7.1.3. Определение температур огневого воздействия по следам пожара. Температура горения бетона


Влияние высоких температур на прочность бетона и железобетона

При рассмотрении влияния высоких температур на бетон и железобетон следует различать, во-первых, действие на конструкцию огня во время пожара и, во-вторых, длительное действие высоких температур на специальные железобетонные сооружения, как-то: дымовые трубы, борова для отходящих газов, фундаменты под специальные печи, бункеры для золы и шлака и т. д.

От огнестойких конструкций требуется, чтобы при пожаре, не теряя значительной части своей прочности и без опасных деформаций, они выдерживали не только высокую температуру, но также и поливку водой.

Температура во время длительных пожаров достигает 1000°С, а в отдельных случаях, например в складах горючих материалов, доходит до 1400—1600°С.

Можно ли в таких условиях причислить бетон к огнестойким материалам?

Наши нормы требуют от огнестойких конструкций сопротивления температуре в 1000° в течение 3 час. Бетон не в состоянии выдержать таких температур, так как при высоких температурах цементный раствор теряет гидратную воду, вяжущая сила цемента уничтожается и бетон распадается вследствие разных коэфициентов линейного расширения отдельных камневидных составляющих. Так, известняки разрушаются при температуре выше 800 — 900°С.

Для определения потери прочности бетона с повышением температуры еще в начале прошлого столетия Ульсон (США) произвел опыты над кубиками 10х10х10хсм и призмами 15х15х36 см из бетонов состава 1:2:4, марки 130 в возрасте 33—56 дней. В одной серии опытов щебень был вулканического происхождения, а в других—известняковый. Образцы постепенно в течение 4,5 час. нагревались в газовых печах до 1200°С.

Ульсон установил также, что с повышением температуры значительно падает модуль упругости бетона. Что касается стали, то из того же чертежа видно, что допускаемым пределом работы стали следует считать температуру в 400°С. При температуре в 600°С сталь становится практически неработоспособной.

На цементном заводе Шмидта в Копенгагене в 1912 г. были проведены следующие опыты. В дымовой камере вращающейся цементной печи у самого конца печи в струе газов горения были помещены образцы (1 часть цемента, 3 части песка, 8,5% воды, возраст 28 дней). В течение всего испытания температура была постоянной 450—500° и только один раз была доведена на четверть часа до 600°С. Испытание этих образцов на сжатие показало прочность 293 кг см», т. е. на 16% меньше нормальной, а испытание на разрыв—от 3 до 6 кг/см2 т. е. почти на 85% меньше нормальной.

Таким образом при высокой температуре прочность бетона на растяжение значительно понижается и при 600°, а может быть даже между 450 и 600° фактически сводится к нулю.

Понижение прочности бетона, различное в зависимости от камневидной составляющей, и в особенности понижение

прочности на растяжение подтверждаются опытами и других исследователей.

Нп все эти данные относятся к испытаниям небольших образцов бетона. Совершенно иначе ведет себя бетон в конструкциях и в образцах более значительных размеров. Все бетоны обладают малой теплопроводностью. Высокая температура в большей или меньшей степени действует только на наружную поверхность, но внутрь бетона проникает довольно медленно.

Это подтверждается исследованием проникания теплоты внутрь бетона, проведенным к Копенгагене Грутом.

Два цилиндра с внутренним диаметром 14 см, стенками толщиной 10 см и высотой 51 см, изготовленные из бетона состава 1:2:3, о возрасте трех месяцев нагревались при помощи электрической печи до 1000СС.

Испытание продолжалось около 9 час., в течение которых температура в бетоне измерялась на последовательных глубинах от внутренней поверхности цилиндра. Цилиндры внутри хорошо сохранились и уже после испытания немного оступились. Испытания показали их прочность на сжатие около 100 кг\см~.

На черт. 49 видим, как резко падает температура при углублении внутрь бетона от нагретой поверхности.

Опыты Чикагского университета установили влияние заполнителя на огнестойкость бетона в конструкциях и на его прочность.

