Бетон горит или нет

Обновлено: 02.05.2024

Недавние горячие споры про модульный дом показывают, что массовом сознании устойчивы некоторые мифы. К примеру, дома из бетона и кирпича не горят, а в деревянном срубе - целебный воздух. Однако это не совсем так.

МИФ: Бетон - один из самых экологически чистых материалов.

На самом деле:

Сегодня производство цемента вносит серьезный вклад в выбросы диоксида углерода в атмосферу. На его долю приходится 8% всех глобальных выбросов парниковых газов. С каждой тонны цемента образуется 900 кг углекислого газа. Цементная индустрия является мощным потребителем электроэнергии, получаемой за счет сжигания ископаемого топлива.
Кроме того, покрытие мегаполисов асфальтом и бетоном подогревают "городскую температуру". Бетон, покрывая тротуары и значительные горизонтальные пространства, увеличивает поверхностный ливневой сток, а это ведет к эрозии почв и их деградации.
При производстве бетона и бетонных конструкций поглощается десятая часть мирового промышленного потребления воды.
В составе бетонной смеси могут находится природные радиоактивные вещества радий, цезий, торий. Они не повышают радиоактивный фон в помещении, но влияют на появление в нем газа радона.
Теоретически бетон может быть утилизирован, но его переработка слишком дорогая штука. 17 % мировых свалок являются захоронениями бетонных отходов.

Источник сведений: Отчет Chatham House

Миф 2: В деревянном доме нет вредных летучих соединений

Мы привыкли считать, что деревянный дом - это самое экологически чистое жилище, а во всяких сип-панелях, каркасниках и прочих "прогрессивных технологиях" полно опасного формальдегида и фенола.

В свежем сосновом срубе приятно пахнет смолой и это кажется целебным воздействием. Но оказывается, деревянный дом не такой уж и безобидный. К примеру, формальдегид - это органическое соединение, которое повсеместно присутствует в атмосфере, во многих природных объектах, в том числе в древесине. То есть в деревянном доме формальдегид тоже есть. Да, эмиссия формальдегида из натуральной древесины меньше, чем, к примеру, у композитных материалов, где используется соответствующий клей. Но необходимо суммировать все испарения формальдегида, и свежая древесина может вносить в этот объем значительную долю.

На самом деле

Выделение формальдегида из массива древесины сосны через 6 месяцев кондиционирования образцов в моделированных условиях эксплуатации при насыщенности 2,2 м2/м3, температуре 20, 40°С и газообмене 1 объём/ч составляет 0,15 мг/м3 и 0,165 мг/м3 и превышает ПДК формальдегида для воздуха жилых помещений в 15–17 раз.

Причем, чем выше температура и влажность, тем эмиссия (выброс) формальдегида будет больше. Чтобы уменьшить его воздействие, эксперты предлагают обработать древесину лаком или краской, это "запечатает запах" внутри. Кроме того, необходимо регулярно проветривать квартиру, что должно уменьшить концентрацию формальдегида и других вредных веществ, к примеру, углекислого газа.

МИФ 3: Существуют негорючие дома из камня, кирпича, железобетона

На самом деле , материал может быть и слабогорючий или негорючий. Но дом - это целая конструкция, наполненная множеством предметов: мебелью, отделкой, текстилем, которая как раз горит. При повышении и длительном его воздействии конструкция теряет свою прочность. Нередко даже кирпичные стены трещат и лопаются, разрушается цементный раствор. Но даже если стены и сохранили свою несущую способность, пожар все равно оставляет серьезные последствия.

Поэтому рекомендуют уделять внимание не только негорючим материалам, но системам пожарообнаружения и пожаротушения, чтобы объем и длительность воздействия огня не стала критической.

Почему ценятся дома из кирпича всегда, чуть больше чем из других материалов? Почему строят кирпичные дома, которые дороже, когда можно заказать деревянный или каркасный дом и значительно дешевле. Есть несколько причин, но, пожалуй, одна из самых очевидных – огнестойкость материалов.

