Обзор литературы представляет противоречивую картину возникновения откола, вызванного пожаром, а также точного механизма откола в бетоне. В то время как некоторые исследователи сообщали о взрывном отколе бетонных элементов конструкции, подвергшихся воздействию огня, в ряде других исследований сообщалось о незначительном или нулевом значительном отколе.
Объяснения откола бетона
Одним из возможных объяснений этой запутанной тенденции наблюдений является большое количество факторов, которые влияют на откол и их взаимозависимость. Тем не менее, большинство исследователей сходятся во мнении, что основными причинами вызванного пожаром откола в бетоне являются низкая проницаемость бетона и миграция влаги в бетоне при повышенных температурах.
Широкие теории
Существует две широкие теории, с помощью которых можно объяснить явление откола.
(I) Повышение давления. Считается, что откол вызван повышением порового давления во время нагревания. Чрезвычайно высокое давление водяного пара, создаваемое при воздействии огня, не может выйти из-за высокой плотности и компактности (и низкой проницаемости) более прочного бетона. Когда эффективное поровое давление (пористость, умноженная на поровое давление) превышает предел прочности бетона, куски бетона отпадают от элемента конструкции. Это поровое давление считается причиной прогрессирующего разрушения; то есть, чем ниже проницаемость бетона, тем больше откол, вызванный пожаром. Такое выпадение кусков бетона часто может быть взрывоопасным в зависимости от пожара и характеристик бетона.
(II) Ограниченная термическая дилатация. Эта гипотеза считает, что откол происходит в результате сдержанного теплового расширения вблизи нагретой поверхности, что приводит к развитию сжимающих напряжений, параллельных нагретой поверхности. Эти сжимающие напряжения освобождаются от хрупкого разрушения бетона (откола). Поровое давление может играть существенную роль в возникновении нестабильности в виде взрывного термического откола.
Хотя скалывание может происходить во всех бетонах, считается, что высокопрочный бетон более восприимчив к скалыванию, чем бетон нормальной прочности из-за его низкой проницаемости и низкого водоцементного отношения.
Высокое давление
Высокое давление водяного пара, возникающее из-за быстрого повышения температуры, не может выйти из-за высокой плотности (и низкой проницаемости) ГСК, и это повышение давления часто достигает давления насыщенного пара. При 300 ° C поровое давление может достигать 8 МПа; такие внутренние давления часто слишком высоки, чтобы противостоять смеси HSC, имеющей предел прочности при растяжении приблизительно 5 МПа.
Осушенные условия на нагретой поверхности и низкая проницаемость бетона приводят к сильным градиентам давления вблизи поверхности в виде так называемого «влагоудерживающего средства».
Когда давление пара превышает предел прочности бетона, куски бетона отпадают от элемента конструкции. В ряде тестовых наблюдений на колоннах ГСК было установлено, что отколы часто носят взрывной характер. Следовательно, откол является одной из основных проблем при использовании HSC в зданиях и должен быть должным образом учтен при оценке пожарных характеристик.
Откол в столбцах
Откол в столбцах NSC и HSC сравнивается на рисунке 11используя данные, полученные в результате натурных огневых испытаний на нагруженных колоннах. Можно видеть, что откол является довольно значительным в колонне ГСК, подвергшейся воздействию огня.
Относительный откол в колоннах NSC и HSC в условиях пожара.
Степень отслаивания
Степень отслаивания зависит от ряда факторов, включая прочность, пористость, плотность, уровень нагрузки, интенсивность пожара, тип заполнителя, относительную влажность, количество дыма кремнезема и другие примеси. Многие из этих факторов взаимозависимы, и это делает прогноз откола довольно сложным. Изменение пористости в зависимости от температуры является наиболее важным свойством, необходимым для прогнозирования откольных характеристик ГСК. Noumow проводились измерения пористости на образцах НСК и ГСК с использованием ртутного порозиметра при различных температурах.
Откол в ГСК
На основании ограниченных испытаний на огнестойкость исследователи предположили, что откол в ГСК может быть сведен к минимуму путем добавления полипропиленовых волокон в смесь ГСК.
Полипропиленовые волокна плавятся, когда температуры в бетоне достигают примерно 160–170 ° C, и это создает в бетоне поры, достаточные для сброса давления пара, возникающего в бетоне. Другой альтернативой ограничения вызванного пожаром откола в колоннах HSC является использование изогнутых стяжек, при которых стяжки изгибаются под углом 135 ° в бетонное ядро.
Источник - https://wikipediya.com.ua