Прочность бетона после пожара

Обновлено: 25.04.2024

Методические рекомендации по оценке свойств бетона после пожара

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
Курьерская доставка (7 дней)
Самовывоз из московского офиса
Почта РФ

В Методических рекомендациях изложены основные положения по оценке свойств бетона после огневого воздействия с учетом изменения и взаимосвязи его физико-механических и физико-химических свойств. Методические рекомендации содержат основные положения по оценке структуры и физико-механических свойств тяжелого бетона, бетонных и железобетонных конструкций после пожара. Рассмотрены последовательность проведения обследования, операции и приборы для определения температуры нагрева бетона, изменений в его структуре, прочности и деформативности. Предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, органов пожарного надзора при проведении обследований зданий и сооружений после пожара.

Приложение 3. Значения отношения, характеризующего длительную прочность бетона в зависимости от состава тяжелого бетона, условий его твердения, нагрева и остывания

Приложение 4. Значение коэффициента Пуассона в зависимости от температуры нагрева бетона и уровни сжимающих напряжений

Приложение 5. Оценка температуры нагрева бетона при пожаре

Дата введения	01.02.2020
Добавлен в базу	01.01.2018
Актуализация	01.02.2020

Этот документ находится в:

Раздел Строительство

Раздел Справочные документы

Раздел Директивные письма, положения, рекомендации и др.

Раздел Экология

Раздел 91 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СТРОИТЕЛЬСТВО

Раздел 91.100 Строительные материалы

Раздел 91.100.30 Бетон и изделия из бетона

Организации:

30.11.1984	Утвержден	НИИЖБ Госстроя СССР
Разработан	НИИЖБ Госстроя СССР
Разработан	Институт строительной техники (ИТБ)
Издан	НИИЖБ	1985 г.

Нормативные ссылки:

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

Н И И Ж Б ГОССТРОЯ СССР ИТБ МИНИСТЕРСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПНР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ СВОЙСТВ БЕТОНА ПОСЛЕ ПОЖАРА

Институт строительной техники (ИТБ)

Министерства строительства и промышленности строительных материалов ПНР

Ордена Гоудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИКБ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ СВОЙСТВ БЕТОНА ПОСЛЕ ПОЖАРА

Утвервдены директором НИИКБ 30 ноября 1984 г.

3.19. Температуру нагрева бетона по его микропрочности оценивают замерами микротвердости составляющих (цементный камень, заполнители).

Замеры микротвердости производят на полированных шлифах. Полированный шлиф готовят подобно прозрачному (см. п.3.16 настоящих Методических рекомендаций), но с некоторыми особенностями на начальном и конечном этапах. Берут кусок сухого бетона размером 30x30x30 мм (или больше), проваривают в канифоли, разведенной ксилолом, обрабатывают на станке корундовыми порошками, доводят на стекле порошком-минутни-ком и полируют до зеркального блеска окисью хрома на вращающемся круге, обтянутом сукном. Целесообразно в один исходный кусок склей -вать 3-4 кусочка бетона и готовить составной полированный шлиф.

Учитывая ослабленную структуру бетона после пожара, рекомендуется обрабатывать образцы следующим образом:

производить 3-4 кратную пропитку канифолью, разведенной ксилолом или толуолом;

проваривать при температуре не выше 70 °С;

шлифование и полирование осуществлять без воды (на керосине, бензине, спирте).

При этом следует иметь контрольный (ненагретый) образец, также пропитанный канифолью.

Полированный шлиф помещают в микротверцомер ПМТ-3, под микроскопом намечают точку замера, поворачивают шлиф на 90 °, вдавливают в него алмазную пирамиду при пригрузе от 2 до 200 г, возвращают шлиф в исходное положение и замеряют диагональ отпечатка. Микротвердость Hju , МПа, рассчитывают по формуле

где Р - нагрузка на алмазную пирамиду, г; d - длина диагонали отпечатка, мкм.

В каждом шлифе делают по несколько десятков отпечатков, резуль -таты замеров обрабатывают математическим способом.

3.20. При установлении температуры нагрева бетона в процессе пожара в качестве контрольных значений оценочных параметров следует использовать усредненные экспериментальные данные, приведенные в прил.5.

По вертикали перечислены по трем группам критерии оценки бетона, указанные на с. 6-7 настоящих Методических рекомендаций. По горизонтали даны температуры нагрева бетона - 20, 100 , 200 , 300 , 400,

500 , 600 , 800, 1000 °С. При температурах выше 1000 °С нарушения структуры, как правило, настолько глубокие, что бетон теряет свои технические свойства.

Для большинства критериев оценки бетона представлены пределы цифровых значений, полученные экспериментальным путем. Линии н а рентгенограммах измерены, мм. Однако при сравнении рентгенограмм нагретых образцов бетона целесообразно не давать точных данных, а отметить, что размер линий увеличивается (или уменьшается) при повышении температуры нагрева. Глубина эффектов на термограммах сначала измерена, мм, а затем определено, относительное уменьшение эффекта (по сравнению с 20 °С) при повышении температуры нагрева бетона.

ИЗМЕНЕНИЕ ПРИЗМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Вид крупного заполнителя, условия твердения бетона

Нагрузка при нагреве в долгот

Значение коэффициента m_6t « Rn»t / в зависимости от температуры нагрева бетона t , °С

0,5 Бетон шился цессе за или вания

0,35 разру-в прокат ре-осты-

Примечание. При охлаздении бетона водой значения Mtt необходимо снизить на 20 %.

ИЗМЕНЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО МОДУЛЯ УПРУГОСТИ БЕТОНА

Вид крупного заполнителя, условия

Нагрузка при нагреве в 1 долях от R/fp

Значение коэффициента J0* = £gt /Eg в зависимости от температуры нагрева бетона t . °С

0,35 Бетон шился цессе ва или вания

0,1 0.2 разру-в прокат ре-осты-

Примечание. При охлаждении бетона водой значения Ъ₆ необходимо снизить на 20 %. ^

ЗНАЧЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ R?_t / R„_pt , ХАРАКТЕРИЗУЩЕГО ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА, УСЛОВИЯ ЕГО ТВЕРДЕНИЯ, НАГРЕВА И ОСТЫВАНИЯ

Относительный уровень сжимающих напряжений при нагреве и остывании бетона

Значения fi>_t / Rapt 20 и С бетона после,

для остывшего до

120 200 300 400

Бетон естественного твердения с крупным гранитным заполнителем

Структура бетона полностью разрушилась

То же, пропаренный

Пропаренный бетон с крупным известняковым заполнителем

Примечания: I. Над чертой приведено абсолютное значение а под чертой - относительное изменение

2. Относительному значению уровня сжимающих напряжений, равному нулю, соответствуют напряжения в самонесущих элементах (перегородках, стеновых панелях).

3. Для учета изменившейся после нагрева и остывания бетона его длительной прочности необходимо расчетные характеристики бетона умножить на т'

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА JU В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА БЕТОНА И УРОВНЯ СЖИМАЩИХ НАПРЯЖЕНИИ

Вид крупного заполнителя, условия твердения бетона

Относительный уровень сжимающих напряжений при нагреве и остывании бетона б/ffnp

Значение коэффициента ju в зависимости от температуры нагрева бетона

0,35 Структ тона п тью ра лась в цессе ва или вания

0,2 0,55 ура бе-олнос-зругаи-про-нагре-осты-

бетона полностью разрушилась в процеа се нагр-ва или остывания

0,3 I 0,3 0,4 1 0,5 0 ₅ Структу-* ра бетона полностью разрушилась в процессе нагрева или остывания

Печатается по решению секции коррозии и спецбетонов НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 9 июля 1984 г.

Методические рекомендации по оценке свойств бетона после пожара. М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1965, 19 с.

Методические рекомендации содержат основные положения по оценке структуры и физико-механических свойств тяжелого бетона.бетонных и железобетонных конструкций после пожара. Рассмотрены последовательность проведения обследования, операции и приборы для определения температуры нагрева бетона, изменений в его структуре, прочности и деформативности.

Предназначены для инженерно-технических работников проектных я строительных организаций, органов пожарного надзора при проведении обследований зданий и сооружений после пожара.