Бетон на кварцевом гравии дает многочисленнные и глубокие трещины и отслаивания, что сильно снижает его прочность. Бетон с базальтом и каменноугольным шлаком не даетотслаиваний. Гранит и песчаник (песчаник в большей степени) дают трещины и отслаивания только в углах. Влияние легкоплавкости гранита и базальта наблюдается после длительного испытания только на поверхности и почти не отражается на прочности конструкции.

Известняк является лучшим заполнителем бетона. Бетон на известняке не отслаивается и дает очень мало трещин. Это подтверждается и другими опытами,несмотря на сложившееся ранее мнение о вредном влиянии известнякового щебня на прочность бетона при пожаре.

Ошибочность этого мнения объясняется тем, что соответствующие опыты проводились над малыми образцами (например опыты Ульсона), в которых прочность бетона на известняке падала более быстро, чем прочность бетона на базальте.

Испытания Чикагского университета показали, что железобетонные колонны с защитным слоем в 5 см при заполнителе из щебня-известняка в течение 8 час. выдерживали под полезной нагрузкой температуру до 1200°. После прекращения огня колонны были доведены до разрушения 2—3-кратной расчетной нагрузкой.

Таким образом можно считать, что бетон является неогнестойким только в малых образцах, в конструкциях же он должен быть отнесен к материалам столь высокой огнестойкости, что используется даже в качестве защиты металлических конструкций от огня, для чего железо полностью бетонируется.

Большое значение для огнестойкости железобетонных конструкций имеет величина защитного слоя. В балках и колоннах, подвергающихся действию огня с нескольких сторон, защитный слой должен быть увеличен по сравнению с плитами, которые могут подвергаться действию огня только с одной стороны.

Совершенно иные требования предъявляются к железобетонным сооружениям, которые в условиях их эксплуатации подвергаются длительному действию высоких температур, хотя и много ниже температур при пожарах.

Нормы 1939 г. ставили условие, чтобы железобетонные конструкции не подвергались нагреванию свыше 200°С. При более высоких температурах, как например в дымовых трубах, необходима была защита бетона специальной футеровкой.

Футеровка из огнеупорного материала может примыкать к поверхности железобетонной конструкции непосредственно, служа защитной облицовкой, или же между ними может быть предусмотрен слой засыпки или воздушная прослойка. Выбор того или иного решения зависит от применяемого для футеровки материала, в особенности от коэффициента его линейного расширения.

В нормах 1939 г. понижение прочности бетона учитывалось, начиная с температуры выше 70°С при температуре до 100°С расчетная прочность понижается на 25°/0 и от 100 до 200— на 50°/0. Для последних температур вместе с уменьшением расчетной прочности изменяется и расчетное значение модуля упругости при определении температурных усилий в конструкции.

Температурные воздействия являются источником внутреннего напряженного состояния в теле бетона. Эти напряжения могут быть определены, как для однородного тела. Но помимо них в бетоне возникают напряжения вследствие различных физико-механических свойств отдельных составляющих бетона. Из них первостепенное значение имеют коэффициенты линейного расширения а,. Появление при высоких температурах трещин и значительное понижение прочности бетона с заполнителем из кварца объясняется именно тем, что у кварца а, = от 13- 10-6 до 14- 10-6. В то же время хорошая сопротивляемость известняковых бетонов находит объяснение в небольшой величине его о., =4,5 10 6 до 8- 10-6.

Огнестойкость бетона значительно повышается, если к портландцементу или к шлакопортландцементу добавить 25% шамотной муки и из шамота же сделать также заполнители (песок и щебень). Такой бетон может работать без разрушения до 1300°, но с потерей 50%прочности.

www.stroyotd.ru

Определение температур огневого воздействия по следам пожара

7.1.3. Определение температур огневого воздействия по следам пожара

После ликвидации горения приходится определять температуры на участках повреждения строительных конструкций по следам пожара.

Вследствие огневого воздействия материалы, из которых изготовлены строительные конструкции и оборудование, оказавшиеся в зоне действия высоких температур, претерпевают различные изменения. Последние сопровождаются характерными признаками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в полном уничтожении (выгорании) частей здания. При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естественных термоиндикаторов (термосвидетелей).

Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) температуре, плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре, характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответствующей мощности.

Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойствами «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относятся распространенные строительные материалы — бетон, дерево, пластмассы.

Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведение строительных конструкций. К числу основных факторов, определяющих разрушительные последствия пожара на здание, относятся пожарно-техническая характеристика здания; размер нагрузок на элементы строительных конструкций; длительность воздействия пламени или высокой температуры; температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зонах горения и охлаждающего действия огнетуша-щих средств).

Характерные признаки, свидетельствующие о воздействии на конструкции высокой температуры, определяются, с одной стороны, конкретными условиями горения и зависят в основном от характеристики и длительности воздействия теплового импульса, а с другой — от вида термоиндикатора.

Рассмотрим приемы определения температур, которым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изменением его составляющих: заполнителя и цементного камня. К наиболее общим признакам, по которым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся изменение цвета и закопчение; снижение тона звука при простукивании; отслаивание и отколы; взрывообразные и местные разрушения; изменение прочностных и деформативных характеристик, физико-химических свойств; оплавление и следы огневой эрозии бетона.

Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 °С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400—600 °С — красноватый, при 900—1000 °С -бледно-серый.

В зоне интенсивного горения с температурами более 800 °С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100—400 °С) может происходить значительное оседание сажи.

При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 °С молоток при ударе сминает бетон на поверхности образца. Часть сечения образца, прогретая свыше 500 °С, при ударе средней силы откалывается.

При воздействии умеренно высоких (200—400 °С) и высоких температур (400—800 °С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.

При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается. Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300—400 °С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 °С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина тем-пературно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.

После воздействия температур 400—800 °С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5—1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 °С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 °С, приводит к их полному разрушению.

Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетонных конструкциях, изготовленных из автоклавных, пропаренных и высокопрочных бетонов. В условиях пожара бетон взрывается через 10—20 мин после начала интенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции. Взрывообразное разрушение может происходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверхности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных конструкций, на которые непосредственно воздействует пламя. Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий температурный режим, высокая плотность теплового потока). При этом температура на поверхности бетона 700—900 °С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бетона происходит при 1000-1200 °С и выше.

Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 °С), можно определить по изменению

скорости распространения ультразвука (рис. 7.8) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия

99

Температуру нагрева свыше 200 °С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом термического анализа.

Во время затяжных пожаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых составляющих бетона. Так, при температуре 1100—1150 °С происходит оплавление керамзита, при 1300—1500 °С — полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя, при 1700—1710 °С — кремнезема; при 2000—2050 °С — глинозема.

На развитие термической эрозии бетона существенное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400—800 °С, а еще большее — умеренно яростными температурами 800—1200 °С. При температуре свыше 1200 °С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся. Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает катастрофический характер. Это явление происходит вследствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупорных составляющих бетона.

Таким образом, по следам термической эрозии бетона можно судить о степени его нагрева после пожара:

200—400 ........Умеренная — снижение прочностных и деформативных

характеристик

400—800 ........Ускоренная — нарушение структуры

800—1600 .......Быстрая — оплавление неогнеупорных составляющих

Более 1600 ......Сверхбыстрая — оплавление огнеупорных составляющих

К наиболее характерным признакам, по которым судят о температуре нагрева, действовавшей на строительные стали, относят: обгора-ние горючих и вспучивание огнезащитных красок; изменение цвета стали и характер закопчения конструкций; степень деформации элементов металлических конструкций; образование светлой окалины на поверхности металла; оплавление и расплавление металла; термическую эрозию, испарение металла, «прогары» тонких сечений элементов металлических конструкций.

Металлические не защищенные от огня элементы тонкостенных строительных конструкций особенно чувствительны к тепловому потоку. Наиболее ярко это проявляется у стальных ферм покрытия. Массивные сечения металлических колонн имеют температурные деформации обычно в верхней надкрановой части.

Краски, нанесенные на строительные стали, обгорают при температуре, соответствующей температуре воспламенения конкретного вида краски. По характеру обгорания красок легко установить места наибольшей интенсивности горения.

После воздействия повышенных температур на строительные стали их поверхность получает характерную окраску, а сама сталь — синеломкость. Появление цветов побежалости происходит после закалки с самоотпуском при температуре 200—300 °С. Это явление объясняется возникновением на чистой металлической поверхности тонких слоев окислов. Цвет слоя окисла зависит от его толщины (табл. 7.7).

