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, м33;

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, м33.

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, м33

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, м33;

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 W 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 = Пρw1, (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: 70;