Общая оценка возможности хрупкого разрушения бетона при пожаре
9.7 Общая расчетная оценка возможности хрупкого разрушения бетона при пожаре может быть произведена только на стадии разработки и подбора его состава, при известных сырьевых вещественных компонентах.
Возможность хрупкого разрушения бетона при пожаре для бетонов нормального твердения оценивается по величине критерия хрупкого разрушения F,который определяется по формуле
| (9.1) |
где а - коэффициент пропорциональности, равный 1,16 · 10-2 Вт·м5/2/кг;
α bt - коэффициент линейной температурной деформации бетона, 1/град;
Ebt - модуль упругости нагретого бетона, Мн/м2 (1 МН/м2 = 1 МПа = 10 кгс/см2);
ρ - плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3;
К΄1- коэффициент псевдоинтенсивности напряжений неоднородного материала, Мн·м-3/2;
П - общая пористость, м3/м3;
λ - коэффициент теплопроводности бетона, Вт/(м·град), определяют по формулам (6.2), (6.3), (6.4) для температуры бетона 200оС;
W э - объемная эксплуатационная влажность бетона, м3/м3.
Значения коэффициентов а bt , Е bt и λопределяют по табл. 9.1-9.3 для средней температуры бетона 200-300°С.
Коэффициент линейной температурной деформации α bt бетона нормального твердения в зависимости от вида и содержания в нем крупного заполнителя приведен в табл. 9.1.
Таблица 9.1
| Вид заполнителя | Значения αbt ·106, 1/град | ||||
| Содержание крупного заполнителя в бетоне, % | |||||
| 40 | 60 | 80 | |||
| Природный песок и гранитный щебень | 9,2 | 9,3 | 9,5 | ||
| Природный песок и известняковый щебень | 6,2 | 5,2 | 4,4 | ||
| Известняковый песок и щебень | 4,7 | 4,3 | 4 | ||
| Природный песок и крупный керамзитовый заполнитель | 8 | 7,6 | 7,2 | ||
| Примечание: Для бетона тепловлажностной обработки значения α bt увеличиваются в 1,1 раза.
| |||||
Модуль упругости нагретого до 200-300 °С бетона в зависимости от проектного класса бетона на сжатие приведен в табл. 9.2.
Таблица 9.2
| Бетон | Значения Ebt ·10-4, Мн/м2 в зависимости от класса бетона | |||||||
| В7,5 | В15 | В22,5 | В30 | В40 | В45 | В55 | В60 | |
| Тяжелый | 1 | 1,4 | 1,7 | 2 | 2,2 | 2,3 | 2,3 | 2,4 |
| На пористых заполнителях с плотностью, кг/м3: | ||||||||
| 1,4 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | - | - | - | - | - |
| 1,8 | 0,7 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | - | - | - | - |
| 2,2 | - | 1,1 | 1,3 | 1,4 | - | - | - | - |
| Примечание Для бетона тепловлажностной обработки при атмосферном давлении значения Е bt умножаются на 0,9, а для бетона автоклавной обработки - на 0,77. | ||||||||
Коэффициент теплопроводности бетона λ для средней температуры 200-300°С в зависимости от вида и содержания крупного заполнителя приведен в табл. 9.3.
Таблица 9.3
| Вид заполнителя | Значения λ, Вт/(м · град) | |
| Содержание крупного заполнителя в бетоне, % | ||
| 40 | 60 | |
| Природный песок и гранитный щебень | 1,9 | 2,3 |
| Природный песок и известняковый щебень | 1,3 | 2 |
| Известняковый песок и щебень | 0,9 | 1,4 |
| Природный песок и крупный керамзитовый заполнитель | 0,4 | 0,3 |
Общая пористость П бетона с плотным заполнителем в зависимости от В/Ц и расхода цемента Ц приведена в табл. 9.4.
|
|
|
Таблица 9.4
| Водоцементное отношение (В/Ц) | Значение П, м3/м3 | ||
| Расход цемента (Ц), кг/м3 | |||
| 300 | 400 | 500 | |
| 0,3 | 0,07 | 0,1 | 0,12 |
| 0,5 | 0,09 | 0,12 | .0,15 |
| 0,7 | 0,16 | 0,20 | 0,25 |
Общую пористость бетона с плотным заполнителем П можно определить по формулам
для В/Ц ≥ 0,4
| П = Ц(В/Ц - 0,2)·10-3 | (9.2) |
для В/Ц < 0,4
| П = В/ЦЦ ∙ 0,8∙10-3 | (9.3) |
Для бетона спористым заполнителем общая пористость П΄ увеличивается на величину пористости заполнителя П3, умноженную на относительное объемное содержание заполнителя в бетоне V3, т.е. в этом случае
| П΄ = П + V 3 П3. | (9.4) |
где П′ - общая пористость бетона с пористым заполнителем;
V3 - относительное объемное содержание заполнителя в бетоне;
П3 - общая пористость заполнителя.
Коэффициент псевдоинтенсивности напряжений К΄ 1 для бетона на портландцементе принимают по данным табл. 9.5 в зависимости от вида и количества заполнителей.
