Каталог "Пожарная безопасность"-2022

вЗРывОЗАщИщеннОе ОбОРуДОвАнИе. ОгнеЗАщИтныемАтеРИАЛы, ПОкРытИя И РАбОты СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ КАТАЛОГ ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ | 2022 www.secuteck.ru 56 4 РАЗДеЛ И зучение результатов пожаров явно свидетельствует о том, что в некото- рых случаях разрушение конструкций происходит по причине оголения арматур- ного каркаса вследствие взрывообразного разрушения бетона (рис. 1 и 2). При взрывообразном (хрупком) разруше- нии защитного слоя железобетонной кон- струкции бетон со стороны огневого воздей- ствия внезапно и быстро (уже через 5–10 минут) разрушается, что сопровожда- ется следующими явлениями: n звуковые эффекты (треск, хлопки, взрывы); n отрыв и разлет на расстояние от несколь- ких сантиметров до 10–20 м осколков (ле- щадок), которые имеют размер от 1 кв. см до 0,5–1 кв. м и толщину от 1 мм до 5 см. В результате это приводит к быстрому уменьшению толщины защитного слоя бе- тона, преждевременному прогреву арматур- ного каркаса и резкому снижению несущей способности конструкции. Факторы, влияющие на разрушение Некоторые специалисты связывают взры- вообразное разрушение с тремя возмож- ными причинами: 1. Разрушение по причине нарастания дав- ления в порах из-за наличия в них влаги. 2. Термический стресс, который может происходить даже без наличия влаги в бе- тоне, но при сочетании огромных внутрен- них напряжений именно в защитном слое бетона из-за приложенной нагрузки с высо- кой скоростью падения физических харак- теристик бетона при прогреве конструкции. 3. Комбинированное воздействие давле- ния в порах и возникновения зон термиче- ского стресса. Рассмотрим эти факторы по отдельности. Физическая влажность железобетонной конструкции Во время огневого воздействия вода рас- сматривается как вещество, пытающееся "выйти" в основномв сторону, противополож- ную стороне огневого воздействия, то есть внутрь бетона. Стоит учесть, что в очень ма- леньких капиллярах (с радиусом около 0,08мкм) сдавлением15 атмтемпература ки- пения воды составляет около 200 °С и, наобо- рот, закипание воды создает высокое давле- ние. При этом нужно принимать во внимание одновременноерезкоепадениепрочностибе- тона на сжатие и растяжение при нагреве. Такимобразом, созданиедавления в порах до 1,5–3 атмявляется типовымявлениеми также приводит к разрушениютеряющегопрочность при огневом воздействии бетона. Химически связанная вода При нагревании сначала испаряется сво- бодная капиллярная вода, а затем химиче- ски связанная, которая начинает испа- ряться при 105 °С. Процесс завершается примерно при 800 °С. Некоторые исследо- вания показывают, что потери химически связанной воды при нагревании бетона могут составить до 2,3% от веса бетонных образцов. градиент температур цементного камня и заполнителей При температурах около 500 °С резко воз- растают объемные деформации гранита и песчаника. В то же время объемные деформации цементного камня достигают максимума при температурах около 300 °С, потом они уменьшаются, а при 500 °С на- блюдается сокращение объема. Использование бетонов с низкой пористостью Высоконаполненные, так называемые тяже- лые бетоны применяются в строительстве, например, подземных сооружений, тоннелей и высотных зданий. Для них характерно от- сутствие достаточного количества капилля- ров и пор (микропустот или макропустот) в структуре материала. Добавление 1 кг поли- пропиленовоймикрофибрына 1 куб. мбетона увеличивает количество возникающих при на- греве пор в бетоне на 700–800 млн штук. Повышенные нагрузки Приложенные к железобетонной конструк- ции повышенные нагрузки приводят к обра- зованию стресс-зон внутри матрицы именно защитного слоя бетона (как сжатых, так и растянутых зон), даже без наличия влаги в этих областях защитного слоя. Есть мнение, что повышение приложенной нагрузки к кон- струкции иногда даже вреднее для развития взрывообразного разрушения бетона, не- жели увеличение влажности конструкции. Технологии для повышения стойкости бетонов Рекомендации по повышению стойкости бетонов ко взрывообразному разрушению предложены многими специалистами в на- учных трудах, но фактически собраны в Тех- ническом коде устоявшейся практики EN1992-1-2:2004 (IDT) (Еврокод 2. Проектиро- вание железобетонных конструкций. Часть 1–2. Общие правила определения огнестой- кости), принятом 8 июля 2004 г. Европей- ским комитетом по стандартизации CEN. Один из методов, подтвержденнный мно- жеством проведенных огневых испытаний и выполненных научных работ, – добавление полипропиленовой микрофибры в количе- стве 1–2 кг/куб. м бетона, что предотвра- щает его взрывообразное разрушение. В 2015–2019 гг. во ВНИИПО МЧС России была проведена серия испытаний железобе- тонных конструкций из высокопрочного бе- тона В45 (блоки тоннельной обделки, плиты перекрытий, малые плиты), в том числе часть из них по программе Минстроя России под руководством специалистов ВНИИПО МЧС России и НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, с добав- лениемв него 1 кг фибры на 1 куб. м. Во всех отчетах об огневых испытаниях в разделе 9 "Основные результаты испытаний" ("Харак- терные особенности поведения опытных об- разцов в процессе проведения испытаний, а также результаты визуального осмотра") указано: "Разрушения защитного слоя бетона с нижней (обогреваемой) стороны опыт- ных образцов не зафиксировано". Фактически, не повышая огнестойкость бетона, фибра позволяет ему "отработать" при пожаре так, как запроектировал кон- структор: в течение определенного времени защитный слой бетона не разрушается, ар- матурный каркас не подвергается сверхнор- Огнестойкость железобетонных сооружений с добавлением полипропиленовой микрофибры Прогрев железобетонных конструкций при огневом воздействии может сопровождаться утратой конструктивной целостности как самими конструкциями, так и в целом зданиями и сооружениями, вплоть до прогрессирующего разрушения, либо конструкции могут потерять способность выполнять свое функциональное назначение. В связи с этим вопрос повышения стойкости железобетонных конструкций к огневому воздействию и взрывообразному (хрупкому) разрушению становится все более актуальным СеРгей АнтОнОв Генеральный директор ООО "ПРОЗАСК" s Рис. 1. Атланта, США, 2017 г. Автомобильная эстакада. Обрушение секции эстакады произошло через 40 минут после начала пожара