Значительная часть убытков от пожаров в жилых* общественных и промдаленн ос зданиях и сооружениях падает на стоимость строительных конструкций, в том числе бетонных и железобетонных.

Эти убытки можно сократить за счет частичного или полного восстановления поврежденных огнем бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, а также за счет сокращения сроков обследования и ускоренного ввода после пожара промышленных объектов в эксплуата -цию.

Для решения этой проблемы необходимо иметь научно-обоснованные

методы оценки прочности, деформативности и структуры бетона после пожара.

Настоящие Методические рекомендации составлены на основании результатов исследований, проведенных в рамках международного сотрудничества советскими и польскими специалистами.

Методические рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн.наук В.В.Жуков, кандидаты техн.наук В.В.Соломонов, З.М.Ларионова, А.А.Гусев, инж. Н.П.Леднева) и Институтом строительной техники ИТЬ ПНР (Д-р, доц.Р.Кшивоблоцка-Ляуров, мгр. инж. А.Ярмонтович).

Все замечания и предложения по содержанию настоящих Методических рекомендаций просьба направлять в НИИЖБ по адресу: Москва, 109389, 2-я Институтская ул., д.б.

1.1. После пожара в зависимости от значения температуры и длительности огневого воздействия бетон изменяет свои прочностные и де-формативные свойства, изменяется его структура.

1.2. В настоящих Методических рекомендациях изложены основные положения по оценке свойств бетона после огневого воздействия с учетом изменения и взаимосвязи его физико-механических и физико-химических свойств.

1.3. Оценка состояния бетона после пожара производится предста -вителями проектных институтов (по чьим проектам построены и должны восстанавливаться объекты) совместно с представителями предприятия (цеха), архитекторами, смотрителями зданий, представителями строительно-монтажных организаций с привлечением для сложных и ответст -венных случаев специалистов из специализированных научно-исследовательских подразделений.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1. Пожары в зданиях и сооружениях характеризуются следующей продолжительностью: в жилых и административных зданиях 1-2 ч (температура в очаге пожара 1000-1100 °С), в театральных сооружениях и крупных универсальных магазинах 2-3 ч ( t * II00-1200 °С), в ряде производственных помещений пожар может длиться до 4-6 ч ( t

2.2. Значение температуры нагрева бетона в сечении бетонных и железобетонных конструкций зависит от температуры в очаге пожара, геометрии элемента, местоположения конструкции по отношению к очагу пожара, а также длительности огневого воздействия.

3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СВОЙСТВ БЕТОНА ПОСЛЕ ПОЖАРА

3.1. Обследование бетона в бетонных и железобетонных конструкциях после пожара рекомендуется проводить в два этапа: предварительный и детальный.

3.2. Перед предварительным обследованием подробно изучается проектно-техническая документация (рабочие чертежи, результаты статических расчетов, документы на дополнительные строительные работы и т.д.).

3.3. В ходе предварительного обследования составляется перечень конструкций, подвергшихся огневому воздействию, и выявляются конст-

рукции, находящиеся в аварийном состоянии, с целью их ограждения, ограничения действующих на них нагрузок или полного их разрушения; намечаю*ся участки и составляется программа для детального обследо -вания бетсча в конструкциях, определяется объем и последовательность подготовительных работ для проведения детального обследования (расчистка завалов, изготовление подмостей, временных опор, устройство дополнительного освещения и т.д.); проводится ориентировочная оценка температуры нагрева бетона в конструкциях и соответственно его оста*-точная прочность.

3.4. Ориентировочная температура нагрева бетона по сечению бетонного или железобетонного элемента может быть определена косвенным путем в зависимости от длительности пожара и температуры нагрева поверхности бетона, которая устанавливается по его цвету (до 300 °С -естественный, 300-600 °С - от розового до красноватого, 600-900 °С -от темно-серого до темно-желтого, выше 900 °С - желтый), температуры плавления материалов, оказавшихся рядом с поверхностью бетона в о время пожара (свинец - 300. 350 °С, цинк - 400 °С, алюминий и его сплавы - 650 °С, стекло литое и листовое - 700. 800 °С, латунь, бронза, медь - 900. 1000 °С, чугун - 1000. 1200 °С) и др.