Таблица 9.5
| Вид заполнителей | Количество крупного заполнителя, % | Значения К΄1для бетонов нормального твердения, Мн·м-3/2 | ||
| Природный песок и гранитный щебень | 50 и более 20 и менее | 0,53 0,42 | ||
| Природный песок и керамзитовый заполнитель | 0,31 | |||
| Природный песок и известняковый щебень
| 50 и более | 0,44 | ||
| 20 и менее | 0,35 | |||
| Примечания 1. В таблице приведены значения К΄ 1 для бетонов с наибольшей крупностью заполнителя 10 мм. При крупности заполнителя более 10 мм значения К΄ 1 следует умножать на 1,14. 2. Приведены данные для бетона нормального твердения. Для бетона тепловлажностной обработки значения К΄ 1 следует уменьшать в 1,4 раза. 3. Значения К΄ 1 для составов с расходом заполнителя менее 50% и более 20%принимаются по линейной интерполяции. | ||||
Эксплуатационная объемная влажность бетона W э с плотными заполнителями определяется как его средняя равновесная влажность по формуле
| W э = Wb ρ·10-3, | (9.6) |
где W b - равновесная влажность бетона по массе, кг/кг;
ρ - плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3.
Влажность бетона по массе W b принимается по табл. 9.6 в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха φ, при которой будет эксплуатироваться рассматриваемая конструкция, и от расхода цемента.
|
|
|
Таблица 9.6
| Расход цемента на 1 м3 бетона, кг | Весовая влажность бетона W b · 102, кг/кг | |||
| Относительная расчетная влажность воздуха φ, % | ||||
| 15 | 25 | 50 | 73 | |
| 200 | 0,5 | 0,6 | 0,9 | 1,2 |
| 300 | 0,9 | 1 | 1,3 | 2,5 |
| 400 | 1,2 | 1,5 | 2,1 | 3,0 |
| 500 | 1,5 | 2 | 2,7 | 3,8 |
| 700 | 2,1 | 3 | 3,9 | 5,4 |
| Примечание Промежуточные значения W в принимаются по линейной интерполяции. | ||||
При применении пористых заполнителей влажность бетона следует увеличить на величину
| W эз = V3 Wb 3 ρ·10-3, | (9.7) |
где W эз - часть эксплуатационной объемной влажности бетона, обусловленная наличием в нем крупного пористого заполнителя, м3/м3;
V3 - относительный объем пористого заполнителя в бетоне;
ρ - плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3;
Wb 3 - равновесная влажность заполнителей по массе, кг/кг.
Для керамзита среднюю равновесную влажность Wbз по массе можно принимать по табл. 9.7 в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха φ помещения, где будут эксплуатироваться бетонные или железобетонные конструкции.
Таблица 9.7
| Относительная расчетная влажность воздуха φ, % | Равновесная влажность керамзита Wbз, кг/кг |
| 15 | 0,006 |
| 25 | 0,0075 |
| 50 | 0,012 |
| 75 | 0,015 |
| 100 | 0,028 |
Относительная расчетная влажность воздуха φ в помещениях жилых зданий может приниматься равной 75 %.
Относительная расчетная влажность воздуха в помещениях промышленных зданий принимается в зависимости от влажности воздуха в помещении по таблице 9.8.
Таблица 9.8
| Влажность воздуха в помещении, % | Относительная расчетная влажность воздуха в помещениях промышленных зданий φ, % |
| 60-90 | 75 |
| 30-60 | 45 |
| 10-30 | 15 |
При эксплуатации железобетонных конструкций во влажных условиях или в первый месяц влажного твердения бетона, когда все поры и капилляры заполнены водой, максимальная равновесная влажность бетона определяется по формуле
| Wb,max = Пρw/ρ1, | (9.8) |
где П - пористость бетона;
ρw - плотность воды, равная 1000 кг/м3;
ρ1 - плотность бетона естественной влажности.
Наибольшую влажность бетон имеет непосредственно после изготовления железобетонной конструкции, затем он высыхает. Поэтому необходимо рассматривать возможность хрупкого разрушения бетона при пожаре как во время строительства, так и в период пуска объекта в эксплуатацию, а также при эксплуатации сооружения в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха.
По значению величины критерия F устанавливают возможность хрупкого разрушения бетона при пожаре.
При F ≤ 4 бетон не будет разрушаться. Никаких дополнительных проверок или мероприятий по защите конструкций из него не требуется.
При 4 < F < 6 бетон может разрушаться в конструкциях, имеющих напряжения сжатия от длительной нормативной нагрузки в крайнем сжатом волокне бетона или в элементах толщиной менее 4 см. Необходима дальнейшая проверка возможности хрупкого разрушения бетона в конструкции в соответствии с п. 9.9.
При F ≥ 6 бетон будет разрушаться. Необходимо проведение специальных мероприятий в соответствии с п. 9.13.
9.8 Вывод о возможности хрупкого разрушения бетона при пожаре в ненесущих конструкциях также можно сделать на основании средних величин критической влажности бетонов по массе 
, равной:
- для тяжелого бетона с крупным заполнителем из гранита............. ………… 3 %;
- для тяжелого бетона с крупным заполнителем из карбонатных пород ………. 4 %;
- для легкого конструкционного бетона с крупным пористым заполнителем ... 5 %;
- для тяжелых силикатных бетонов.................................................... ……….…2 %.
Если эксплуатационная влажность бетона Wэ будет меньше критической влажности бетона по массе, умноженной на плотность бетона, т.е. Wэ < ρ·10-3, то бетон не будет хрупко разрушаться.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 311; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!