какую температуру выдерживает бетон при нагреве до разрушения

Стойкость бетона при пожаре

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:

В зависимости от наполнителей определяется максимальный температурный режим жароупорного бетона. Приготовить такой раствор можно и собственноручно на строительной площадке.

Огнестойкость конструкций из железобетона

На огнестойкость железобетонных конструкций влияют следующие параметры:

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:

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:

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.

Источник

Влияние температуры на бетон

Температура окружающей среды при укладке бетонной смеси, схватывании, наборе прочности – один из важнейших показателей, влияющих на качество затвердевшего бетона. Существуют оптимальные температуры самой смеси и окружающей среды при ее изготовлении, перевозке, заливке в тонкостенные или массивные конструкции, твердении. Если показатели выше или ниже оптимальных, на помощь приходят различные технологические приемы.

Температура производства и перевозки бетона

В ГОСТе 7473-2010 диапазон температур окружающей среды при изготовлении не определен. В более ранней редакции было указано, что температура бетонной смеси после ее изготовления и при перевозке к месту назначения должна составлять +18…20°C. Отклонения от этих величин не должны превышать 3°C в обе стороны. Подвижность приготовленной смеси определяют при температурах +10…+30°C не позднее, чем через полчаса после ее производства.

При какой температуре заливают бетон?

Оптимальная температура укладки смеси – +15…+20°C. Укладка смеси при более низких температурах приводит к замедлению процесса схватывания и твердения продукта. Если в смесь не входят специальные противоморозные добавки, то падение температуры окружающей среды ниже 0°C приводит практически к остановке твердения продукта. Специалисты считают, что бетон способен выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура окружающей среды в течение трех суток должна быть не ниже +10°С.

Максимальная температура бетона при бетонировании массивных конструкций с модулем поверхности менее трех составляет +25°C, с модулем поверхности более трех – +30 °C. При напорном бетонировании температура смеси – +5…+20°C.

График набора прочности бетоном в зависимости от температуры окружающей среды

Нормальными условиями твердения бетона считается диапазон температур +15…+25°C. Если запланировано твердение бетонного продукта при более высоких температурах, вводится повышающий коэффициент на расход цемента:

Представление о влиянии температуры на набор прочности бетона обеспечивает следующий график:

Бетонирование в зимних условиях

Бетон можно заливать при температуре окружающей среды не ниже +5°С. Если же этот показатель ниже, то используют различные технологические приемы. Один из них – прогрев смеси, который необходимо продолжать до набора бетоном критической прочности. Значение критической прочности устанавливают в проектной документации. Если такая информация в проекте отсутствует, то этот показатель принимают равным 70% от марочной прочности.

Способы прогрева смеси:

Для прогрева бетона в тонкостенных конструкциях эффективна технология пароподогрева. Для ее осуществления в опалубке оставляют отверстия, в которые пропускают пар. Температура нагрева смеси – до +80°C. Ее сочетание с благоприятной влажностью обеспечивает ускорение твердения материала. За 2 дня он может набрать такой уровень прочности, для достижения которого в нормальных условиях понадобится не менее недели.

Какие высокие температуры выдерживает бетон?

Бетон боится не только низких, но и слишком высоких температур. При температуре воздуха выше +35°C и влажности менее 50% происходит быстрое испарение влаги из бетонной смеси, что затрудняет процесс гидратации вяжущего. Для понижения температуры приготовленной смеси используют охлажденную воду или воду, смешиваемую со льдом. В этом случае необходимо обеспечить герметичность и водонепроницаемость опалубки, чтобы не допустить потерь влаги.

Какова температура плавления бетона?

Этот строительный материал относится к огнеупорным и пожаробезопасным, что повышает его популярность в гражданском и промышленном строительстве. При пожаре по внешнему виду бетона можно определить примерную температуру пламени и подобрать лучший способ его тушения:

Бетон под воздействием огня разрушается медленно, постепенно. Если пожар длится долго, то в структуре бетонного элемента появляются трещины. Температура полного плавления этого материала составляет +1200°C.

Источник

Огнеупорный и жаростойкий бетоны

Жаростойкий и огнеупорный бетоны – это строительные материалы, применяемые при возведении объектов, которые эксплуатируются при высоких температурах, а некоторые – под воздействием открытого пламени.

Жаростойкий бетон: классификационные признаки

Этот вид бетона используется при сооружении тепловых агрегатов, работающих при одностороннем воздействии температур до +1800°C. Производство жаростойких бетонных смесей регламентируется ГОСТом 20910-90. Бетоны подразделяют по следующим параметрам:

Тяжелый жаростойкий бетон: применение и состав

Тяжелые термостойкие смеси востребованы для футерования агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах, на предприятиях химиндустрии, при сооружении дымоходов. Конкретная область применения определяется компонентами смеси.

Портландцемент и шлакопортландцемент с микродобавками

Такой материал устойчив в нейтральных и щелочесодержащих средах. Это наиболее востребованная группа жаростойких бетонов.

Популярность объясняется сравнительно невысокой стоимостью сырьевых материалов, отработанной технологией изготовления, хорошими эксплуатационными характеристиками готового продукта.

Такие бетонные смеси востребованы при сооружении теплоагрегатов, труб атомных электростанций и других объектов, эксплуатируемых при повышенных температурах.

Таблица составов жаростойких бетонов на портландцементе и шлакопортландцементе

Расход материалов, т/м 3

Максимальная рабочая температура, °C

Цемент

Тонкомолотая добавка

Заполнители

Мелкий

Крупный

Зола-унос, пемза, глиняный кирпич, доменный шлак в гранулах

Андезитовый, базальтовый, диоритовый, диабазовый, туфовый, доменный шлак

Бой глиняного кирпича

Бой глиняного кирпича

Зола-унос, шамот класса В

Самые высокие прочностные характеристики имеет материал с шамотными тонкомолотыми компонентами.

Алюминатный, глиноземистый и высокоглиноземистый цемент

Смеси на их основе используются в углеродной, водородной и фосфорной средах. Классы термостойкости – И8-18. Жаростойкие конструкции на основе алюминатного цемента без специальных добавок устойчивы к температурам до +1300°C, с добавками – до +1700°C.

Для конструкций из глиноземистых и высокоглиноземистых жаростойких бетонов характерны:

Жидкое стекло

Востребовано для бетонных смесей, устойчивых к кислым газообразным средам. Для изготовления огнестойких бетонов, предназначенных для эксплуатации при температурах +800…+1600°C, используется калиевое или натриевое стекло.

Максимальная температура применения, °C, допустимая при одностороннем нагреве

Мелкий и крупный заполнители

Битый магнезитовый кирпич

Шамот, андезит, диабаз

Диабаз, андезит, базальт

Твердение смесей на силикатах – процесс медленный. Для повышения его интенсивности в состав вводят кремнефторид натрия и фторсиликаты щелочных металлов. Эти отвердители инициируют выделение кремниевой кислоты, которая способствует уплотнению и упрочнению бетона.

Ускорить твердение бетонной смеси могут: нефелиновый шлам, ферромарганцевые и феррохромовые шлаки.

Заполнители для огнестойких бетонов

Под воздействием высоких температур рабочие характеристики теряет не только вяжущее, но и заполнители. Поэтому к их выбору относятся особенно тщательно. Обычные заполнители выдерживают температуру не выше +200°C.

Заполнители выбирают в зависимости от запланированных рабочих температур:

Самостоятельное изготовление термостойкого бетона

В частном строительстве такие материалы требуются при строительстве каминов, печей, дымоходов. Простой и эффективный способ изготовления термостойких продуктов – приобретение готовых сухих смесей. Инструкция обычно наносится на упаковку. Для затворения используют воду или жидкое стекло. При изготовлении продукции из отдельных компонентов в бетоносмесителе соблюдают следующие правила:

Огнеупорные бетоны: классификация, состав и свойства

Производство огнеупорных бетонов регламентируется ГОСТом 34470-2018. Эти жаропрочные бетоны востребованы для формования огнеупорных изделий, изготовления и ремонта футеровочного слоя печей и других теплоагрегатов. В соответствии с нормативом огнеупорные бетонные смеси разделяют по следующим параметрам:

По необходимой температуре термообработки изделия из огнеупорных материалов разделяют на следующие виды:

Огнеупорные бетоны обычно изготавливают в заводских условиях.

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Источник

Огнестойкость бетона: предел жаростойкости

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:

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:

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

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:

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.

Источник