Как защитить бетон от высокой температуры

Обновлено: 30.04.2024

Превратившийся в пепел деревянный дом, пострадавший от пожара, никого не удивит. Но поразит факт, что стойкие и исключительно прочные бетонные или железобетонные конструкции, изготовленные изначально из негорючих материалов, тоже боятся пламени. И виной тому — вода, которая обычно огню противопоставляется.

Бетон под действием огня

Секрет в том, что вода, входящая в состав бетона, закипает при 250 °С, а это вызывает взрывное отделение кусков бетона.

Когда температура повышается до 550 °С, начинается процесс распада гидроксида кальция на составляющие — негашеную известь и воду. При тушении пожара известь вступает в реакцию с водой, увеличиваясь в объеме в два раза. Этот процесс «рвет» бетон, образуя глубокие трещины.

Свойства кварцевого песка, являющегося неотъемлемым составным элементом бетона, также способствуют снижению его прочности. Обладая высокой теплопроводностью и способностью расширяться при высокой температуре, он вызывает перегрев конструкции, увеличение ее объема и вследствие этого деформацию.

Уязвимым местом железобетонных конструкций является деформационный шов, который заделывается полимерным горючим герметиком. Герметик очень быстро выгорает и открывает путь огню и горячему воздуху.

Данные причины разрушения бетона определяют направления его защиты от пожара. Так, профилактика перегревания является способом пассивной защиты железобетонных конструкций, который заключается в создании на поверхности элементов здания слоя из негорючего теплоизоляционного материала с помощью красок, штукатурки или плит особого состава.

Средства защиты

Лакокрасочные средства

Самым актуальным способом в настоящее время является огнезащита бетона интумесцентными красками («intumescent» — англ. «разбухающий», «растрескивающийся при нагревании»). Если за рубежом они появились около 50 лет назад, то в России — лишь недавно.

Например, краски «ОЗК-01» или «ХТ-7000/8000» позволяют наносить тонкослойное огнезащитное покрытие. Во время пожара оно вспучивается, образуя «шубу» — слой негорючей пены (пенококса), обладающий низкой теплопроводностью. Он защищает как от прямого контакта с пламенем, так и от нагревания конструкции (EI 120).

По статистике, 70 % бетонных конструкций защищаются от огня вспучивающимися ЛКМ, остальная доля приходится на конструктивную огнезащиту.

Штукатурный материал

Штукатурка («ОГРАКС-Н», «СОШ-1») является способом конструктивной огнезащиты железобетонных конструкций, представляя собой негорючую теплоизоляционную систему (EI 180).

Штукатурное покрытие не боится сложных погодных условий, отлично защищая железобетон от огня, ударной волны и температуры. При пожаре такая штукатурка не выделяет токсичных веществ, что особенно важно при эвакуации.

Композиционные плиты

Этот тип покрытий представляет собой огнезащитную композиционную плиту, скрепленную клеевым составом («Изовент-УП/ПЖ», «FT BARRIER», «Технониколь»). Она служит как целям конструктивной огнезащиты железобетона (EI 60, 120, 180), так и теплоизоляции. В составе может быть минеральная (каменная) или базальтовая вата, силикат, вермикулит, магнезит.

Способы обработки

Знайте, что после выбора любого из средств защиты поверхность необходимо правильно подготовить.

Перед окраской поверхности должны быть очищены от загрязнений и загрунтованы. Для этого можно использовать специальный грунт-адгезию («ГФ-021»). Грунтовки «ВД-ВА-01 ГИСИ», «Владан» также обладают способностью преобразовывать ржавчину, которую можно предварительно не удалять с окрашиваемых поверхностей, что является дополнительным преимуществом.

Лакокрасочное средство огнезащиты может использоваться как финишное покрытие бетонных конструкций, колеруется в пастельные тона. Краску можно наносить кистью, валиком или безвоздушным способом.

Перед покрытием поверхности штукатурным составом, её необходимо зачистить от загрязнений, старых лакокрасочных покрытий и загрунтовать.

Перед применением материал затворяется водой и наносится послойно, методом мокрого торкретирования или с помощью штукатурных станций. Штукатурку можно наносить на конструкции до их монтажа и за пределами строительной площадки.

Монтаж композиционных плит осуществляется с помощью анкерных элементов и/или огнезащитного состава. Облицовка плитами, предназначенными для огнезащиты, сложнее, чем покраска или оштукатуривание поверхности бетонных конструкций, однако может производиться и в холодное время года. Благодаря небольшому весу плиты обеспечивают минимальную нагрузку на несущие конструкции.

