Какие бетоны подвержены взрывообразному разрушению
Бетоны в зависимости от их средней плотности различаются на:
- особо тяжёлые (плотность свыше 2500 кг/м³);
- тяжёлые (2200-2500 кг/м³);
- облегченные (1800-2200 кг/м³);
- легкие (500-1800 кг/м³);
- особо лёгкие (менее 500 кг/м³).
Строительные конструкции из тяжелых бетонов (именно их применяют при изготовлении несущих железобетонных строительных конструкций – плит перекрытий и покрытий, ферм, арок, балок и колонн), имеющие повышенную влажность (более 5 %), в большей степени подвержены хрупкому взрывообразному разрушению от воздействия огня. Такое разрушение материала может быстро привести к потере несущей способности конструкции и поэтому является наиболее опасным.
Это явление подразумевает отрыв от поверхности конструкции и разлет кусков бетона различной неправильной формы и размеров на расстояния до нескольких десятков метров. Чем плотнее бетон, тем ниже его паропроницаемость, больше микропор, тем он более склонен к возникновению такого явления, несмотря на более высокую прочность (возникающее избыточное давление пара вследствие процесса теплопереноса приводит к стремительному разрушению структуры материала).
При нагреве материала до температуры 100°С влага, содержащаяся в порах, претерпевает температурное расширение, что увеличивает давление на стенки пор, вызывает увеличение внутренних напряжений в материале и снижает его прочность. Дальнейший нагрев материала приводит к переходу воды, содержащейся в порах, в парообразное состояние. При этом сначала часть влаги испаряется с обогреваемой поверхности материала, оставшаяся влага постепенно перемещается вглубь материала под влиянием процесса теплопереноса, что приводит к быстрому росту давления в порах материала. Поскольку давление пара действует во все стороны одинаково, часть пара под его влиянием фильтруется наружу в сторону обогреваемой поверхности. Другая часть пара под действием давления из зоны испарения перемещается по глубине материала, где конденсируется в более холодных его слоях, образуя «зону повышенного влагосодержания».
Пусть железобетонные строительные конструкции и обладают довольно высокими значениями пределов огнестойкости (R90-R180), тем не менее явление хрупкого взрывообразного разрушения при воздействии высоких температур является их существенным недостатком для тяжелых бетонов.
Легкие и ячеистые бетоны с объемной массой ниже 1200 кг/м3 не склонны к взрывообразному разрушению (влага в виде пара не испытывает затруднений проходить через структуру материала при воздействии высокой температуры из-за высокой паропроницаемости материала).
В целях предотвращения взрывообразного разрушения бетона при воздействии высоких температур существуют следующие рекомендации:
• не применять бетоны с плотной структурой в помещениях с повышенной влажностью;
• устанавливать противооткольную сетку;
• предусматривать огнезащиту конструкции.
