Свойства тяжелого бетона после пожара
Для оценки изменения физико-механических свойств тяжелого бетона и его пригодности к дальнейшей эксплуатация после пожара были выполнены экспериментальные исследования по определению кубиковой призменной прочностей, модуля упругости бетона, его температурных деформаций, коэффициента Пуассона дифференциального коэффициента поперечных деформаций скорости ультразвука в бетоне при действии температуры, внешней нагрузки и воды.
Образцы готовили из бетонной смеси состава Ц:П:Щ:В = 1:1,87:2.89:0,5 по массе. Применяли портландцемент Воскресенского завода, природный кварцевый песок с Мкр=1,83, крупный заполнитель из гранита. Бетон твердел как в нормальных условиях, так и после тепловлажностной обработки (пропаровании); возраст бетона в момент испытания— 1,5 года.
Относительное изменение кубиковой прочности бетона после нагрева и непосредственно после остывания (рис. 1) в значительной степени зависело от условий твердения бетона при изготовлении образцов. Прочность пропаренного бетона после нагрева до 80, 120, 200, 300, 400°С мало отличалась (иа 7—12%) от прочности бетона при 20°С. Это имеет большое практическое значение, так как и нашей стране большинство железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий изготовляется из сборных железобетонных элементов, прошедших тепловлажностную обработку на заводах. Значительное снижение прочности бетона этого вила отмечено после его нагрева до 600— 7.10°С (на 45—65%).
Снижение прочности бетона нормального твердения после температурного воздействия больше, чем пропаренного, на 5—22%. Однократное воздействие воды на бетон после нагрева призвело к дополнительному снижению его прочности.
После теплового воздействия прочность бетона изменялась в зависимости 0т времени хранения образцов при I ~ 15—20°С и ф = 50—60% (таил. 1).
После нагрева до 80—120°С со временем прочность бетона, твердевшего как в нормальных, так и в УСЛОВИЯХ повышенной температуры и влажности, почти полностью восстанавливалась. Следовательно, это изменение прочности бетона (на 30%о) следует учитывать только оценке несущей способности Железобетонных конструкций сразу после пожара. Оценивая возможность Дальнейшей эксплуатации конструкций, необходимо принимать во внимание снижение прочности бетона не более чем на 10%.
После нагрева бетона до 300—600°С и воздушного охлаждения его прочность со временем уменьшается, а после нагрева и охлаждения водой практически не изменяется.
Призменная прочность бетона после нагрева уменьшается в значительно большей степени, чем кубиковая. После нагрева до 80—100°С соотношение кубиковой и призменной прочности подчиняется сложной после нагрева до более высоких температур это соотношение близко к линейной зависимости от температуры (рис. 2). Для пропаренного бетона эту зависимость можно представить в виде
Модуль упругости бетона после температурного воздействия снижается в значительно большей степени, чем прочность бетона (табл. 2).
На основании этих данных можно сделать вывод, что после нагрева до температур выше 500°С значительно нарушается структура бетона и его не следует использовать при дальнейшей эксплуатации. Этот вывод подтверждается данными о соотношении относительных изменений призменной прочности бетона и его модуля упругости в зависимости от температуры (рис. 3). Поскольку модуль упругости бетона более чувствителен к нарушению его структуры (к появлению микро- и макротрещин в бетоне) при нагреве и остывании, то увеличение этого отношения более 1 при 200°С и более [1] дает некоторую информацию о дефектности структуры бетона. Резкое увеличение указанного отношения выше 500°С указывает на появление в бетоне большого числа трешин.
Нагрев и остывание бетона под действием сжимающей нагрузки, равной (0,3—0,5)/?Ш1, не оказывали существенного (10—15%) влияния на его прочность и модуль упругости.
Значения коэффициента Пуассона и верхней границы микротрещинообразования бетона зависели от многих факторов (рис. 4; табл. 3).
Эти данные позволяют утверждать, что бетон после пожара обладает свойствами, отличными от исходных. Заключение о возможности его дальнейшей эксплуатации должно быть сделано только после тщательного анализа комплекса его новых свойств. Можно
предположить, что наряду с прочностью и модулем упругости бетона одним из основных критериев оценки его пригодности должна служить параметрическая точка Rj . Известно [2], что она характеризует нарушение структуры бетона, связанное с появлением микро- трещин большой протяженности и длительной прочностью бетона.
На основании данных комплексных исследований предлагаются следующие предельные максимальные значения температур нагрева тяжелого бетона при пожаре, после воздействия которых еще возможна его эксплуатация.
