огнесохранности после пожара, положения, детализирующие эти указания, примеры расчета элементов, а также рекомендации по проектированию.

В Пособие не включен теплотехнический расчет температуры в железобетонных элементах, так как расчет при сложном нестационарном процессе тепло- и массопереноса проводят с помощью компьютерных программ. В Пособии приведены только результаты этого расчета — распределение температуры в бетоне наиболее часто применяемых элементов конструкции. Для других размеров плит, балок и колонн допускается интер- и экстраполяция температуры.

В Пособии приводится определение предела огнестойкости по потере несущей способности железобетонных элементов и даются примеры по установлению обеспечения конструкции требуемого предела огнестойкости по потере несущей способности.

Единицы физических величин приведены в Пособии в системе СИ: сила выражена в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); распределенные нагрузки и усилия в кН/м или Н/мм, напряжения, сопротивления, модули упругости в мегапаскалях (МПа).

Читайте также  Кто такой главный инженер по технике безопасности?

Поскольку 1МПа = 1Н/мм2, при использовании в примерах расчета формул, включающих величины в МПа (напряжения, сопротивления, модули упругости), для удобства расчета они переводятся в Н/мм2. Остальные величины приводятся только в Н и мм (мм2). В таблицах нормативные и расчетные сопротивления и модули упругости материалов приведены в МПа и в кгс/см2.

Приведены уточненные значения коэффициента γst для арматуры класса А500 ( табл. 2.8).

Пособие разработано д-ром техн. наук, проф. А.Ф. Миловановым при участии кандидатов техн. наук В.В. Соломонова, И.С. Кузнецовой, инженеров О.П. Барановой, И.М. Румянцева, Ю.В. Середа.

Автор выражает большую благодарность Л.Ф. Калининой за помощь, оказанную при подготовке рукописи к изданию.

Отзывы и замечания просим присылать по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6., НИИЖБ им. А.А. Гвоздева.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчет огнестойкости при пожаре и огнесохранности после пожара производится при наличии следующих данных:

степени огнестойкости здания или сооружения и пределов огнестойкости несущих железобетонных конструкций;

расчетной схемы всего здания или сооружения и отдельных элементов конструкций;

нормативной и расчетной нагрузкок;

усилий в отдельных элементах конструкций от нормативной и расчетной нагрузок.

1.2. Согласно СНиП 21-01-97* здания и сооружения, выделенные противопожарными стенами и перекрытиями, подразделяются по степеням огнестойкости, классам конструктивной и функциональной пожарной опасности. Степень огнестойкости здания и сооружения определяется пределом огнестойкости его железобетонных несущих и ненесущих конструкций.

Предел огнестойкости железобетонной конструкции устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или двух нормирующих для данной конструкции признаков предельных состояний:

потерей несущей способности R ;

потерей теплоизолирующей способности j ;

а также проверки по потере целостности Е — возможности взрывоопасного разрушения влажного бетона при огневом воздействии.

Класс конструктивной пожарной опасности определяется степенью участия железобетонной конструкции в развитии пожара и образованием его опасных факторов.

Класс функциональной пожарной опасности здания и сооружения и их частей определяется назначением и особенностями размещаемых технологических процессов.

1.3.

Источник: https://znaytovar.ru/gost/2/Posobie_k_STO_365545010062006.html

Огнестойкость бетона: воздействие высоких температур на горизонтально расположенные бетонные конструкции, колонны. Жароупорные бетоны

Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

Среди характеристик бетона, одним из важнейших параметров является огнестойкость, которая отвечает за сопротивляемость материала открытому огню при пожаре. В данной статье мы подробней рассмотрим, что такое огнестойкость, от чего она зависит и каким может быть этот показатель у разных видов бетона.

Огнестойкий бетон

Общие сведения

В первую очередь следует сказать, что люди зачастую путают огнестойкость железобетонных конструкций с жаростойкостью, а это несколько разные понятия:

  • Огнестойкость — сопротивление материала непродолжительному воздействию открытого огня при пожаре
  • Жаростойкость — это способность бетонов сохранять свои свойства при длительном или даже постоянном воздействии высоких температур во время эксплуатации тепловых агрегатов.

В результате незначительной теплопроводности материала, при непродолжительном воздействии высокой температуры бетон и арматура, которая расположена под защитным слоем, не успевают достаточно разогреться.

Поэтому гораздо более губительным для бетона является его поливание водой, что происходит при тушении пожара. При этом происходит растрескивание материала, нарушение защитного слоя и, как следствие, обнажение арматуры.

Воздействие высоких температур на бетон

Под воздействием высоких температур, в бетоне происходят различные негативные процессы:

250 – 300 градусов по Цельсию Снижается прочность, что сопровождается процессом разложения гидрата кальция окиси.При этом разрушается структура цементного камня.
550 градусов по Цельсию При такой температуре зерна кварца, которые имеются в песке и щебне для бетона, начинают растрескиваться и кварц переходит в другую инстанцию – тридимит. Растрескивание обусловлено увеличением кварцевых зерен в объеме. При этом в структуре пласта возникают микротрещины в местах соприкосновения цементного камня с наполнителем.
Свыше 550 градусов по Цельсию При последующем увеличении температуры разрушаются и прочие структурные элементы бетона.

На фото — жаропрочный бетон

Горизонтально расположенные конструкции

Свободно опертые однопролетные изгибаемые элементы при воздействии пожара разрушаются в результате разогревания нижней продольной арматуры. Поэтому их предельная температура зависит от класса арматуры, теплопроводности материала, а также толщины защитного слоя.

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 во многом зависит еще и от ширины сечения.

Также следует отметить, что при одинаковых параметрах, огнестойкость балок и плит разная, что связано с тем, что балки при пожаре разогреваются с трех сторон.

Тонкостенные изгибаемые конструкции могут преждевременно разрушаться под воздействием пожара по косому сечению у опор. Такие разрушения предотвращают путем установки вертикальных каркасов длиной ¼ пролета на при опорных участках.

К изгибаемым тонкостенным конструкциям относятся:

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

Плиты перекрытия

Опертые по контуру плиты обладают гораздо большим пределом огнестойкости, чем изгибаемые элементы. Такие плиты армированы в двух направлениях, поэтому их огнестойкость зависит от соотношения длины арматуры в длинном и коротком проемах.

У квадратных плит критическая температура составляет 800 градусов по Цельсию.С увеличением одной из сторон, критическая температура снижается, соответственно уменьшается и предел огнестойкости. Если соотношение сторон более четырех, то огнестойкость плит такая же, как и у конструкций, которые оперты на две стороны.

Читайте также  В чем заключается главная особенность пожара?

Обратите внимание!С точки зрения огнестойкости наиболее прочной является арматурная сталь марки 25Г2С класса А-III.Ее критическая температура составляет 570 градусов по Цельсию.

Надо сказать, что цена арматуры из такой стали относительно высокая.

Колонны

Колонны

Огнестойкость таких конструкций как колонны также зависит от ряда факторов:

  • Нагрузки на них (центральной и внецентральной);
  • Размеров поперечного сечения;
  • Вида крупного заполнителя;
  • Процента армирования;
  • Толщины защитного слоя у продольной арматуры. Поэтому при заливке конструкции должна строго соблюдаться инструкция.

Разрушение колонн под воздействием открытого огня происходит в результате снижения прочности бетона и арматуры. Причем, внецентреннаянагрузка уменьшает их огнестойкость.

В случаях, когда нагруз­ка происходит с большим эксцентриситетом, огнестойкость конструкции зависит от толщины защитного слоя в области растянутой арматуры. Другими словами — характер работы колонн при нагревании аналогичен с простыми балками. Если же нагрузка происходит с малым эксцентриситетом, то конструкция может сопротивляться воздействию пожара, как и центрально-сжатые колонны.

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

https://www.youtube.com/watch?v=JI-OfZft1vg

Пример — огнестойкость газобетона

Вывод

Как мы выяснили, огнестойкость и жаростойкость бетона зависят от ряда факторов, начиная от наполнителя материала и заканчивая особенностями бетонных конструкций. Поэтому данному показателю необходимо уделять внимание на всех этапах строительства.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

Источник: https://masterabetona.ru/betonirovaniye/321-ognestojkost-betona

Влияние температурных воздействий на структуру бетона

Как изменяются акустические свойства бетона при пожаре?

Тепловая обработка бетона ускоряет реакции гидратации вяжущих веществ, повышает интенсивность нарастания структурной прочности, сокращает технологический цикл изготовления.

Для прогрева композиционного материала до 80 – 100˚C и выше используют различные установки тепловой обработки непрерывного и периодического принципа действия (автоклавы, камеры, кассетные формы). В качестве теплоносителя используют паровоздушную смесь, электромагнитное поле, электрический ток.

Выбор способа обработки зависит от экономических и технических показателей, установленной технологии изготовления.

На заводах ЖБИ широкое распространение нашёл метод тепловлажностной обработки (теплоноситель – паровоздушная смесь). Процесс разделен на три этапа — подогрев, выдержка, охлаждение. На первых двух этапах в камеру подаётся нагретый пар, на третьем этапе установку охлаждают и вентилируют, удаляя из бетона лишнюю влагу. Сложность физических процессов, несоблюдение технологических норм могут привести к образованию трещин и появлению деформаций.

Причины остаточных деформаций

  1. Сокращение сроков выдерживания смеси в естественных условиях перед загрузкой в установку (оптимальное время выдержки – 2 – 4 часа с момента формирования раствора, требуемая прочность состава – 0,3 – 0,5 МПа).
  2. Резкие температурные перепады в камере, не соответствующие установленным нормам.
  3. Ячеистый бетон в качестве основного состава (содержит большой процент воды).
  4. Большая площадь поперечного сечения изделия.
  5. Тепловыделение при твердении бетонной смеси.

Тепловыделение и калориметрический анализ

Взаимодействие воды с клинкерными минералами сопровождается выделением тепловой энергии. Вследствие этого температура бетона при начальном твердении повышается. Уровень повышения зависит от массивности конструкции и состава бетона. Процессу сопутствует тепловое расширение материала, превышающее усадку.

Неравномерный разогрев бетона, быстрое охлаждение поверхностных слоёв, сохранение высокой температуры внутри изделия приводит к возникновению растягивающих термических напряжений. Если они преодолевают собственную прочность бетона на растяжение, в нём образуются трещины.

Применительно к бетону количественное измерение выделенного тепла (калориметрия) – самый надёжный и точный метод экспериментального анализа. Он позволяет оценить кинетику процесса твердения, влияние на структуру и прочность бетона различных факторов. Исследование проводится в калориметрах трёх типов: изотермическом, термосном и адиабатическом.

  • Изотермический калориметр позволяет поддерживать постоянную температуру образцов бетона. Данные измерений тепловыделения, полученные таким способом, наиболее достоверные.
  • Термосный калориметр не может обеспечить изотермический температурный режим для образцов бетона, они твердеют в случайном режиме. Благодаря простоте устройства, способ используется довольно часто. Полученные данные методом специальных расчётов и вычислений переводят на изотермический режим твердения.
  • Адиабатический калориметр применяется редко и, как правило, для определения тепловыделения крупных массивов бетона.

Разрушение под действием высоких температур

При температуре свыше 200˚C в бетоне запускаются деструктивные процессы. Постепенное снижение прочности обусловлено дегидратацией материала и распадом связующих соединений. Степень разрушения находится в прямой зависимости от роста температурного интервала. Непрерывное нагревание цементного камня до 1200˚C приводит к снижению прочности опытных образцов бетона до 35 – 40 %. Портландцемент разрушается при температуре 800˚C. Повышает устойчивость бетона к температурным воздействиям введение в его состав различных минеральных добавок.

Огнестойкость бетона

Цементный камень и связующие материалы имеют различные показатели температурного коэффициента линейного расширения. Такое несоответствие в условиях пожара может привести к снижению несущей способности бетонных сооружений, появлению сквозных трещин, полному разрушению. Поэтому, предел огнестойкости – один из важных критериев бетонных конструкций.

Показатель измеряется временным промежутком, в течение которого сохраняются несущие и ограждающие функции сооружения. Определяется опытным путём, во время которого образцы бетона подвергаются температурному воздействию в специальной установке. Соответствует двум – пяти часам.

Термостойкость бетона

Термостойкость — устойчивость бетонных конструкций к сочетанному действию механических и термических (охлаждение, нагрев) напряжений. У конструкций различного назначения этот показатель отличается. Самые жёсткие требования предъявляются к термостойким сооружениям, эксплуатирующимся в условиях максимальных нагрузок.

Источник: http://regionstroibeton.ru/stati/stojkost-betona-k-temperaturnym-vozdeistvijam.html