3.5. Во время обследования рекомендуется производить предварительную оценку прочности бетона методом пластической деформации с помощью эталонного молотка Кашкарова (в соответствии с ГОСТ 22690.2-77) или аналогичных инструментов (молотка Фиэделя, приборов типа ХПС и КМ с шариковым наконечником и др.). Для этого с участка удаляется нарушенный во время пожара бетон и проводится зачистка поверхности.

3.6. Площадь участка испытания должна быть не менее 0,01 м Г. Прочность бетона следует определять в наиболее ответственных сжатых элементах, в зонах наиболее интенсивного огневого воздействия. За исходную прочность может быть принята прочность бетона аналогичных конструкций, расположенных вне зоны пожара или некоторых участков поврежденных огнем конструкций.

3.7. О дефективности структуры бетона после пожара свидетельст -вует тон звука при простукивании: неплотный бетон издает глухой звук, а при наличии отслоений - дребезжащий. Ненарушенный бетон издает звонкое звучание.

3.8. Главной целью детального обследования бетонных и железобе -тонных конструкций является уточнение данных (полученных во время предварительного обследования), необходимых для полного восстановления этих конструкций. Более точно, при помощи физико-химических

методов, устанавливаются температура прогрева элементов по сечению и соответственно остаточные прочностные и деформативные характеристики бетона, глубина разрушенного слоя бетона.

3.9. Данные об изменении прочности, начального модуля упругости, коэффициента Пуассона различных видов бетона в зависимости от температуры их нагрева приведены в прил. 1-4.

3.10. Физико-химические анализы применяют в случае, когда невозможно определить температуру нагрева бетона физико-механическими методами .

З.П. Для выполнения физико-химических анализов из поврежденных огнем конструкций следует отобрать пробы бетона массой не менее 500 г (желательно I кг). Пробы отбирают послойно, начиная с поверх -ности элемента вглубь до неповрежденного огнем слоя. Для всех анализов необходим контрольный образец ненагретого (неповрежденного) бетона.

С каждого участка обследования берут 3 пробы-близнеца, помещают в герметически закрываемые сосуды (бюксы, эксикаторы) и маркируют. Порошкообразные высолы собирают с поверхности бетона в пробирки и маркируют.

3.12. Физико-химические параметры, используемые в качестве оценочных критериев для бетона, можно условно разделить на три группы в зависимости от места выполнения анализов.

I группа - анализы выполняют на месте пожара по критериям оценки макроструктуры:

сцепление составляющих, трещиноватость, оплавденность .

П группа - анализы выполняют в условиях заводской лаборатории по следующим критериям:

продолжительность действия соляной кислоты, количество гидратной воды.

Ш группа - анализы выполняют в условиях специализированной лаборатории НИИ по критериям оценки степени гидратации: потеря массы по термограммам; количество клинкерных зерен в шлифах; минерального состава:

размер линий C₃S и Са(0Н)2 на рентгенограммах; размер эффектов Са(0Н)2 и СаСОд на термограммах;

показатель светопреломления цементирующей массы;

средняя ширина трещин;

средней размер пор в шлифах;

пористость в шлифах;

поры по данным ртутной порометрии;

микротвердость цементного камня; микротвердость заполнителей.

3.13. Предварительный результат получают на месте пожара по визуальному обследованию конструкции и обнаружению на бетоне трещин, отслоений .высолов. В условиях лаборатории бетон оценивают сначала по трем доступным критериям. Например,сцепление составляющих, количество гидратной воды, размер эффектов на термограммах. Далее проводят оценку по остальным критериям. Хорошие показатели дают замеры микротвердости, но они возможны в условиях специализированной лаборатории.

3.14. Температуру нагрева бетона по его макроструктуре устанав -ливают следующим образом.

С помощью ручной лупы (увеличение в 4 раза и более) или стереоскопического бинокулярного микроскопа МБС-2 (увеличение от 3,5 до 88 раз) в свежем сколе бетона выделяют по цвету и структуре харак -терные зоны (слои). В каждой зоне определяют сцепление составляющих (наличие или отсутствие зазоров по периметру зерен заполнителей), трещиноватость (наличие, количество, ширина раскрытия, направление распространения трещин), оплавленность (степень заполнения неровностей скола бетона стекловидной массой расплава).