Да, кирпичные дома ценятся за то, что материал стен не поддерживает горение, и в случае возгорания внутри помещения есть все шансы быстро потушить огонь или хотя бы успеть выбраться на улицу. Если пожар серьезный, то те секунды, которые выпадают на спасение своей жизни и жизней членов вашей семьи могут быть бесценны.

Огнестойкость кроме всего прочего выражается в способности материалов сохранять свои прочностные характеристики. Часто при эвакуации из горящих зданий одним из важнейших вопросов становится время обрушения кровли и стен. После пожара также важно оценить прочность сохранившейся конструкции и возможность восстановления здания.

Для примера, арболитовые блоки способны сохранять свои прочностные характеристики во время эксплуатации при температурах не более 100 градусов Цельсия. Силикатный кирпич марки М150 при температуре не более 600 градусов Цельсия.

При более высоких температурах у данных материалов происходит потеря прочности, а в последующем начинается процесс разрушения материала. Конечный результат зависит как от значения максимальных температур, под воздействием которых находился материал, так и от длительности их воздействия.

Лидером по огнестойкости среди строительных материалов является клинкерный кирпич, ведь температура его обжига достигает 1200 градусов Цельсия. Во время пожара клинкер способен сохранять свою прочность при температурах до 950 градусов Цельсия, не менее 5,5 часов.

Всем известный газобетон (или газосиликат) начинает терять свою прочность после преодоления порога температур в +400 градусов Цельсия. При указанной температуре газобетон способен продержаться до 4 часов, после чего начинается процесс разрушения.

Самые ужасные показатели среди искусственных камней у полистиролбетона. При температурах выше 70 градусов Цельсия материал начинает разрушаться, так как наполнитель обычно не огнестойкий. В случае если использован более дорогой огнестойкий полистирол, то показатели могут быть лучше, но такие блоки имеют высокую себестоимость и обычно не рентабельны. Кроме того выделяемый полистиролом при высоких температурах букет вредных продуктов горения может за секунды привести к летальному исходу.

Соотношение производимых стеновых стройматериалов: красный- керамика и клинкер; синий - силикатные изделия; фиолетовый - газобетон; желтый - дерево. (Данные 2018 года)

Не зря у наших соседей в развитой Европе самыми безопасными материалами считаются керамический и силикатный кирпич.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

В настоящее время не существует, наверное, ни одной области строительства, где не применялся бы бетон – это самый востребованный материал в строительной индустрии. Бетон обладает несущей способностью, не поддается коррозии, которая разрушает даже сталь. Но самые ценные свойства данного материала – высокая прочность и огнестойкость.

Бетон способен сопротивляться температуре свыше 1000 градусов по °С несколько часов подряд, выдерживает многократное замерзание и оттаивание. Под воздействием длительного интенсивного влияния огня бетон меняет свои свойства, снижаются прочностные характеристики. В зонах повреждения величина влияния огня на бетон определяется термическим анализом.

Определение температуры воздействия

Существует несколько методов определения температурных воздействий на бетонные сооружения после их повреждения.

По звуку

Степенью повреждённой структуры бетона возможно установить температуру огня, методом простукивания:

звук исходящий от бетона имеет высокий тон;
при сильном повреждении этот звук при ударе превращается в глухой.

С помощью ультразвука

Температуру огня возможно определить с помощью ультразвука. При условии, что прочность бетона и время воздействия на него огня известны, вычисляется скорость распространения ультразвука.

По внешнему состоянию

При 200-400 °С наблюдается местное разрушение, при интенсивном нагреве 700-900 °С происходит массивное разрушение. Под воздействием пламени 1000-1200 °С и выше бетон взрывается.

Если на повреждённой бетонной конструкции наблюдаются микротрещины, значит, температура достигала 400 °С; при более высокой температуре появляются макротрещины. Если температура воздействия огня превышала 700 °С, бетонные конструкции разрушаются после резкого увлажнения или охлаждения.

По цвету

Когда уровень теплового излучения достигает 300 °С, его цвет меняется на розовый, при 400-600 °С бетон становится красным, при 900-1000 °С цвет меняется на бледно-серый.