При строительстве сооружений из железобетона важный фактор, который необходимо соблюдать — огнезащита бетона. Элементы конструкции при пожаре начинают быстро нагреваться, образуются микротрещины и снижается прочность. Для защиты бетона от воздействия огня применяют теплоизолирующие материалы, чтобы обеспечить медленное прогревание стен и основания, а именно, такие как штукатурка, облицовка, минеральные плиты, экраны и вспучивающиеся огнезащитные краски. Обработанные поверхности повышают предел сопротивления до 240 минут.

Огнеупорные свойства железобетона

В молекулярном составе бетона находится вода, которая закипает до 250 °C, что и приводит к частичному отделению кусков бетона за счет их взрыва. При повышении температуры до 550 °C распадается гидроксид кальция на составные части, а именно известь и воду. Если при тушении пожара используют воду, тогда элементы вступают в реакцию, при этом их объем резко увеличивается, тем самым, разрывая плоскость бетона. Песок, нагреваясь, приводит к перегреву всей конструкции, его масса растет и деформирует слои.

Огнеупорный вид бетона — особенный строительный материал, который производят с добавлением специальных огнеупорных составляющих, таких как:

карбонат магния;
шамотный порошок;
жидкое стекло;
щебень;
шлакопортландцемент;
глиноземистый цемент.

Прочность огнеупорных бетонов, в точности, как и обычных строительных бетонов, изменяется при химической реакции цемента с водой с образованием кристаллогидратов. Это зависит от процентного соотношения воды и цемента. Значение прочности взаимосвязано со временем выдержки высоких температур, поэтому огнеупорные бетоны делят на 8 групп применения в температурных режимах: 1100—1800 °С. Бетонные конструкции, выполненные из такого состава, значительно легче остальных за счет их пористой структуры, а это снижает на 40% нагрузку на фундаментную плиту. Условно такой вид бетона поделен на три вида, представленных в таблице:

Разновидности	Температура, °С
Огнеупорный	До 1580
Жаропрочный	Достигает 1770
Высокожаропрочный	Более 1770

Расчет огнестойкости и огнезащиты ЖБ

Требования к огнестойкости конструкций и безопасности элементов зданий определяют расчетом фактического предела показателя сопротивляемости конструкции огню (плит перекрытия и колонн). Этот показатель вычисляют, опираясь на группы возгораемости материалов, согласно СНиП II-2—80. Расчет огнестойкости для серийных и монолитных конструкций из железобетона проводят согласно Стандарту организации 36554501—006—2006.

Огнезащита бетонных конструкций включает в себя сведения о пределах огнестойкости элементов и остальную необходимую информацию, которую должен предоставить их изготовитель или поставщик.

При расчетах огнестойкости конструкции учитывают длину и ширину этажа сооружения.

С помощью таблиц, изложенных в нормативных документах, определяют степень огнестойкости сооружения и класс опасности. Пример: если здание производственного типа, тогда площадь этажа S в допустимых пределах пожарного выхода равняется: S = L1*L2 = м2, где L1 и L2 — значения длины и ширины здания в метрах.

Огнезащита слоя специальными средствами

Огнезащита железобетонных конструкций заключается в пропорциональном снижении нагрева поверхности с применением теплоизоляционного экрана для бетона. То есть, нанесение на слой бетона различных материалов снижает возможную степень разрушения зданий и сооружений разных видов, и возможность образования вторичных поражающих факторов при возникновении пожара, плюс уменьшает расходы на восстановление объекта. Обработка бетона необходима для предотвращения несущей способности при воздействии пламени и высоких температур, разрушения и деформационных усадок наиболее важных несущих элементов. А первые непоправимые изменения в материале происходят при нагревании поверхности до 350 °C.

Штукатурка

Покрытие бетона гранилированным волокном с примесью неорганического вяжущего средства повышает свойство железобетонных конструкций сохранять несущую и ограждающую способность в условиях пожара до 4-х часов. Раствор из специальных добавок и портландцемента распыляют на поверхность, которую предварительно очищают от грязи. Во время эксплуатации здания штукатурка не трескается и выдерживает динамические нагрузки, действия химических агрессивных компонентов. Стоит отметить, что на рынке строительных материалов огнезащитное покрытие «Монолит» компании «Полюс» отвечает всем требованиям гигиенического сертификата и класса по взрывопожарной и пожарной опасности.

Лакокрасочное покрытие ЖБ конструкций

Лакокрасочное покрытие поверхности способствует замедлению процесса нагрева бетона во время пожара.

Огнезащита железобетона выполняется с помощью нанесения состава на водной основе с эффектом вспучивания. Наноситься может безвоздушным методом и кисточками. Внешне выглядит как декоративная отделка белого цвета. Прогрев и распространение огня при нанесении вспененного слоя на основе минеральных и коксовых элементов происходит медленнее, повышая их предел огнестойкости до 150 минут. Во время пожара ее слой увеличивается до 40 раз от первоначального, замедляя процесс нагрева бетона.

