Разрушение бетона на пожаре начинается при температуре: воздействие высоких температур и огнестойкость

воздействие высоких температур и огнестойкость

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

Огнестойкость конструкций из железобетона

Предел огнестойкости по теплоизолирующей способности плит.

На огнестойкость железобетонных конструкций влияют следующие параметры:

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

Чем меньше плотность используемого материала и чем больше его толщина, тем выше предел огнестойкости, который зависит и от вида опоры для конструкции, и от статической схемы. Исходя из этого, строители должны произвести расчет по огнестойкости ж/б конструкций, прежде чем приступать к их заливке. Конструкции, которые имеют горизонтальное положение, поддаются разрушениям под действием нагрева нижней арматуры, поэтому предел нагрева, прежде всего, зависит от класса арматурной конструкции, способности материала проводить тепло и от размеров слоя защиты.

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

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

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

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Работа и разрушение бетона в условиях высоких и низких температур

Бетонные и железобетонные конструкции при эксплуатации подвергаются различным агрессивным воздействиям, в т.ч. связанным с высокими и низкими температурами. Наиболее распространенным агрессивным воздействием, вызывающим разрушение бетонных и железобетонных конструкций, является воздействие низких температур, приводящих к замерзанию влаги в теле бетона. Еще одним распространенным температурным воздействием является воздействие высокой температуры на незащищенный бетон вследствие возникновения и развития пожара. При высокотемпературных воздействиях на бетонные и железобетонные конструкции происходит снижение их прочности и жесткости, в т.ч. необратимое, вследствие нарушения и изменения структуры затвердевшего портландцемента. Возможность дальнейшей эксплуатации поврежденных таким образом конструкций, их восстановления, определяется по результатам обследований. Научные разработки в области работы бетона в экстремальных температурных режимах активно ведутся, разрабатываются методы защиты и совершенствуются методы расчетов.

Бетонные и железобетонные конструкции порой работают в сложных условиях связанных с высокой или низкой температурой, в условиях агрессивных сред, динамических воздействий и т.д. Наиболее часто возникающими неблагоприятными условиями работы бетона в процессе эксплуатации железобетонных конструкций являются высокие температуры технологического процесса или при пожаре и низкие температуры, в т.ч. циклическое замораживание-оттаивание бетона, в холодный период года.

Наиболее частой причиной разрушения бетона является воздействие низких температур, а именно попеременное замораживание-оттаивание влажного бетона незащищенных от атмосферных воздействий бетонных и железобетонных конструкций. Отрицательное воздействие низких температур на бетон в первую очередь связано с процессом замерзания химически несвязанной воды, находящейся в теле бетона (в порах и капиллярах цементного каркаса). При этом разрушение бетона при действии отрицательных температур может происходить под действие одного или нескольких факторов одновременно:

— гидростатическое давление жидкости на стенки пор и капилляров цементного камня в процессе льдообразования;

— гидравлическое давление незамерзшей жидкости при ее отжатии от фронта промерзания растущими кристаллами льда в резервные (незаполненные водой) поры и капилляры;

— непосредственное давление растущих кристаллов льда на стенки пор и капилляров, а также макро- и микроскопическая сегрегация льда;

— осмотическое давление, возникающее в капиллярах и порах цементного камня в процессе массо- теплопереноса при замораживании и оттаивании бетона;

— температурные напряжения, возникающие в бетоне из-за различных коэффициентов температурных деформаций жесткого скелета и льда.

Кроме того дополнительные напряжения в бетоне под воздействие низких температур создаются благодаря различию деформаций по температуре различных составляющих железобетонных конструкций.

Под действие отрицательных температур, т.е. попеременного замораживания-оттаивания, можно наблюдать четыре основных типа разрушения:

— возникновение трещин в бетоне по всем направлениям по поверхности изделия;

— отслаивание защитного слоя бетона конструкций;

— коррозия арматуры;

— поверхностные сколы бетона конструкций.

Способность бетона сопротивляться воздействию низких температур характеризуется маркой по морозостойкости F, количественно выраженной в циклах попеременного замораживания-оттаивания до появления видимых признаков разрушения и до определенной потери бетоном ряда нормируемых показателей – плотность, прочность, динамическая упругость. Марка по морозостойкости определяется по результатам лабораторных испытаний образцов бетона, замораживанием и оттаиванием, с визуальным контролем их состояния, контролем веса образцов, скорости прохождения ультразвука через образцы, определением динамического модуля упругости бетона образцов и сравнения их с начальными значениями [1].

Другим полюсом температурных воздействий на бетон являются высокие температуры, обусловленные технологическими процессами или огневым воздействием в условиях пожара. Поскольку бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся воздействиям высоких температур вследствие технологических процессов, обычно, имеют какую либо защиту от таковых воздействий, их рассмотрение имеет некоторую специфику. Для упрощения ограничимся рассмотрением температурного воздействия в условиях пожара на бетон незащищенных конструкций, что хоть и является аварийным воздействие, однако имеет большее распространение, чем высокотемпературные воздействия от технологических процессов.

В процессе пожара температура в помещении может подниматься до 1000-1200˚С при продолжительности пожара 1-2 часа [4]. В условиях пожара в железобетонных конструкциях происходит снижение прочности бетона и арматуры и при достижении определенной температуры это снижение становиться необратимым. Так при до нагреве 400˚С бетон начинает резко терять прочность и при достижении температуры 800˚С и выше бетон теряет 90% и более своей прочности. При этом, если температура бетона не достигла 500˚С, то его прочность может восстановиться до 90% начального значения в течении года[4, 5]. При больших температурах прочность бетона снижается необратимо, а при остывании и выдерживании в нормальных условиях продолжает снижаться. Данное снижение прочности происходит вследствие нарушения структуры затвердевшего портландцемента из-за усиливающейся разнозначности деформации гелеобразной части цементного камня неразложившихся зерен клинкера, а также из-за дегидратации Са(ОН)₂ [4]. Также бетон получает дополнительное снижение прочности при тушении пожара, т.е. при охлаждении бетона водой после нагрева в условиях пожара.