По следам эрозий

Установить температуру огня, воздействующую на бетон, возможно также степенью оплавления и по следам тепловых эрозий:

при 200-400 °С происходит умеренное повреждение, снижается прочность стройматериала;
400-800 °С полностью разрушается конструкция бетона;
800-1600 °С оплавляются неогнеупорные компоненты;
если температура выше 1600 °С оплавляются огнеупорные вещества;
При температурах свыше 1200 °С поверхностный слой бетона начинает трескаться, некоторые вещества начинают плавиться.

Предел и степень огнестойкости

Устройство для измерения свойств бетона

Сопротивление к температурным воздействиям, сохраняя при этом свои прочностные свойства, определяет стойкость бетона. Огнестойкость бетона вычисляется промежутком времени, за который он разрушается до критического состояния.

Бетонные сооружения обладают высоким пределом огнестойкости. Этот параметр зависит от толщины бетона (огнестойкость повышается по мере увеличения толщины строения).

Степень огнеопасности – крайне важный показатель. Нормируется I–V степенями, которые устанавливаются пожарно-технической экспертизой. Сооружения из бетона относятся к I–II степени и соответствуют самым высоким нормативным требованиям огнестойкости.

Таблица 1 – Предел и степень огнестойкости по толщине и времени

Толщина бетона			Предел огнестойкости	Степень огнестойкости
Ж/б плиты	Ж/б балки	Несущие ж/б стены		1,11
80 мм	160 мм	60 мин
100 мм	280 мм	140 мм	90 мин
120 мм	300 мм	160 мм	120 мин
140 мм	400 мм	200 мм	150 мин
155 мм	500 мм	240 мм	180 мин
Ж/б колонны			Предел огнестойкости	1,11
150×150 мм			60 мин
200×200 мм			90 мин
300×300 мм			120 мин
400×400 мм			130 мин
Бетонные перегородки			Предел огнестойкости	1,11
60 мм			45 мин
70 мм			60 мин
90 мм			90 мин

Испытание бетона на огнестойкость

На огнестойкость бетон испытывается имитированием условий реального пожара на модельном устройстве. Во время испытания возможно контролировать огонь и наблюдать, как бетон реагирует на различные изменения. В экспериментальном здании устанавливаются температурные датчики, которые фиксируют внутреннюю и внешнюю температуру строения.

Получаются данные в режиме реального времени, измеряются: временной промежуток, за который здание выдержит максимальную возможную при реальном пожаре температуру; и температура плавления бетона в градусах (также теплопроводность жаростойкого и ячеистого бетона).

Бетон состоит из нескольких веществ, и каждый отдельный компонент плавится при разных условиях. Например:

керамзит – при температуре 1100-1150 °С;
полевые шпаты поддаются огню в 1300-1500 °С;
кремнезем – 1700-1710 °С;
глинозем способен противостоять температурному воздействию до 2000-2050 °С.

Марка огнестойкого бетона

Работа с огнеупорным бетоном марки СБСПЛ-1500

Благодаря своим высоким параметрам жаростойкости и теплопроводимости большой популярностью пользуется ячеистый бетон. Чтобы получить пористый бетон, в производстве к основным компонентам добавляют водород, и в процессе газообразования появляются пузыри.

Ячеистый бетон за счет минимальной плотности обладает большой огнестойкостью: при испытании на перепады температуры через ноль выдерживает до 150 циклов. Один цикл – до 3 лет жизни материала. Ячеистый бетон толщиной 150 мм обладает огнестойкостью 2,5 ч и соответствует требованиям норм строительных материалов.

Он отличается своей высокой жаростойкостью. Благодаря этому качеству, бетон сохраняет свои характеристики под долговременным воздействием высокой температуры.

Области применения

Информация об огнестойкости бетона крайне важна. Она делает возможным оценку жаропрочности бетонных конструкций и проверку соответствия международным требованиям.

Огнестойкий бетон применяется в строительстве и делает возможным реконструкцию сооружений после пожара.

Читайте также: