Исследования показали, что изменение капиллярно-пористой структуры межпоровых перегородок ведёт к повышению устойчивости пенобетонов при воздействии огня.

Одним из важнейших свойств стеновых материалов является их огнестойкость, поскольку она определяет безопасность эксплуатации жилых и общественных зданий. Огнестойкость — способность материалов выдерживать длительное воздействие открытого огня без разрушения.

После принятия программы «Об энергосбережении» и выхода новых норм, регламентирующих сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций зданий и сооружений, в строительстве стали шире применяться эффективные теплоизоляционные материалы (пенопласт, сайдинг и т. д.), многие из которых имеют полимерную основу, относятся к горючим материалам и у которых продукты горения токсичны. Российская статистика показывает, что около 80 % пожаров приходится на жилой сектор [1].

Бетоны относят к огнестойким материалам. Большинство строительных конструкций изготавливается из железобетона, который характеризуется повышенной пожарной устойчивостью по сравнению с металлическими или другими видами строительных конструкций. Сухие бетоны способны длительно выдерживать без разрушения воздействие температур до 620 °C [1].

В условиях эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции не бывают сухими, они находятся в состоянии равновесной влажности, величина которой зависит от параметров их капиллярно-пористой структуры.Уже при незначительном нагреве в их поровой структуре появляется пар. В том случае, когда пор мало, или они сообщающиеся и открытые, пар в условиях пожара способствует только замедлению продвижения температурного фронта в глубь конструкции. Если поры закрытые, то парообразная влага развивает в них избыточное давление, способствуя, таким образом, растрескиванию и как продвижению высоких температур внутрь конструкции, так и её разрушению.

При воздействии пожара на влажные бетонные и железобетонные конструкции в них наблюдается взрывообразное («хрупкое») разрушение бетона, которое в бетонах слитной структуры начинается, как правило, через 5–15 мин после начала огневого воздействия. Оно проявляется в виде околов со стороны обогреваемой поверхности. Глубина околов обычно составляет 5–10 см, а площадь разрушающейся поверхности может достигать нескольких квадратных метров, что в конечном итоге приводит к разрушению конструкции. Важно отметить, что скорость появления околов в условиях пожара зависит не только от влажности железобетонной конструкции, но и от способности бетона транспортировать тепло, то есть от его теплопроводности. Именно поэтому при возведении пожароустойчивых железобетонных конструкций чаще всего на их поверхность наносят специальные составы с целью защиты от скоростного распространения тепла. Такие составы увеличивают время сохранения несущей способности строительных конструкций в условиях пожара, однако полностью защитить их от разрушения не могут.

Принято считать [3], что причиной хрупкого разрушения любого материала является его низкая прочность при растяжении. Поэтому для повышения огнестойкости строительных конструкций следует совершенствовать именно это свойство бетонов. Дисперсное армирование пенобетонов волокнами повышает их прочность при растяжении в 2–5 раз [2]. Понижение теплопроводности пенобетона при сохранении его конструкционных свойств также должно способствовать повышению его пожарной устойчивости [2]. У фибропенобетона по сравнению с равноплотным пенобетоном теплопроводность меньше на 15–25 %, поэтому продвижение теплового фронта должно осуществляться медленнее, чем при использовании обычного ячеистого бетона. Кроме того, экспериментально установлено, что плотность межпоровых перегородок в фибропенобетоне существенно выше, чем в обычном. Причиной являются особенности формирования кластерных агрегатов в присутствии протяжённой поверхности фаз. Повышение плотности межпоровых перегородок предопределило понижение равновесной влажности материала, что, в свою очередь, должно улучшить его противопожарные свойства за счёт снижения интенсивности воздействия водяных паров на стенки пор.

В Волгоградской испытательной пожарной лаборатории были проведены испытания на огнестойкость равноплотных пено- и фибропенобетонов. Испытания показали, что сквозное растрескивание фибропенобетонов плотностью 600 кг/м³ под действием огня начинается на 15 мин позже, чем у пенобетонов [4].

Из протокола испытаний [4] следует, что при повышении температуры до 678 °C состояние фибропенобетонного образца остаётся без видимых изменений. Причём в этом же интервале времени и температуры с пенобетонного образца начинает осыпаться песок. При дальнейшем повышении температуры до 736 °C на пенобетонных образцах появляются трещины, а на фибропенобетонных — их практически нет. При температуре 840 °C пенобетонные образцы разделяются на части, а у фибропенобетонных появляются трещины на поверхности (около 30 % от площади поверхности). Дальнейшее повышение температуры (до 894 °C) приводит к появлению глубоких трещин с разломами образцов по объёму.

Таким образом, экспериментально установлено, что устойчивость к высоким температурам и предел огнестойкости (I) образца из фибропенобетона толщиной 120 мм равен 45 мин, а равноплотного образца бетона ячеистой структуры — только 30 мин.

Литература:

1. Голованов В. И. и др. Обеспечение огнестойкости несущих строительных конструкций // Пожарная безопасность. — 2002. — № 3. — С. 48–57.

2. Моргун Л. В. Структурообразование и свойства дисперсноармированных пенобетонов: Диссертация. — Ростов-на-Дону: РГСУ, 2005.

3. Пирадов К. А., Бисенов К. А., Абдуллаев К. У. Механика разрушения бетона и железобетона. — Алматы, 2000.

4. Протокол опытных испытаний образца фибропенобетона ТУ 5767-033-02069119-2003. — Волгоград, 2004.

Источник

Комментарии запрещены.