3.15. В условиях заводской лаборатории температуру нагрева бетона устанавливают по продолжительности действия соляной кислоты (HCI) и по количеству гидратной воды.

Одну каплю водного раствора HCI (1:3 по обьецу) капают на свежий скол бетона и измеряют секундомером продолжительность вспенивания , с , за счет выделения COg.

Для определения количества гидратной воды готовят порошковую пробу. Для этого куски бетона измельчают, отбрасывают зерна крупного заполнителя и, по возможности, песка. Цементный камень растирают в порошок, пропускают без остатка через сито 0071 (ГОСТ 3584-73) и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 °С.

Навеску порошка 1-2 г ( гп ) доводят до постоянной массы ( ) в

сушильном шкафу при 105 °С. Затем эту же навеску нагревают до посто-

янной массы (nr,) в муфельной печи при температуре 800 °С. Количество г ид ратной воды (ГВ), %, рассчитывают по формуле

3.16. В условиях специализированной лаборатории НИИ температуру нагрева бетона устанавливают с помощью специальной аппаратуры путем определения степени гидратации, минерального состава, микроструктуры, микропрочности.

Степень гидратации цементного камня в бетоне оценивают по потере массы на термограммах и по количеству клинкерных зерен в шлифах.

Из порошковой пробы бетона (см. п.3.15 настоящих Методических рекомендаций) берут навески по I г и с помощью пирометра (советские пирометры различной конструкции, дериватограф венгерской фирмы МОМ) получают термограммы. По термогравиметрической кривой на термограммах рассчитывают потерю массы навески при 600 и 1000 °С, %, учи ты -вал снижение кривой относительно начальной точки.

Из куска бетона размером 20x20x20 мм готовят прозрачный шлиф. Для зтого кусок бетона высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 °С, а затем проваривают на электроплитке или газе в канифоли, разведенной ксилолом или толуолом, при 60-65 °С в течение 4 ч (бетон погружают в пропитывающее вещество лишь наполовину). Затем кусок пропитанного бетона обрабатывают на станке с вращающимся чугунным кругом корундовыми порошками с водой, начиная с крупных (М-180, М-120)и кончая мелкими (М-60, М-20). Доводку поверхности произво -дят на толстом стекле тонкими корундовыми микропорошками (М-14, М-10, М-7, М-5). Кусок бетона наклеивают обработанной поверхностью на матированное (шероховатое) предметное стекло с помощью пихтового бальзама. Далее в такой же последовательности обрабатывают вторую сторону куска, доводя толщину его до 30 мкм. Готовый шлиф накрывают покровным стеклом, приклеивая его пихтовым бальзамом.

Прозрачный шлиф бетона помещают под поляризационный микроскоп (советский микроскоп МИН-8 и др.) с микрометрической окулярной сеткой. По сетке определяют количество квадратов, занятых клинкерными (негидратированными) зернами (Kj) и количество квадратов, покрывающих поле зрения шлифа (Kg). Количество клинкерных зерен (К), % ,

рассчитывают по формуле ^ .jqq

Таким способом просчитывают всю площадь шлифа.

3.17. Температуру нагрева бетона по его минеральному составу устанавливают по рентгенограммам, термограммам и по показателю светопреломления цементирующей массы.

Порошковые пробы бетона (см. п.3.15 настоящих Методических рекомендаций) ь количестве 3 г каждая смачивают спиртом и набивают стандартную кювету из оргстекла. Кювету помещают в рентгеновский дифрактометр (советские дифрактометры ДРОН-1,5; ДРОН-3 и др.) и получают рентгенограммы. По значениям d (межплоскостное расстояние) и U (интенсивность) линий минералов на рентгенограммах с помощью справочников определяют главные составляющие бетона. Размер линий минералов измеряют, мы, как превыпение их над средней линией фона.

По эффектам на дифференциально-термической крирой термограмм (см. п.3.16 настоящих Методических рекомендаций) с помощью справоч -ников выявляют минеральные составляющие бетона. Глубину эффекта измеряют, мм, относительно начальной точки.

Показатель светопреломления цементирующей массы определяют в порошковой пробе бетона (см. п.3.15 настоящих Методических рекомендаций) под поляризационным микроскопом. Для этого 1-2 мг сухого порошка насыпают на предметное стекло, накрывают покровным стеклом, под которое пускают 2 капли иммерсионной жидкости с известным показате -лем светопреломления (из стандартного набора). Такой микропрепарат помещают под поляризационный микроскоп. На границе раздела цементи -рующая масса - иммерсионная жидкость имеется светлая полоска. Если показатель светопреломления массы выше, то полоска при подъеме тубуса микроскопа перемещается на массу, если ниже - то на жидкость. Делая микропрепараты последовательно с различными жидкостями из набора, добиваются равенства показателей светопреломления цементирующей массы и жидкости.

3.18. Температуру нагрева бетона по его микроструктуре устанав -ливают в прозрачных шлифах (см. п.3.16 настоящих Методических рекомендаций) под поляризационным микроскопом при увеличении в 160-480 раз •

При вставленной в окуляр микроскопа измерительной линейке изме -рягот, мкм, ширину трещин, диаметр пор, включений, скоплений.

При вставленной в окуляр микроскопа микрометрической сетке определяют, %, пористость в шлифах. Пористость считают как количество клинкерных зерен (см. п.3.16 настоящих Методических рекомендаций). Для выявления дифференциальной и интегральной пористости можно применять метод ртутной порометрик и другие методы.

СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений

1 В таблице указано, на сколько процентов снижается значение прочности бетона после пожара по сравнению со значением прочности бетона до пожара.

2 Прочность бетона после его нагрева до температур ниже 60 °С принимается равной ее значению до пожара.

3 После нагрева до температур выше 500 °С значения прочности бетона принимаются равными нулю.

4 Промежуточные значения снижения прочности бетона устанавливаются линейной интерполяцией.

Таблица Г.3 - Снижение прочности арматуры после пожара

Положение арматуры в конструкции, наличие предварительного напряжения

Снижение прочности арматуры после пожара, %, при максимальной температуре ее нагрева, °С

За пределами зоны анкеровки независимо от преднапряжения

В зоне анкеровки арматуры, ненапрягаемой

То же, предварительно напряженной

1 В таблице указано, на сколько процентов снижается значение прочности арматуры после пожара по сравнению со значением прочности арматуры до пожара.

2 Прочность арматуры (за исключением класса B-II) после нагрева до температуры выше 500 °С принимается равной нулю; для класса B-II это значение принимается после температуры нагрева выше 400 °С.

3 Промежуточные значения снижения прочности арматуры устанавливаются линейной интерполяцией.

Прочность бетона после пожара

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Правила обеспечения огнестойкости и огнесохранности

Concrete and reinforced concrete structures. Rules for ensuring of fire resistance and fire safety

Дата введения 2020-06-11

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "НИЦ "Строительство" - Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Свод правил разработан АО "НИЦ "Строительство" (руководитель работы - канд. техн. наук И.С.Кузнецова, главный консультант - д-р техн. наук, профессор А.Ф.Милованов, исполнители: В.Г.Рябченкова, Ю.С.Рянзина).

1 Область применения

Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию бетонных и железобетонных конструкций, обеспечивающие огнестойкость и огнесохранность при воздействии стандартного температурного режима пожара.

Свод правил распространяется на бетонные и железобетонные конструкции жилых, общественных и производственных зданий.

Свод правил не распространяется на:

- на конструкции из жаростойких бетонов;

- конструкции из фибробетонов;

- конструкции из полимербетонов;

- конструкции из бетонов крупнопористой структуры.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования

ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции

ГОСТ 31310-2015 Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ Р 52544-2006 Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты (с изменением N 1)

СП 14.13330.2018 СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах

СП 20.13330.2016 СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия (с изменениями N 1, N 2)

СП 63.13330.2018 СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП 329.1325800.2017 Здания и сооружения. Правила обследования после пожара

СП 432.1325800.2019 Покрытия огнезащитные. Мониторинг технического состояния

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 высокотемпературное воздействие пожара: Воздействие температур свыше 200°С на строительные конструкции при пожаре, при котором возникают температурные напряжения, могут меняться физико-механические и упругопластические свойства материалов конструкций и уменьшаться работоспособное сечение элемента.

3.2 высокотемпературный нагрев: Нагрев конструкции свыше 200°С при воздействии пожара.

3.3 кратковременный высокотемпературный нагрев: Однократное высокотемпературное воздействие пожара на конструкцию продолжительностью от нескольких минут до нескольких часов.

конструктивный способ огнезащиты: Облицовка объекта огнезащиты материалами или иные конструктивные решения по его огнезащите.

нормируемый (требуемый) предел огнестойкости железобетонной конструкции: Значение предела огнестойкости.

огнестойкость строительной конструкции: Способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара.

3.7 огнесохранность строительной конструкции: Способность строительной конструкции сохранять после пожара несущие и (или) ограждающие функции, характеризует состояние ремонтопригодности конструкции без ее усиления после пожара.

3.8 поврежденный слой бетона: Поврежденный пожаром, ослабленный слой бетона, легко удаляемый при простукивании поверхностей железобетонных конструкций молотком (вручную, без применения электроинструментов).

пожар: Неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

3.10 повышенная температура: Температура воздействия на бетонные и железобетонные конструкции в интервале от 50°С до 200°С включительно.

предел огнестойкости конструкции (заполнения проемов противопожарных преград): Промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний.

предельное состояние конструкции по огнестойкости: Состояние конструкции, при котором она утрачивает способность сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара.

3.13 предел огнестойкости по потере несущей способности (R): Предельное состояние несущей строительной конструкции при пожаре вследствие ее обрушения или возникновения предельных деформаций.

Примечание - Предельные деформации определяют по ГОСТ 30247.1-94 (приложение А).

3.14 предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности (I): Предельное состояние несущей и (или) ограждающей строительной конструкции при пожаре вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С, или в любой другой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания.

3.15 предел огнестойкости по потере целостности (E): Предельное состояние несущей и (или) ограждающей строительной конструкции при пожаре в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя.

3.16 собственный предел огнестойкости железобетонной конструкции: Предел огнестойкости, который обеспечивается при проектировании за счет параметров железобетонного сечения конструкции (геометрия сечения, армирование, толщина защитного слоя бетона, классы бетона и арматуры), без применения средств огнезащиты.

средство огнезащиты: Огнезащитный состав или материал, обладающий огнезащитной эффективностью и предназначенный для огнезащиты различных объектов.

стандартный температурный режим пожара: Логарифмическая зависимость "температура - длительность пожара".

3.19 фактический предел огнестойкости железобетонной конструкции: Предел огнестойкости, которым обладает существующая (эксплуатируемая) бетонная или железобетонная конструкция, в том числе с учетом ее технического состояния и наличия огнезащитных покрытий.

3.20 критическая температура нагрева арматуры: Температура нагрева растянутой арматуры, при которой происходит обрушение изгибаемой железобетонной конструкции при пожаре.

4 Общие положения по обеспечению огнестойкости железобетонных конструкций

4.1 При проектировании должны быть подтверждены пределы огнестойкости железобетонных конструкций для установления возможности их применения в зданиях и сооружениях заданной степени огнестойкости по СП 2.13130. Классификация зданий, сооружений и пожарных отсеков по степени огнестойкости и порядок определения степени огнестойкости установлены в [1, статьи 30, 87].

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:

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:

Прочность бетона после пожара

Методические рекомендации по оценке свойств бетона после пожара

Способы доставки

Оглавление

Этот документ находится в:

Организации:

СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений

Прочность бетона после пожара

Предисловие

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие положения по обеспечению огнестойкости железобетонных конструкций

Стойкость бетона при пожаре

Отличие огнестойкости от жаростойкости

Воздействие высоких температур на бетонный состав

Жароупорные бетоны

Огнестойкость конструкций из железобетона

Огнестойкость ячеистых бетонов

Заключение