Основным из существующих сертифицированных производителей огнезащитной краски является фирма «Терма Люкс-БК». Состав соответствует требованиям ГОСТ 30247.0—94 для защиты ЖБ общественных, промышленных зданий с неагрессивной средой, без прямого попадания воды и при влажности воздуха до 80%. Краска сохраняет свои огнеупорные свойства до 15 лет. Невспучивающиеся составы после нанесения на бетонный слой затвердевают и не увеличиваются в объеме при нагреве. А красками на основе полимеров и вермикулита обрабатывают полы, стены, колонны как на производстве, так и в торговых продуктовых центрах.

Пропитки и добавки

Растворы с натриевым стеклом в своем составе используют для обеспечения материалов сохранять прочность в условиях пожара. Наносят на бетонную поверхность малярной кистью. А также существуют пропитки без содержания растворителей на водной основе с наполнителями (органическими и неорганическими), которые при значительном повышении температуры защищают покрытую поверхность от непосредственного воздействия огня вспененной структурой теплоизолирующего слоя. Сертифицированным представителем является «Пиро-сейф Фламмопласт СП-А2».

Другие способы огнезащиты

Чтобы повысить огнестойкость железобетонных конструкций еще при производственном процессе, в бетон добавляют фибру с температурой плавления от 160 °C. При этом процессе образуются поры и каналы в полости бетона, через которые высвобождается пар, тем самым снижая давление и напряжение внутри сооружения. А также для обеспечения показателей огнезащиты обрабатывают поверхность строительным материалом глубокой базальтовой переработки — минеральной ватой. Базальтовое волокно выдерживает температуру до 1000˚С и усиливает огнеупорные свойства бетонных конструкций, защищенных им. Предел его огнестойкости 240 минут, а гарантийный срок эксплуатации до 25 лет. Такой вид защиты представлен компанией ОАО «Тизол», стаж работы которой на рынке по огнезащите составляет 15 лет.

Даже бетону – самому востребованному сегодня стройматериалу – необходима защита от огня. Эта «глыба» под воздействием критичных температур становится хрупкой, может «взрываться», разбрасывая весомые кусочки. Врагом при пожарах становится влага (внутри конструкций, вода для пожаротушения). Как вычисляют огнестойкость железобетонных конструкций, что берут в расчет, чем покрывают поверхности, чтобы не дать пламени нанести ущерб?

Зачем это нужно?

Кажется, что прочному камнеподобному материалу не страшно пламя. Однако при серьезных возгораниях бетон (железобетон) может стать довольно хрупким. Одна из причин – изменение под действием высоких температур линейных размеров самого бетона, «начиняющей» его арматуры.

Другой фактор – влага. Закипая под действием сильного жара, она провоцирует взрывное откалывание кусочков материала. Так, в бетоне с повышенной влажностью разрушительный процесс начинается спустя пять-двадцать минут, масса осколков может быть значительной, их разлет – составлять несколько метров.

Угрожает материалу и вода, которой гасят пламя при пожарах – из-за разницы термической деформации разных участков бетонных конструкций на их поверхности появляются большие сколы, трещины, обнажаются элементы усиления.

«Слабым звеном» под атакой огня оказываются деформационные швы. В целях гидроизоляции их обычно заделывают полимерными горючими герметиками. Последние быстро прогорают, переставая быть преградой для пламени, раскаленного воздуха.

Огнезащита бетона призвана:

предупредить возгорание путем увеличения временного предела начала пожара (пороговое значение во многом зависит от качества, толщины слоя самой огнезащиты);
сократить объем площади, на которой распространяется пламя, уменьшить скорость «расползания» огня.

Требования к огнестойкости

Согласно федеральному закону от 2008 года, выделены одиннадцать вероятных нижних пределов огнестойкости конструкций, применяемых в строительстве. Первый – ненормируемый, последний составляет 360 минут. Искомый предел для каждой конкретной конструкции, ее составляющих, установлен, исходя из их практического предназначения.

Предел огнестойкости для отдельного элемента значит срок наступления одного или нескольких крайних состояний. Буквой R, к примеру, обозначают утрату несущей способности. Значение Е подразумевает потерю целостности перегородки либо похожих изолирующих секций, I описывает потерю теплозащитной способности специальных экранов. То есть, предел R120 значит, что элемент под действием огня не должен терять прочность, обрушиваться как минимум в течение двух часов (120 минут).