Таблица 7.7. Классификация побежалости стали

Цвета побежалости стали Толщина слоя окислов, мк Температура нагрева, °С
Светло-желтый 0,04

220-230

Соломенно-желтый 0,045

231-240

Оранжевый 0,5

241-260

Красно-фиолетовый

0,065

261-280
Синий (синеломкость) 0,07

281-300

Повышенные температуры (до 200 °С ) влияют на деформации (искривления, прогибы и т. п.) элементов металлических конструкций незначительно. С ростом температур нагрева до 300 °С и более остаточные искривления после пожара элементов металлических конструкций увеличиваются. Нагруженные элементы металлических конструкций после нагрева до 550—600 °С имеют значительные деформации, вследствие этого после кратковременного (15—20 мин) действия высоких температур металлические конструкции обруша-ются.

При умеренно яростных температурах 800—1200 °С на поверхности стали ненагруженных конструкций появляется светлая окалина.

Воздействие температуры 1100—1300 °С приводит к перегреву стали, изменению ее структуры и снижению механических свойств. Следы плавления строительной стали свидетельствуют о температуре нагрева 1300—1400 °С. После нагрева более 1400 °С на поверхности стали образуются оплавления и твердая хрупкая пленка серовато-синего или черного цвета.

Для определения температур пожара, воздействующих на несущие железобетонные конструкции, характерными являются признаки, свидетельствующие о состоянии бетона, арматуры и железобетонных конструкций после огневого воздействия. Признаки, определяющие температуру нагрева бетона, описаны выше.

Рассмотрим признаки, характеризующие температуру нагрева арматурных сталей железобетонных конструкций.

Арматура железобетонных конструкций с защитным слоем бетона не менее диаметра рабочего стрежня в условиях кратковременного пожара (0,5—2 ч) нагревается до 200—800 °С. При отколах защитного слоя бетона в начальной стадии пожара температура нагрева арматуры значительно выше (100—1200 °С). При температуре более 1300 °С арматурная сталь становится пережженной.

По тяжести повреждения огнем железобетонные конструкции подразделяют на разрушенные, аварийные, сильно поврежденные, со средней и слабой степенью повреждения.

Максимальные температуры на поверхности железобетонных конструкций, получивших повреждения при пожаре, ориентировочно можно принимать по данным табл. 7.8.

Таблица 7.8. Максимальные температуры на обогреваемой поверхности железобетонных конструкций

Повреждения конструкций Максимальные температуры, °С, при длительности огневого воздействия, ч
0,1-0,5

0,5-2

2,1-6

Слабые 500 (+ 50) 400 (±50) 300 (±50)
Средние 700 (± 100) 600 (±50)

500 (±50)

Сильные 1000 (± 100) 800 (± 100) 700 (± 100)
Аварийные - 1200 (± 100

1000 (± 100)

Разрушение - Более 1300 Более 1200

О воздействии высоких температур на кирпичную кладку и деревянные конструкции можно судить по изменению их состояния (табл. 7.9)

Таблица 7.9. Состояние кирпичной кладки и деревянных конструкций при воздействии температур

Температура, °С

Изменение состояния при пожаре

Силикатный кирпич
300 Возрастание прочности до 60 % первоначальной
600 Начало снижения прочности
700 Снижение прочности в два раза, образование трещин
900 Снижение прочности в пять раз, интенсивное образование трещин
Глиняный кирпич
800-900 Возникновение малых поверхностных трещин, более сильное образование трещин в цементно-песчаном растворе
900-1000 Незначительные отколы углов кирпичей, выступающих на поверхность, шелушение поверхности раствора
1000-1200 Сильное повреждение слоя кладки на 10—15 мм, откалывание ле-щадок, выкрошивание раствора на 15—20 мм
1200-1350 Размягчение легкоплавких глин на толщину прогрева
Гипсовая штукатурка
200-300 Образование частых волосных трещин (остаточная прочность 30 % начальной)

600-700

Интенсивное раскрытие трещин (остаточная прочность менее 20 % начальной)

800-900

Разрушение гипсового камня после охлаждения, вторичная гидратация окиси кальция

Цементно-песчаная штукатурка

400-600 Возникновение розового опенка
800-900 Образование бледно-серого оттенка
Известковая штукатурка
600-800

Отслаивание тонкого слоя копоти

Более 900 Отслаивание толстых слоев штукатурки (в течение двух-трех недель после пожара)
Древесина
110 Высыхание с выделением летучих веществ
110-150 Пожелтение

150-250

Образование коричневой окраски

250-300

Возникновение следов воспламенения древесины

400-600

Незначительное обугливание по толщине

600-800

Образование крупнопористого древесного угля

800-1000

Значительное выгорание мелкопористого угля

Более 1000

Полное выгорание древесины, обрушение конструкций

Состояние оборудования, машин, электроаппаратуры, деталей строительных конструкций, выполненных с применением алюминия и пластмасс; трубопроводов, остекления фонарей, дверных и оконных проемов также позволяет определить воздействовавшие на них температуры (табл. 7.10).

Таблица 7.10. Состояние некоторых негорючих материалов после воздействия температуры

Материал Применение Температура, °С Состояние после пожара
Свинец и баббит

При монтаже внутреннего водопровода. Гидроизоляционные прокладки. Обмотки кабелей

330-350

Оплавление, затвердевание в виде капель

Цинк Монтаж внутреннего водопровода 400-430 Оплавление с образованием капель
Алюминий и его сплавы Мелкие детали машин, детали строительных конструкций 600-650

То же

Стекло литое Остекление больших проемов, посуда 700-750 Оплавление
Стекло листовое Обычное остекление. Армированное стекло 800-850

То же

Серебро Детали машин, посуда 950-960

Оплавление, затвердевание в виде капель

Латунь

Дверные ручки, замки, кольца и т. п.

900-1000 То же
Медь и бронза Оконные рамы. Звонки. Электрические провода и кабели 1000-1100 »
Чугун Трубы, радиаторы. Станины машин 1100-1200 Образование капель

Примечания: 1. Данные о максимальных температурах огневого воздействия по участкам здания следует принимать с учетом поправок на наличие и характер теплоотвода при пожаре.

2. Степень нагрева продуктов горения, омывающих конструкции зданий, могут характеризовать следующие температуры плавления несгоревших материалов: парафина 40—60, полистирола, полиэтилена 100—130, каучука 125, полиуретана 180, олова 232, нейлона и лавсана 250 "С.

 

lse.expert

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

В число предупредительных мероприятий могут быть включены мероприятия, направленные на устранение причин, которые могут вызвать пожар (взрыв), на ограничение (локализацию) распространения пожаров, создание условий для эвакуации людей и имущества при пожаре, своевременное обнаружение пожара и оповещение о нем, тушение пожара, поддержание сил ликвидации пожаров в постоянной готовности.

Соблюдение технологических режимов производства, содержание оборудования, особенно энергетических сетей, в исправном состоянии позволяет, в большинстве случаев, исключить причину возгорания.

Своевременное обнаружение пожара может достигаться оснащением производственных и бытовых помещений системами автоматической пожарной сигнализации или, в отдельных случаях, с помощью организационных мер.

Первоначальное тушение пожара (до прибытия вызванных сил) успешно проводится на тех объектах, которые оснащены автоматическими установками тушения пожара.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ ПРИ ПОЖАРЕ И ВЗРЫВЕ

При обнаружении возгорания реагируйте на пожар быстро, используя все доступные способы для тушения огня (песок, воду, огнетушители и т.д.). Если потушить огонь в кратчайшее время невозможно, вызовите пожарную охрану предприятия (при ее наличии) или города (по телефону 01).

При эвакуации горящие помещения и задымленные места проходите быстро, задержав дыхание, защитив нос и рот влажной плотной тканью. В сильно задымленном помещении передвигайтесь ползком или пригнувшись – в прилегающем к полу пространстве чистый воздух сохраняется дольше.

Отыскивая пострадавших, окликните их. Если на человеке загорелась одежда, помогите сбросить ее либо набросьте на горящего любое покрывало и плотно прижмите. Если доступ воздуха ограничен, горение быстро прекратиться. Не давайте человеку с горящей одеждой бежать.

Не подходите к взрывоопасным предметам и не трогайте их. При угрозе взрыва ложитесь на живот, защищая голову руками, дальше от окон, застекленных дверей, проходов, лестниц. Если произошел взрыв, примите меры к недопущению пожара и паники, окажите первую медицинскую помощь пострадавшим.

При повреждении здания пожаром или взрывом входите в него осторожно, убедившись в него осторожно, убедившись в отсутствии значительных повреждений перекрытий, стен, линий электро-, газо- и водоснабжения, утечек газа, очагов пожара.

Если Вы проживаете вблизи взрывоопасного объекта, будьте внимательны. Сирены и прерывистые гудки предприятий (транспортных средств) означают сигнал «Внимание всем&!raquo;. Услышав его, немедленно включите громкоговоритель, радиоприемник или телевизор. Прослушайте информационное сообщение о чрезвычайной ситуации и действуйте согласно указаниям территориального ГОЧС.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

После ликвидации горения приходится определять температуры на участках повреждения строительных конструкций по следам пожара.Вследствие огневого воздействия материалы, из которых изготовлены строительные конструкции и оборудование, оказавшиеся в зоне действия высоких температур, претерпевают различные изменения. Последние сопровождаются характерными признаками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в полном уничтожении (выгорании) частей здания. При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естественных термоиндикаторов.Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) температуре, плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре, характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответствующей мощности.Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойствами «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относится распространенные строительные материалы – бетон, дерево, пластмассы.Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведение строительных конструкций. К числу основных факторов, определяющих разрушительные последствия пожара на здание, относятся пожарно-техническая характеристика здания; размер нагрузок на элементы строительных конструкций; длительность воздействия пламени или высокой температуры; температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зонах горения и охлаждающего действия огнетушащих средств).Характерные признаки, свидетельствующие о воздействии на конструкции высокой температуры, определяются, с одной стороны, конкретными условиями горения и зависят в основном от характеристики и длительности воздействия теплового импульса, а с другой – от вида термоиндикатора.Рассмотрим приемы определения температур, которым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изменением его составляющих: заполнителя и цементного камня. К наиболее общим признакам, по которым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся изменение цвета и закопчение; снижение тона звука при простукивании; отслаивание и отколы; взрывообразные и местные разрушения; изменение прочностных и деформативных характеристик, физико-химических свойств; оплавление и следы огневой эрозии бетона.Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400–600 С – красноватый, при 900–1000 С – бледно-серый.В зоне интенсивного горения с температурами более 800 С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100–400 С) может происходить значительное оседание сажи.При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 С молоток при уларе сминает бетон на поверхности образца.Часть сечения образца, прогретая свыше 500 С, при уларе средней силы откалывается.При воздействии умеренно высоких (200–400 С) и высоких температур (400–800 С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается. Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300–400 С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 "С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.После воздействия температур 400–800 С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5–1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 С, приводит к их полному разрушению.Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетонных конструкциях, изготовленных из автоклавных, пропаренных и высокопрочных бетонов. В условиях пожара бетон взрывается через 10–20 мин после начала интенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции. Взрывообразное разрушение может происходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверхности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных конструкций, на которые непосредственно воздействует пламя. Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий температурный режим, высокая плотность теплового потока). При этом температура на поверхности бетона 700–900 С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бетона происходит при 1000–1200 С и выше.Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука (рис. 1) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия.Температуру нагрева свыше 200 С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом термического анализа.Во время пожаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых составляющих бетона. Так, при температуре 1100-1150 С происходит оплавление керамзита, при 1300– 1500 С – полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя, при 1700–1710 С – кремнезема; при 2000–2050 С – глинозема.

На развитие термической эрозии бетона существенное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400–800 С, а ещё большее – умеренно яростными температурами 800–1200 С. При температуре свыше 1200 С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся. Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает катастрофический характер. Это явление происходит вследствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупорных составляющих бетона.Таким образом, по следам термической эрозии бетона можно судить о степени его нагрева после пожара:200–400.............................. Умеренная – снижение прочностных и деформативных характеристик400–800.............................. Ускоренная – нарушение структуры800–1600............................ Быстрая – оплавление неогнеупорных составляющихБолее 1600......................... Сверхбыстрая оплавление огнеупорных составляющих.

megaobuchalka.ru