RU159618U1

RU159618U1 - Железобетонная конструкция повышенной огнестойкости

Info

Publication number: RU159618U1
Application number: RU2014125718/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Парфирьевич Антонов; Владимир Семенович Лысов
Original assignee: Владимир Семенович Лысов
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-02-10

Abstract

1. Железобетонная конструкция с повышенной огнестойкостью, характеризующаяся тем, что она содержит бетон, защитный слой из бетона, стальную арматуру и дополнительное конструктивное армирование в виде пространственной структуры из хаотически переплетенных полимерных нитей толщиной до 0,70 мм.2. Железобетонная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что пространственная структура представляет собой мат толщиной 10…40 мм.3. Железобетонная конструкция по п. 2, отличающаяся тем, что мат внедрен в поверхностную область защитного слоя железобетонной конструкции на глубину от поверхности, равную толщине мата.4. Железобетонная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что полимерные нити выполнены из полипропилена.

Description

Техническое решение относится к области строительства, в частности к области производства железобетонных конструкций, обладающих повышенной огнестойкостью в условиях пожара по критерию целостности (E).

В современном строительстве все шире стали применяться конструкции из бетонов повышенной прочности или прошедших тепло-влажностную обработку, с тонкостенными и предварительно напряженными элементами.

Ярко выраженным недостатком высокопрочного бетона является потеря своих высоких физико-механических свойств при воздействии высоких температур. В связи с этим в нашей стране и за рубежом были проведены значительные экспериментальные и теоретические исследования по изучению хрупкого разрушения бетона при пожаре.

Характерной особенностью высокопрочного бетона является его взрывообразное разрушение, что может привести к частичному или полному разрушению конструкции. Хрупкое (взрывообразное) разрушение бетона при пожаре наиболее опасно для несущих конструкций, особенно для конструкций с небольшим поперечным сечением, воспринимающих большие нагрузки. Их преждевременное разрушение может вызвать обрушение других конструкций или здания (сооружения) в целом. Особое внимание следует обратить на возможность хрупкого разрушения бетона в конструкциях и обделках тоннельных сооружений.

Разработка мероприятий по защите высокопрочного бетона от такого разрушения позволит защитить несущие железобетонные конструкции и, следовательно, обеспечит требуемую огнестойкость при воздействии высоких температур пожара.

В результате высокотемпературного огневого воздействия во время пожара в цементной матрице бетона происходят физико-химические процессы, изменяющие его механические свойства. Таким образом, причиной хрупкого разрушения бетона при пожаре является образование трещин в структуре бетона и их переход в неравновесное спонтанное развитие под воздействием внешней нагрузки, неравномерного нагрева и фильтрации пара по толщине сечения элемента. При влажности бетона выше 3,5 процентов в условиях одностороннего нагрева через 5…20 мин в тонкостенных железобетонных конструкциях толщиной 40…200 мм это приводит к образованию сквозных отверстий и трещин. В конструкциях толщиной более 200 мм происходят отколы кусков бетона толщиной до 50…100 мм, что уменьшает поперечное сечение элемента.

В СТО 36554501-006-2006 «ПРАВИЛА ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОГНЕСТОЙКОСТИ И ОГНЕСОХРАННОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ» в разделе «Расчет предела огнестойкости по целостности» в качестве одной из рекомендаций по предотвращению хрупкого разрушения предлагается осуществлять дополнительное конструктивное армирование поверхностного слоя бетона со стороны нагрева арматурной сеткой с ячейками 25...70 мм и диаметром арматуры 0,5…1,0 мм.

С другой стороны, в Европе руководствуются стандартом EN 1992-1-2:2004 «Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-2. Общие правила определения огнестойкости». В стандарте рассматриваются методы пассивной противопожарной защиты, которые распространяется на проектирование конструкций, выполняющие требуемые функции (несущую и/или ограждающую) в течение установленной продолжительности регламентируемого воздействия пожара при заданном уровне нагрузки. Приведены дополнительные правила для конструкций из высокопрочного бетона и отмечены действия высоких температур с учетом характеристик бетона, включая риск хрупкого разрушения. Одним из эффективных, рекомендуемых методов является добавление в бетонную смесь полипропиленовых волокон (метод D).

В условиях эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции находятся в состоянии равновесной влажности, величина которой зависит от параметров их капиллярно-пористой структуры. При нагреве в этих порах накапливается пар под высоким давлением, приводящим к растрескиванию и разрушению бетона. Выгорающие волокна, в бетонах, армированных полипропиленовыми волокнами, изготовленные из низкоплавкого полимера, при нагреве образуют как открытую, так и условно-замкнутую пористость, приводящую к снижению внутриструктурного парового давления.

К основным недостаткам использования арматурной сетки относятся:

- ограниченная применимость, невозможно реализовать при заливке бетона в опалубку (особенно криволинейного профиля);

- необходимость анкеровки этой сетки, чтобы избежать возможности ее выпучивания из тела бетона в результате температурных деформаций.

Недостатками добавления в бетонную смесь полипропиленовых волокон с целью предотвращения хрупкого разрушения сопряжено с перерасходом волокна так как оно распределяется по всему объему железобетонной конструкции, а не локализуется только в области защитного слоя, в котором и происходит хрупкое разрушение. А также усложняется процесс приготовления бетонной смеси, так как введение в нее достаточно большого количества волокна уменьшает ее подвижность.

Технический результат: получение железобетонных конструкций повышенной огнестойкости, обладающих высокой стойкостью к хрупкому разрушению в условиях воздействия высоких температур, являющихся следствием пожара, лишенных указанных выше недостатков.

Этот результат достигается тем, что в поверхностную область защитного слоя со стороны обогрева внедрен волокнистый наполнитель в виде мата толщиной 10…40 мм из тонких полимерных нитей с температурой плавления 130-150 град типа геомат «МакМат». При необходимости может быть использован геомат типа «МакМат R», обладающий повышенной устойчивостью к сдвиговым нагрузкам за счет армирования мата стальной сеткой или тканной георешоткой.

Внедрение указанного мата в защитный слой железобетона осуществляется следующими способами:

1. Для случая бетонирования в опалубку - мат соответствующим способом закрепляется на внутренней поверхности опалубки с обогреваемой стороны заливаемой конструкции. При этом, в процессе заливки с вибрированием пространство, в котором зафиксирован мат, также заполняется раствором бетона, образуя монолитную структуру.

2. Для случая бетонирования торкретированием - мат внедряется в тело бетона сразу после достижения его проектной толщины посредством затирки или вибрирования в его еще достаточно жидкий верхний слой.

На фиг. 1 изображена железобетонная конструкция, включающую бетон - 1, стальную арматуру - 2, мат из тонких полимерных нитей - 3

Claims

1. Железобетонная конструкция с повышенной огнестойкостью, характеризующаяся тем, что она содержит бетон, защитный слой из бетона, стальную арматуру и дополнительное конструктивное армирование в виде пространственной структуры из хаотически переплетенных полимерных нитей толщиной до 0,70 мм.

2. Железобетонная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что пространственная структура представляет собой мат толщиной 10…40 мм.

3. Железобетонная конструкция по п. 2, отличающаяся тем, что мат внедрен в поверхностную область защитного слоя железобетонной конструкции на глубину от поверхности, равную толщине мата.

4. Железобетонная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что полимерные нити выполнены из полипропилена.