Кроме изменения прочности при нагревании бетона происходит изменение его упругопластических свойств, модуль упругости снижается и при этом происходит рост пластических деформаций бетона под нагрузкой [4]. Так при нагреве до 500˚С происходит снижение модуля упругости до 43% а при 700˚С до 18% от начального значения [4]. При этом при достижении бетоном температуры 400˚С начинается резкий рост пластических деформаций, что также обуславливается нарушением и изменением структуры бетона.

Кроме того, при нагреве бетона до высоких температур происходит его необратимая усадка [4, 5]. Также при нагреве бетона в условиях пожара может наблюдаться его взрывообразное разрушение в виде отколов бетона на глубину 5-10см [4] вследствие возникновения высокого давления пара в замкнутых порах.

Однако следует отметить, что бетонные и железобетонные конструкции обладают значительными размерами сечений, а сам бетон обладает некоторым сопротивлением теплопередаче, в силу чего для его прогрева до высоких температур на всю толщину требуется значительное время и при быстрой ликвидации пожара часто необратимые повреждения получают только поверхностные слои бетона конструкций. Поэтому, поврежденные в результате пожара железобетонные и бетонные конструкции не всегда оказываются непригодными к дальнейшей эксплуатации или последующему восстановлению.

Возможность дальнейшей эксплуатации или последующего восстановления бетонных и железобетонных конструкций, получивших повреждения от воздействия низких или высоких температур определяют по результатам инженерно-технического обследования, в ходе которого определяется глубина и степень поражения бетона, его прочность, оценивается состояние арматуры и, при необходимости, производится отбор и испытания ее образцов на предмет прочности. По итогам выполненного обследования разрабатываются рекомендации по дальнейшей надежной и безопасной эксплуатации, выбираются методы и средства восстановления конструкций, их усиления.

Научная работа в области изучения работы бетона в сложных и экстремальных условиях продолжается, в т.ч. активно ведутся работы в области температуро-стойких бетонов, разрабатываются методы повышения сопротивляемости бетонов воздействиям как низких, так и высоких температур, совершенствуются методы расчета конструкций, подвергающихся температурным воздействиям, разрабатываются методы защиты. Таким образом, работа бетона в сложных условиях представляет собой обширное поле деятельности для ученых и значительное количество научных проблематик для дальнейшего разрешения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 10060-2012 “Бетоны. Методы определения морозостойкости”.

1. GOST 10060-2012 “Concretes. Methods for determination of frost-resistance”.

2. Москвин В. М., Капкин М. М., Мазур Б. М., Подвальный А. М. Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре. Госстройиздат,1967. 132c.

2. Moskvin V. M., Kapkin M. M., Mazur B. M., Podval’nyi A. M. Stoikost’ betona i zhelezobetona pri otritsatel’noi temperature [Resistance of concrete and reinforced concrete at negative temperature]. Gosstroiizdat. 1967. 132p.

3. А. Ф. Милованов. Железобетонные температуростойкие конструкции. М.: Издательство НИИЖБ, 2005. 234с.

3. A. F. Milovanov. Zhelezobetonnye temperaturostoikie konstruktsii [Reinforced concrete heat-resistant constructions]. Moscow: Izdatel’stvo NIIZhB. 2005. 234p.

4. А. Ф. Милованов. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. М.:, Стройиздат, 1998. 304с.

4. A. F. Milovanov. Stoikost’ zhelezobetonnykh konstruktsii pri pozhare [Resistance of reinforced concrete structures in case of fire]. Moscow: Stroiizdat. 1998. 304p.

5. В.С. Федоров, В.Е. Левитский, И.С. Молчадский, А.В. Александров. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций. М.: АСВ, 2009. 410с.

5. V.S. Fedorov, V.E. Levitskii, I.S. Molchadskii, A.V. Aleksandrov. Ognestoikost’ i pozharnaya opasnost’ stroitel’nykh konstruktsii [Fire resistance and fire hazard of building constructions]. Moscow: ASV. 2009. 410p.

6. Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. М.: Стройиздат. 1979. 128с.

6. Il’in N.A. Posledstviya ognevogo vozdeistviya na zhelezobetonnye konstruktsii [The effects of fire exposure for concrete constructions]. Moscow: Stroiizdat. 1979. 128p.

7. Бабушкин В.И. Физико-химические процессы коррозии бетона и железобетона. М.: Стройиздат. 1968. 187с.

7. Babushkin V.I. Fiziko-khimicheskie protsessy korrozii betona i zhelezobetona [Physical and chemical corrosion processes of concrete and reinforced concrete]. Moscow: Stroiizdat. 1968. 187p.

8. Горчаков Г.И. Капкин М.М. Скрамтаев Б.Г. Повышение морозостойкости бетона промышленных и гражданских сооружений. М.: Стройиздат. 1965. 195с.

8. Gorchakov G.I. Kapkin M.M. Skramtaev B.G. Povyshenie morozostoikosti betona promyshlennykh i grazhdanskikh sooruzhenii [Increase of frost resistance of concrete of industrial and civil constructions]. Moscow: Stroiizdat. 1965. 195p.

9. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. 536 с.

9. Moskvin V.M., Ivanov F.M., Alekseev S.N., Guzeev E.A. Korroziya betona i zhelezobetona, metody ikh zashchity [Corrosion of concrete and reinforced concrete, methods of their protection]. Moscow: Stroiizdat. 1980. 536p.

10. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1983. 130 с.

10. Kuntsevich O.V. Betony vysokoi morozostoikosti dlya sooruzhenii Krainego Severa [High frost resistance concretes for buildings of the Far North]. Leningrad: Stroiizdat. 1983. 130p.

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

После ликвидации горения приходится определять температуры на участках повреждения строительных конструкций по следам пожара.

Вследствие огневого воздействия материалы, из которых изготовлены строительные конструкции и оборудование, оказавшиеся в зоне действия высоких температур, претерпевают различные изменения.

Последние сопровождаются характерными признаками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в полном уничтожении (выгорании) частей здания. 

При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естественных термоиндикаторов.

Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) температуре, плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре, характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответствующей мощности.

Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойствами «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относится распространенные строительные материалы – бетон, дерево, пластмассы.

---

«Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведение строительных конструкций.»

---

К числу основных факторов, определяющих разрушительные последствия пожара на здание, относятся:

1. пожарно-техническая характеристика здания;
2. размер нагрузок на элементы строительных конструкций;
3. длительность воздействия пламени или высокой температуры;
4. температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зонах горения и охлаждающего действия огнетушащих средств).

Характерные признаки, свидетельствующие о воздействии на конструкции высокой температуры, определяются, с одной стороны, конкретными условиями горения и зависят в основном от характеристики и длительности воздействия теплового импульса, а с другой – от вида термоиндикатора.

Рассмотрим приемы определения температур, которым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изменением его составляющих — заполнителя и цементного камня.

К наиболее общим признакам, по которым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся:

• изменение цвета и закопчение;
• снижение тона звука при простукивании;
• отслаивание и отколы;
• взрывообразные и местные разрушения;
• изменение прочностных и деформативных характеристик, физико-химических свойств;
• оплавление и следы огневой эрозии бетона.

Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400–600 С – красноватый, при 900–1000 С – бледно-серый.

В зоне интенсивного горения с температурами более 800 С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100–400 С) может происходить значительное оседание сажи.

При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 С молоток при уларе сминает бетон на поверхности образца.

⇒ Часть сечения образца, прогретая свыше 500 С, при уларе средней силы откалывается.

При воздействии умеренно высоких (200–400 С) и высоких температур (400–800 С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.

При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается.

Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300–400 С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 «С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.

После воздействия температур 400–800 С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5–1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 С, приводит к их полному разрушению.

Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетонных конструкциях, изготовленных из автоклавных, пропаренных и высокопрочных бетонов.

⇒ В условиях пожара бетон взрывается через 10–20 мин после начала интенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции.

Взрывообразное разрушение может происходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверхности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных конструкций, на которые непосредственно воздействует пламя.

Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий температурный режим, высокая плотность теплового потока).

При этом температура на поверхности бетона 700–900 С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бетона происходит при 1000–1200 С и выше.

Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука (рис. 1) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия.

Температуру нагрева свыше 200 С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом термического анализа.

Во время пожаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых составляющих бетона. Так, при температуре 1100-1150 С происходит оплавление керамзита, при 1300– 1500 С – полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя, при 1700–1710 С – кремнезема; при 2000–2050 С – глинозема.

Рис. 1. Номограмма для определения температуры нагрева тяжелого бетона класса В 15 в зависимости от его остаточной прочности и скорости распространения ультразвука.

На развитие термической эрозии бетона существенное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400–800 С, а ещё большее – умеренно яростными температурами 800–1200 С. При температуре свыше 1200 С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся. 

Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает катастрофический характер. Это явление происходит вследствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупорных составляющих бетона.

Таким образом, по следам термической эрозии бетона можно судить о степени его нагрева после пожара:

• 200–400………………………… Умеренная – снижение прочностных и деформативных характеристик
• 400–800………………………… Ускоренная – нарушение структуры
• 800–1600………………………. Быстрая – оплавление неогнеупорных составляющих
• Более 1600……………………. Сверхбыстрая оплавление огнеупорных составляющих.

Рекомендации по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре

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)

Поведение бетонных конструкций при пожаре

11 мая 2013 г.

Авторы: Заместитель генерального директора по науке Демёхин В.Н.,

Исполнительный директор Демёхин Н.В.

Особенности поведения любых конструкций при пожаре, в первую очередь, основываются на поведении строительных материалов из которых они состоят.

Под поведением строительных материалов в условиях пожара понимают комплекс физико-химических превращений, приводящих к изменению состояния и свойств материала под влиянием интенсивного высокотемпературного нагрева.

На рис. 1. показана обобщенная схема, в которой перечислены основные факторы, процессы и последствия, которые могут характеризовать поведение различных материалов в условиях пожара.

Для того чтобы понять, какие изменения происходят в структуре материала, как меняются его свойства, т.е. как влияют внутренние факторы на поведение материала в условиях пожара, необходимо хорошо знать материал — его происхождение, сущность технологии изготовления, состав, начальную структуру и свойства.

Свойствами, характеризующими поведение строительных материалов в условиях пожара называют способность материалов реагировать на воздействие внешних и внутренних факторов: силовых, влажностных, температурных и др.

Все свойства материалов взаимосвязаны. Они зависят от вида, состава, строения материала. Ряд из них оказывает более существенное, другие — менее существенное влияние на пожарную опасность и поведение материалов в условиях пожара.

Применительно к изучению и объяснению характера поведения строительных материалов в условиях пожара следует, в качестве основных, отразить следующие свойства:

Физические свойства: объемная масса, плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, парогазопроницаемость.

2. Механические свойства: прочность, деформативность.

Теплофизические свойства: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение, теплостойкость.

Бетоны относятся к группе безобжиговых искусственных каменных материалов, получаемых в результате затвердевания смеси вяжущего вещества, воды и заполнителя (мелкого — кварцевого песка и крупного — из горных пород либо отходов промышленности).

Их классифицируют по объемной массе на:

особо тяжелые — объемная масса — 2500…6000 кг/м³ (заполнитель —  чугун, свинец) применяют для сооружений биологической защиты;

тяжелые (обычные) — объемная масса — 2200…2500 кг/м³ (крупный за полнитель из тяжелых горных пород в виде щебня, гравия и мелкий — кварцевый песок) — применяют для несущих строительных конструкций;

облегченные — объемная масса — 1900…2200 кг/м³ — то же;

легкие — объемная масса  1200…1800 кг/м³ — на легких  крупных заполнителях из природных и искусственных каменных материалов, и мелкого — песка; применяют для несущих и ограждающих конструкций;

особо легкие — объемная масса — 1200 кг/м³ — без  крупного заполнителя; применяют в основном для ограждающих конструкций.

Особо легкие (ячеистые) бетоны получают путем введения в раствор вяжущего пенообразователя (пенобетон), либо газообразователя (газобетон).

После затвердевания бетона определяют класс бетона по прочности путем механического испытания на сжатие образцов.

Существуют классы бетона по прочности от В-1 до В-60.

Среднее значение коэффициента теплопроводности тяжелых бетонов: 1,7, легких и ячеистых:  0,16…0,64 Вт/м.°С.

Бетон применяют при производстве сборных и монолитных железобетонных конструкций.

Железобетон от бетона отличается наличием стальной арматуры, воспринимающей растягивающие усилия от внешних нагрузок, которые бетон не воспринимает, т.к. его прочность при

растяжении очень незначительна.

Изучением поведения каменных материалов в условиях пожара занимались в течение нескольких десятилетий многие исследователи нашей страны: М.Я.Ройтман, Н.И.Зенков, К.Д.Некрасов, А.Ф.Милованов, В.М.Ройтман, В.В.Жуков, А.Т.Апостолов, Е.А.Мешалкин, В.Н.Демёхин и др.

Характер поведения каменных материалов в условиях пожара в принципе аналогичен для всех материалов, отличаются лишь количественные показатели. Специфические особенности обусловлены

действием лишь внутренних факторов, присущих анализируемому материалу (при анализе поведения материалов в идентичных условиях действия внешних факторов).

Поскольку бетон является композиционным материалом, его поведение при нагреве зависит от поведения цементного камня, заполнителя и их взаимодействия. Мы рассмотрели в отдельности поведение при нагреве цементного камня, природных каменных материалов, отметим лишь особенности взаимодействия компонентов бетона при нагреве.

Одна из особенностей — химическое соединение при нагреве до 200°С гидроксида кальция с кремнеземом кварцевого песка (этому способствуют условия, аналогичные тем, что создают в автоклаве для быстрого твердения бетона: повышенное давление, температура, влажность воздуха). В результате такого соединения образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция. Кроме того, при этих же условиях происходит дополнительная гидратация клинкерных минералов цементного камня. Все это способствует некоторому повышению прочности (рис. 2, кривая — 1).

При нагреве бетона выше 200°С возникают противоположно направленные деформации претерпевающего усадку вяжущего и расширяющегося заполнителя, что снижает прочность бетона (рис. 3) наряду с деструктивными процессами, происходящими в вяжущем и заполнителе.

Расширяющаяся влага при температурах от 20 до 100°С давит на стенки пор, и фазовый переход воды в пар также повышает давление в порах бетона, что приводит к возникновению напряженного состояния, снижающего его прочность. По мере удаления свободной воды прочность бетона может возрастать (рис. 3). При прогреве образцов бетона, заранее высушенных в сушильном шкафу при температуре 105…110°С до постоянной массы, физически связанная вода отсутствует, поэтому такого резкого снижения прочности в начале нагрева не наблюдается (рис. 3).

При остывании бетонов после нагрева прочность, как правило, практически соответствует прочности при той максимальной температуре, до которой образцы были нагреты. У отдельных видов бетона она несколько снижается при остывании за счет более длительного нахождения материала в нагретом состоянии, что способствовало более глубокому протеканию в нем негативных процессов (рис. 2).

Деформативность бетона по мере прогрева увеличивается за счет увеличения его пластичности (рис. 4).

Мы рассмотрели изменение прочности бетона при нагревании в ненагруженном состоянии, что не характерно для работы несущих конструкций. Поэтому, начиная с 70-х годов во ВНИИПО МВД РФ

проводят испытания при нагреве нагруженных образцов бетона. При этом измеряют величины относительных суммарных деформаций (свободного расширения и сжатия под действием внешней нагрузки) и температуру (критическую), при которой происходит разрушение (утрата целостности) образца.

Как видно из рис.5, по мере повышения нагрузки уменьшаются деформации расширения и увеличиваются деформации сжатия, а разрушение (утрата целостности) образцов происходит при меньших температурах и деформациях, чем при малых нагрузках.

По результатам таких испытаний строят графики зависимости температуры (критической), при которой произошла утрата целостности образца, от величины относительной нагрузки на него при огневом испытании. Строят их в виде, показанном на рис.6, и называют величину λ_δ относительно      й прочностью либо коэффициентом изменения прочности бетона при нагреве. 

Эта величина всегда меньше единицы (по физическому смыслу — относительное напряжение от внешней нагрузки). Методика таких испытаний не позволяет зафиксировать увеличение прочности материала в начале нагрева, даже если оно и имеет место. Это видно из рис.6 — по результатам опытов построен график в диапазоне температур от 550 до 820 °С, т.к. величина относительного напряжения λ_δ в опытах  изменялась в интервале от 0,3 до 0,7.

Из рис.6 видно, что, чем выше относительная нагрузка на образец, тем при меньшей критической температуре он разрушится. По этой зависимости исследователи делают вывод, что с увеличением

температуры прочность бетона падает при испытании в напряженном состоянии. Кроме того, строительные конструкции из тяжелого бетона (железобетона) склонны к взрывообразной потере целостности

(взрывообразному разрушению) при пожаре. Это явление наблюдается у конструкций, материал которых имеет влагосодержание выше критической величины, при интенсивном подъеме температуры при пожаре. Чем плотнее бетон, ниже его паропроницаемость, больше микропор, тем он более склонен к возникновению такого явления, несмотря на более высокую прочность. Легкие и ячеистые бетоны с объемной массой ниже 1200 кг/м3 не склонны к взрывообразной потере целостности.

Каменные материалы не горят в условиях пожара, но одни более, другие менее существенно снижают

прочность. Поэтому в зависимости от области их применения в строительстве осуществляют подбор природных и изготовление искусственных каменных материалов с необходимыми свойствами.

Проектирование и монтад дымоудаления/ проектирование и монтаж освещения/ водяное пожаротушение/ охранные системы безопасности/

Перейти к списку статей

Поведение бетона при сильном пожаре

Поведение бетона при сильном пожаре зависит от состава и свойств бетонной конструкции. Тип используемого заполнителя, состав смеси, влажность и возраст — это факторы, которые определяют поведение бетона при сильном воздействии огня.

Здесь дается краткое объяснение конкретного поведения в отношении огня.

Влияние температуры на свойства бетона

Поведение бетона при воздействии высоких температур можно легко понять, выяснив влияние температуры на свойства бетона.Их:

1. Пожар в очень малой степени влияет на плотность бетонной конструкции. Следовательно, заметного влияния на теплопроводность бетона нет.
2. Высокотемпературное воздействие увеличивает удельную теплоемкость на 20% по сравнению с комнатной температурой.
3. Температура возгорания выше 500 градусов по Цельсию снижает прочность бетона на сжатие

Поведение бетона при высоких температурах

Предполагается, что бетон не будет плавиться при высоких температурах.Ожидается, что они внесут изменения в свой материальный состав и соответствующие свойства. Но в условиях воздействия термической фурмы или углеводородного огня бетон имеет шанс расплавиться. Ниже поясняется поведение внутренней конструкции, арматуры и прочности бетона при пожаре.

1. Армирование бетона при сильном пожаре

Поведение арматуры при воздействии огня зависит от того, горячекатаная она или холоднокатаная. Это вызывает серьезную озабоченность, поскольку пожар влияет на растяжение, предел текучести и модуль упругости арматуры.Это происходит при температурном воздействии от 500 до 300 градусов Цельсия.

По этой причине бетонные конструкции имеют соответствующее покрытие. Проблема ожидается только после разрушения бетонного покрытия. Но в неожиданных местах с недостаточным укрытием происходит повреждение арматуры, что приводит к повреждению и разрушению.

Подробнее: огнестойкий бетон

2. Влага в бетоне при сильном огне

Воздействие огня первоначально приводит к испарению воды, присутствующей в порах и конструкциях бетона.Это либо свободная вода, либо физически связанная вода. Если проницаемость меньше, тепло рассеяния не может передаваться, что увеличивает давление пара в порах.

По мере увеличения давления пара начинают возникать трещины, приводящие к взрывному растрескиванию. Это взрывное растрескивание может произойти через несколько минут, а заявленные скорости составляют до 3 мм / мин для бетона с нормальным заполнителем и до 8 мм / мин для бетона с легким заполнителем.

Подробнее: Взрывное растрескивание элементов бетонных конструкций во время пожара

Возможны другие виды отслаивания, такие как локальное отслаивание и отслаивание (постепенное уменьшение поперечного сечения), которые наблюдались при пожарах целлюлозы, но взрывное отслаивание является основным, особенно при пожаре углеводородов.

3. Прочность бетона при сильном пожаре

Как уже упоминалось при воздействии огня на бетон, значение прочности снижается при быстром нарастании огня. Повышение температуры отрицательно сказывается на заполнителях и гидратах цемента. В экстремальных условиях, таких как углеводородный пожар, происходит полное разрушение заполнителей и гидратов цемента.

Характеристики бетона при пожаре углеводородов

На характеристики бетона при углеводородном пожаре влияют следующие факторы:

1. Скорость повышения температуры бетона
2. влажность бетона
3. Проницаемость бетона

Эффект углеводородов:

1. Большое количество сколов
2. Потеря бетонного сечения
3. Потеря прочности
4. Образование трещин

Подробнее:

Показатели огнестойкости бетонных и каменных элементов конструкций

Системы пожарной безопасности и защиты имущества зданий

Противопожарная защита многоэтажных домов

Требования к огнестойким зданиям

Оценка повреждений зданий от пожара

.

Почему бетон огнестойкий?

Учитывая все обстоятельства, бетон является многообещающим для домов будущего. В настоящее время около 17% новых домов, построенных в США, имеют бетонный каркас [источник: Международная ассоциация сертифицированных домашних инспекторов]. По словам Омара Гарсии, президента SOGA Construction в Вашингтоне, округ Колумбия, дом из бетона прослужит намного дольше, чем дом с деревянным каркасом.

«Вероятно, в U будет намного больше домов из бетона.S., если бы их строительство не было таким дорогим », — говорит он. Портлендская цементная ассоциация, торговая группа национальной бетонной промышленности, оценивает стоимость нового дома, построенного с использованием изоляционных бетонных форм (наиболее распространенный тип цементного строительства) стоит на 4-7% больше, чем аналогичный дом с деревянным каркасом.

Объявление

«Когда вы обрамляете бетонный каркас, цена значительно увеличивается из-за стоимости материала», — говорит Гарсия. «Но реальное увеличение происходит, когда вы учитываете дополнительные часы труда на установку стальной арматуры, формовку и заливку бетона.«

Однако с бетонным домом вы действительно получаете экономию в виде меньших счетов за отопление и охлаждение и меньших полисов страхования жилья.

«Учитывая, насколько древесина уязвима для гниения, пожара и заражения термитами, удивительно, как долго древесина оставалась основным конструкционным материалом домов», — говорит Гарсия. «Если стоимость строительства дома из бетона продолжит снижаться, вполне логично, что потребители воспримут его как предпочтительный материал.«

Кажется вероятным, что со временем бетон, вероятно, потеряет свой имидж второстепенного строительного материала. Нельзя отрицать его долговечность, и немногие материалы могут сравниться с его невероятной огнестойкостью. Возможно, бетону просто нужна хорошая PR-кампания, чтобы поставить его в один ряд с такими популярными материалами, как дерево, камень и мрамор.

.

Ядерный кризис в Японии: завод на Фукусиме будет закопан в бетон после утечки радиации

100-летняя битва за безопасность Фукусимы: мрачный прогноз, когда храбрые рабочие ожидают «смерти в течение нескольких недель»

By Daily Mail Reporter
Обновлено: 16 : 03 BST, 3 мая 2011 г.

• Рабочие предупредили, что им предстоит 100-летняя битва за безопасность топливных стержней
• Ожидается, что те, кто борется за прекращение ядерного расплавления, умрут через несколько недель
• Американского рекрутера попросили нанять техников в помощь
• Самый большой в мире бетононасос доставляется самолетом из США.С. для оказания помощи
• Зона эвакуации Беженцы не смогут вернуться домой в течение нескольких месяцев, признает японский министр
• Совместное японско-американское соглашение. миссия извлекает тела из моря
• Человек, арестованный после того, как автомобиль врезался в ворота пораженной АЭС
• TEPCO опубликовал видео, показывающее повреждения внутри блока 4 Фукусимы

Эксперт-ядерщик предупредил, что топливные стержни в пострадавшей Японии могут быть за 100 лет. АЭС Фукусима безопасны.

Доктор Джон Прайс, бывший член отдела политики безопасности Национальной ядерной корпорации Великобритании, сказал, что утечки радиации будут продолжаться, и может пройти от 50 до 100 лет, прежде чем ядерные топливные стержни достаточно охладятся, чтобы их можно было удалить.

Предупреждение сделано в связи с тем, что мать одного из рабочих, которые борются за прекращение аварии на АЭС Фукусима, заявила сегодня, что все они ожидают смерти от лучевой болезни «в течение нескольких недель».

Смертельная битва: «Фукусима-50» ожидает гибели в течение нескольких недель, так как они работают в опасно высокой радиации, пытаясь снизить температуру разрушенных реакторов на атомной станции, свежие изображения которых были опубликованы сегодня

Подкрепления: А U.Рекрутинговая фирма S. собирает команду, чтобы прилететь в Японию и помочь в борьбе.

Согласно ABC News, доктор Прайс сказал: «Когда вода вытекает, вы продолжаете вливать воду, поэтому эта утечка будет длиться вечно.

‘Должен быть какой-то способ справиться с этим. В настоящее время вода подключается в туннелях и ямах с бетонным покрытием, и вопрос в том, смогут ли они перекачать ее обратно.

«Последнее, что нужно будет закрыть реакторы и удалить топливо, а это от 50 до 100 лет.

«Это означает, что рабочих и объект придется строго контролировать в течение очень длительного периода времени».

Все так называемые «Фукусима 50» постоянно подвергаются опасно высоким уровням радиоактивности, пытаясь восстановить жизненно важные системы охлаждения после землетрясения и цунами 11 марта.

И слезно разговаривает через переводчика по телефону, мать одного человека. 32-летний работник сказал Fox News: «Мой сын и его коллеги подробно обсудили это и взяли на себя обязательство умереть, если это необходимо для спасения нации.

«Он сказал мне, что они согласились, что все они, вероятно, умрут от лучевой болезни в краткосрочной перспективе или от рака в долгосрочной перспективе».

«Они пришли к выводу, что некоторые из них неизбежно умрут в течение недель или месяцев. Они знают, что невозможно избежать смертельных доз радиации ».

Женщина говорила в сети на условиях анонимности, потому что руководство попросило рабочих завода не общаться со СМИ и не делиться подробностями с членами семьи, чтобы свести к минимуму панику.

Разрушено внутри: это изображение, взятое из видео, снятого TEPCO 24 марта, которое вы можете посмотреть ниже, показывает повреждение четвертого реактора на АЭС Фукусима

Над головой: видео, снятое с помощью камеры прикрепленный к крану, показывает пар и дым, выходящие из блока 4, когда вода распыляется для его охлаждения.

Выяснилось, что США готовят команду ядерщиков вылететь на пораженную станцию.

Американская кадровая компания Bartlett Nuclear со штаб-квартирой в Массачусетсе ищет квалифицированных работников с действующим паспортом и семью, готовую позволить им работать в высокорадиоактивной зоне.

Волонтеры будут вознаграждены «зарплатой выше среднего» за помощь в преодолении кризиса, и подтвержденные компанией работники уже подписались. Ожидается, что группа из менее 10 человек отправится первым рейсом, а остальные присоединятся позже.

Предполагается, что они проработают там не менее месяца, и им обещано все оборудование, необходимое для их работы и защиты их здоровья.

К компании обратились субподрядчики General Electric-Hitachi U.С. атомная станция. GE разработала реакторы на Фукусиме.

Премьер-министр Японии Наото Кан говорит, что он готов к долгой битве за контроль над АЭС Фукусима, но эксперты говорят, что это может занять до 100 лет.

ЯПОНИЯ ИЩЕТ СВОЙ КРАСНЫЙ АДАРЕН

Мысль о группе ядерной энергетики США Эксперты, прибывшие на завод в Фукусиме, чтобы спасти положение, вспоминают подвиги героического американского пожарного Реда Адаира.

Пол «Ред» Адэр сделал себе имя в чрезвычайно опасной области тушения и закрытия пылающих нефтяных скважин после аварий.

Родился в Хьюстоне, штат Техас, начал бороться с пожарами на нефтяных скважинах после того, как вернулся со службы в качестве специалиста по обезвреживанию бомб во время Второй мировой войны.

Он основал Red Adair Co. в 1959 году и за долгую и впечатляющую карьеру боролся с более чем 2000 нефтяных пожаров как на суше, так и на море.

Он приобрел известность на мировой арене в 1962 году, потушив 450-футовый огненный столб на газовом месторождении Гасси Туил в Алжирской Сахаре, получивший прозвище «Зажигалка дьявола», который горел уже пять месяцев.Фильм Джона Уэйна «Адские кошки» основан на этом инциденте.

Таков был его опыт. Адэр дожил до преклонного возраста 89 лет и скончался в 2004 году. Он ушел на пенсию в 1993 году, и его компания, после того как дважды сменила владельца, была куплена Halliburton 9 апреля 2010 года.

Хотя не ожидается, что рабочие будут контактировать с самыми высокими уровнями радиации, они все равно будут работать в гораздо более опасных условиях, чем обычно.

Ситуация, с которой они сталкиваются, показывает откровение о том, что тела тысяч жертв не были собраны из-за опасений высоких уровней радиации.

Источники в полиции сообщили, что тела в пределах 12-мильной зоны эвакуации вокруг разрушенной атомной электростанции «Фукусима-дайити» «подверглись воздействию высоких уровней радиации после смерти».

Это следует за обнаружением тела в воскресенье в Окуме, всего в трех милях от электростанции, которое показало повышенный уровень радиации.

Хотя компания TEPCO признала, что поначалу не торопились просить о помощи в преодолении ядерного кризиса, сейчас к нам прибывают эксперты со всего мира.

Французский ядерный гигант Areva, поставлявший топливо для станции, помогает выяснить, как избавиться от загрязненной воды, а американские ядерные эксперты присоединяются к японским экспертам в группе по ликвидации последствий катастрофы.

Чтобы справиться с более широким кризисом, вызванным цунами и землетрясением, войска США присоединятся к японским коллегам в совместной оперативной группе по поиску мертвых.

Министерство обороны Японии заявило, что с пятницы два военных будут искать тела с воздуха с использованием 120 самолетов, 65 кораблей и 24000 человек в рамках трехдневного обыска на северо-восточном побережье, где были разрушены дома, брошены корабли. и другие разбитые машины остаются разбросанными по пустошам.

«Основное внимание будет уделено береговой линии, устьям рек и участкам суши, все еще затопленным морской водой», — сообщил AFP японский чиновник.

Международная помощь: США направляют самолеты, корабли и персонал в составе совместных сил с Японией для поиска по воздуху отдаленных зон бедствия на предмет обнаружения тел

Совместная американо-японская оперативная группа развернула 120 самолетов, 65 кораблей и 24000 человек в рамках трехдневного поиска на северо-восточном побережье

Поставка: A U.Военная баржа S. с чистой водой (слева) буксируется буксиром Сил обороны Японии к причалу у блока № 1 Фукусимы

На данный момент подтверждено, что погибли 11 500 человек. Из них идентифицировано более 9000 человек. Еще 16 400 пропали без вести, и многие из них могут никогда не быть найдены.

Тем не менее, ситуация на пораженной атомной электростанции в Фукишиме продолжает доминировать в повестке дня, и японское агентство по ядерной безопасности приказало провести обзор последних измерений радиации, проведенных в пробах воздуха, морской воды и грунтовых вод.

Коммунальное предприятие, которое управляет АЭС в Фукусиме, неоднократно было вынуждено отказаться от многих своих аналитических данных, подпитывая опасения по поводу рисков для здоровья и неуверенность в способности компании эффективно реагировать на кризис.

Среди поставленных под сомнение измерений было одно, проведенное в четверг, которое, по словам TEPCO, показало, что подземные воды под одним из реакторов содержат концентрации йода, которые в 10 000 раз превышают правительственный стандарт для станции, сообщил представитель агентства безопасности Хидехико Нишияма.

Не к месту: рыбацкая лодка стоит посреди дороги, выброшенная на берег цунами в Исиномаки

Поиск тел: японские пожарные роются в завалах и глубокой воде в затопленном районе Исиномаки

Логистические проблемы: Пожарные должны исследовать то, что они могут видеть, а что нет, поскольку большая часть территории все еще находится под водой

«Мы подозреваем их изотопный анализ, и мы будем ждать новых результатов», — сказал Нишияма, добавив, что агентство считает, что цифры могут быть слишком высокими.

Компания TEPCO признала, что в компьютерной программе, используемой для анализа данных, вероятно, есть ошибка, и что последние цифры могут быть неточными. Они указали, что они, вероятно, слишком высоки, но также сказали, что цифры могут быть правильными, несмотря на сбой.

Агентство по ядерной и промышленной безопасности высказало предположение, что в конечном итоге может быть заказан полный обзор всех радиационных данных, собранных после цунами.

Хотя размер недавних утечек в настоящее время неясен, похоже, что радиация все еще выходит с завода, что подчеркивает неспособность TEPCO взять ее под контроль.

Один британский эксперт-ядерщик предупредил, что на обеспечение безопасности плавления топливных стержней на станции может потребоваться столетие.

Суровая поездка: выживший проезжает через разрушенный район Сендай в префектуре Мияги на севере Японии

Обширная задача: тысячи японских и американских солдат будут интенсивно искать по воздуху и по морю через Ишиномаки

Доктор Джон Прайс , бывший сотрудник отдела политики безопасности Национальной ядерной корпорации Великобритании, сказал, что не видит конца процессу обливания стержней водой с целью их охлаждения.

«По мере того, как вода вытекает, вы продолжаете вливать воду, поэтому эта утечка будет длиться вечно», — сказал доктор Прайс ABC News в Австралии.

‘Должен быть какой-то способ справиться с этим. В настоящее время вода подключается в туннелях и ямах с бетонным покрытием, и вопрос в том, смогут ли они перекачать ее обратно.

«Последнее, что нужно будет закрыть реакторы и удалить топливо, а это от 50 до 100 лет.

‘Это означает, что рабочих и объект придется строго контролировать в течение очень длительного периода времени.’

Чтобы справиться с кризисом, TEPCO все чаще обращалась за международной помощью в своей тяжелой битве, и, среди прочего, Япония заказала из США гигантские насосы для распыления воды на реакторы.

Большая помощь: самый большой в мире бетононасос направляется на завод Фукусима для распыления воды на плавильные стержни

Массовая операция: Насос был загружен на самолет Антонов 124, самый большой грузовой самолет в мире

.

Огненный смерч — WorldAtlas

Джеффри Мигиро, 20 августа 2018, Окружающая среда

Огненные вихри обычно достигают высоты 164 футов.

Огненный смерч, также известный как огненный вихрь, огненный смерч или огненный смерч, представляет собой вихрь, состоящий из пепла или пламени. Огненные смерчи начинаются с вихря дыма или ветра.Обычно они возникают, когда турбулентный ветер сочетается с увеличивающимся нагревом от огня, чтобы создать вращающийся вихрь воздуха. Затем водоворот расширяется в вихрь, похожий на торнадо, который всасывает горючие газы и горящие обломки.

Несмотря на то, что огненный вихрь неофициально известен как огненное облако, его не часто классифицируют как торнадо, поскольку его вихрь не всегда простирается от основания облака до земли.Огненные вихри не являются классическими торнадо, поскольку их завихренность возникает из-за подъема, вызванного температурой, и поверхностных ветров, а не из-за торнадо-мезоциклона в воздухе. Мезоциклон — это воздушный вихрь, который создается во время конвективной бури. Поднимающийся воздух вращается вокруг вертикальной оси в том же направлении, что и системы низкого давления в указанном полушарии.

Формирование огненных смерчей

Огненный смерч состоит из вращающихся воздушных карманов и горящего ядра.Температура огненного вихря может достигать максимум около 1090 ° C. Они создаются, когда огненная буря или лесной пожар формируют свою ветровую систему, которая превращается в огненный вихрь, в результате чего ядро ​​огненного надгробия выглядит тонким и высоким.

Лесные пожары вызывают большинство наиболее значительных огненных вихрей. Эти огненные смерчи возникают, когда лесной пожар сходится с теплым восходящим потоком воздуха. Лесной пожар может вызвать множество огненных вихрей различной продолжительности, размера и интенсивности.Огненные водовороты обычно имеют ширину несколько футов и могут достигать высоты около 164 футов. Вихревые ветры некоторых огненных смерчей вращаются со скоростью примерно 99 миль в час и достигают максимальной высоты примерно 3280 футов при сохранении более двадцати минут.

Последствия огненного смерча

Firenados очень опасны и могут вызвать много разрушений за короткий промежуток времени, потому что они быстро движутся и имеют высокую температуру.Они могут выкорчевывать высокие деревья и здания. Огненные вихри помогают пожарным определить способность лесного пожара распространяться или даже начать новый пожар, поскольку они могут нести горящую кору деревьев. Горящие обломки могут быть унесены сильным ветром от лесного пожара в другие места.

Примеры огненных смерчей

Многочисленные огненные смерчи возникли после удара молнии в хранилище Union Oil Company 7 апреля 1926 года в Сан-Луис-Обиспо, штат Калифорния, в результате чего два человека погибли и были серьезно повреждены конструкции.Огненная буря длилась более пяти дней, образуя многочисленные огненные огни. В результате инцидента образовались большие водовороты, которые унесли горящие обломки на расстояние около 5 миль.

Другим примером опасного огненного торнадо была гроза суперячейки, которая была создана огненным облаком, связанным с сильным лесным пожаром 18 января 2003 года в Канберре, Австралия.Гроза привела к появлению огромного огненного шара, который по шкале Fujita был оценен как EF3. Firenado и связанный с ним лесной пожар убили четыре человека и ранили 492 человека.

.