Помимо того, есть требования по СНиП (строительным нормам и правилам). Так, согласно документу 21-01-97, здания делят на пять степеней огнестойкости. Каждая степень «внутри» подразделяется по типам конструкции (несущие элементы, ненесущие стены, лестничные марши, т.п.). Существуют методические рекомендации расчета данного параметра, созданные на основе соответствующих нормативов.

Методы защиты

К методам огнезащиты бетона относят применение материалов, способных стать действенным противотермическим экраном. Для этого используют:

специальную лакокрасочную продукцию;
разные виды термоизоляционной штукатурки;
легкие негорючие плиты, изготовленные из вспученного вермикулита;
рулонную защиту.

Наиболее востребованными в силу несложности, удобства работ являются краски и штукатурки.

Лакокрасочное покрытие

Часто огнезащита железобетонных конструкций обеспечивается нанесением на них специальных красок. Их главное достоинство – отсутствие дополнительной нагрузки на элементы, простота нанесения, обработки труднодоступных участков. Исходя из химических, физических характеристик, их делят на две категории:

Вспучивающиеся. Когда на такую краску действует открытое пламя, она в десять–сорок раз (показатель зависит от свойств состава) «растет» в объеме. Помимо того, при пожарах такое покрытие разлагается, сильно поглощая тепло. Вместе с тем идет выделение негорючих газов, благодаря которым образуется накоксованная пена, предохраняющая бетонные поверхности от нагревов на период, достаточный для ликвидации возгораний.
Невспучивающиеся. Не расширяются под действием больших температур. Обычно производятся на основе вермикулита (минерала из класса силикатов). Наносятся на полы, стены, балки, колонны из бетона, т.п.

Такую продукцию подразделяют зависимо от того, для каких работ – внешних или внутренних – она будет использоваться. В первом случае краска устойчива к погодному воздействию, ее нередко наносят внутри неотапливаемых помещений с высокими показателями влажности. Составы могут быть прозрачными (сохраняют фактуру материала), цветными (для полов, стен). Для полов, чтобы повысить износостойкость покрытия, практикуют нанесение двухкомпонентной краски. Особая лакокрасочная продукция – довольно недорогое решение. Она способны защитить конструкции на 150 минут.

Термоизоляционная штукатурка

Не менее популярным решением в огнезащите ЖБИ является применение особых штукатурных составов, паст, наносимых на железобетонные перекрытия ручными приспособлениями либо путем торкретирования (послойного «напыления» с помощью сжатого воздуха). Они способны обеспечивать огнестойкость конструкций до 4 часов.

В подобных смесях не допускается использование в качестве связующих цемента кварцевого песка. Дело в том, что при температуре 550 идет выделение из цемента гашеной извести (гидроксида кальция), из-за чего поверхность покрытия дает трещины, а штукатурка больше не может эффективно противостоять пламени.

В современных пастах, смесях как связующее используют гипс, жидкое силикатное стекло, пуццолановые портландцементы. В качестве заполнителей производители предпочитают термостойкие вермикулит, горную муку (диатомит), тому подобные материалы. Главным минусом штукатурок считается их низкая влагостойкость (это касается легких смесей с перлитом и вермикулитом, вяжущим компонентом гипсом). Лучшими характеристиками обладают составы с минеральными волокнами (плюс – не несут дополнительной конструкционной нагрузки).

Примечание. При нанесении слой штукатурки не должен быть больше четырех сантиметров, пасты – не толще одного сантиметра.

Технология огнезащиты

Огнезащиту бетонных (железобетонных) конструкций продумывают еще на этапе проектных работ. Ведут расчет огнестойкости, исходя из:

типа бетона, его влажности;
толщины арматурных элементов;
геометрии используемых опор, частей перекрытия;
предела нагрузок;
толщины огнезащитного покрытия.

Выверив эти данные, выбирают вариант защиты – краску, штукатурку, рулонные, листовые материалы. Эффективность избранного метода тестируют в лабораторных условиях. Бетон, покрытый огнезащитным слоем, «пропекают», нагревая до определенного температурного предела.

Примечание. Проведение расчетов, самих работ по огнезащите лучше доверить профессиональным проектировщикам, строителям.

Заключение

Огнезащита железобетона – комплекс мероприятий, регулирующийся рядом государственных нормативов. От того, насколько грамотно он выполнен, зависит, устоят ли конструкции в случае пожара, финальный урон для зданий. Такие типы защиты, как краска, штукатурные смеси и пасты, считаются пассивными противопожарными мерами.

Главная цель их использования– не давать огню возможности быстро распространится, предотвратить разрушение сооружений. Нужный подход определяют при проектировании зданий, его эффективность проверяют лабораторными тестами. Вычисления рекомендуют доверить профи, ведь необходимо учесть ряд факторов.

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.

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.

Читайте также: