Методическое пособие 679

В/Т-отношение

В/Т-отношение

Рис. 4.2. Зависимость реологических характеристик бетонной смеси повышенной термостойкости от В/Т-отношения

В результате проведенных исследований установлено, что бетонные смеси ведут себя подобно вязкопластичным жидкостям, и для обеспечения прочности сцепления предпочтительно применять смеси с малой эффективной вязкостью и большим напряжением сдвига. В нашем случае желательно снижение водотвердого отношения, что обеспечивает лучшее сцепление слоя с бетонной смесью, устойчивость наносимого слоя в процессе формования и транспортировки изделия до начала твердения бетона. Достигаются эти условия путем применения бетонной смеси с напряжением сдвига от 5 до 10 Па и величиной эффективной вязкости от 10 до 20 Па·с, что корреспондируется с показателем осадки конуса бетонной смеси в диапазоне от 8 до 10 см.

71

4.1.2. Оценка адгезионной прочности слоя бетона повышенной термостойкости и несущего слоя в вариатропных изделиях

Выполненные исследования направлены на получение материала, который позволит создать двухслойную вариатропную конструкцию, имеющую несущее ядро из высокопрочного бетона и покрытие из бетона повышенной термостойкости, защищающего арматуру от коррозии, придавая конструкции несущую способность, одновременно выполняя задачу противостояния воздействию открытого пламени и высоких температур.

Одним из важнейших факторов, обусловливающих надежность работы двухслойных вариатропных конструкций, является сцепление термостойкого слоя с конструктивным высокопрочным бетоном. Это обстоятельство объясняет необходимость изучения совместной работы таких слоев для обеспечения повышенной их трещиностойкости при нагреве.

Результаты испытаний прочности сцепления бетона повышенной термостойкости и бетона несущей конструкции на отрыв приведены в табл. 4.1 и на рис. 4.3 – 4.6.

Установлено, что как в период твердения, так и после его завершения двухслойные образцы сохраняли сплошность без наличия трещин и разрывов как в массиве образцов, так и в контактной зоне (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Вид двухслойных образцов после твердения в нормальных услових

Испытания образцов на отрыв, внешний вид которых приведен на рис. 4.4 – 4.6, позволили установить следующее (табл. 4.1).

Разрыв двухслойных образцов со слоем бетона повышенной термостойкости из шунгитобетона и конструктивным слоем из высокопрочного бетона происходит по бетону повышенной термостойкости (табл. 4.1). Прочность сцепления составила 0,7 – 0,8 МПа, при пределе прочности при сжатии бетона повышенной термостойкости 6,75 МПа, что обеспечивает надежность сцепления наносимого покрытия.

72

Рис. 4.4. Внешний вид двухслойных образов со слоем бетона повышенной термостойкости и конструктивным – из высокопрочного бетона

Рис. 4.5. Вид двухслойного образца с приклеенными накладками перед испытанием на отрыв на электромеханическом прессе МР-05-1

Рис. 4.6. Состояние контактной зоны двухслойных образцов после испытания на отрыв

73

Таблица 4.1

Результаты испытаний двухслойных образцов на прочность сцепления бетонных слоев при отрыве*

* - твердение образцов протекало при нормальных условиях: температуре ± 20 0С, влажности 100 % в течение 28 суток

4.1.3. Влияние температурных воздействий на прочность контактной зоны слоя бетона повышенной термостойкости и несущего слоя вариатропных изделий

Двухслойные образцы бетона после испытаний на отрыв были подвергнуты термическим воздействиям для оценки состояния контактной зоны слоев бетона повышенной термостойкости и несущего слоя бетона, используемых в вариатропных огнестойких конструкциях. Испытанные образцы имели равновесную влажность от 8 до 12 %.

Оптические испытания позволили установить, что при температурных воздействиях от 500 0С до 1100 0С контактная зона двухслойных образцов отличалась сплошностью, отсутствием трещин, разрывов и зон разрушения (рис. 4.7).

74

Контактная зона

а) 5000С б) 7000 в) 9000С г) 11000С

Рис. 4.7. Внешний вид двухслойных образцов подвергнутых температурным воздействиям от 500 ° С до 1100 ° С

Полученные результаты, соответствующие требованиям бетонной смеси и бетона повышенной термостойкости предопределили технологию получения изделий вариатропной конструкции, которая нашла свое отражение в разработанном технологическом регламенте с применением предлагаемых бетонов повышенной термостойкости.

4.2. Предел огнестойкости вариатропной железобетонной плиты со слоем бетона повышенной термостойкости

4.2.1. Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты без огнезащитного покрытия

Оценка фактического предела огнестойкости вариатропной конструкции осуществлялась путем расчетных методов (согласно ст. 87 Федерального закона № 123-ФЗ [7] и п.11 ГОСТ 30247.0-94 [24]) на примере вариатропной железобетонной плиты перекрытия размером 6000 × 1200 × 240 мм. Толщина слоя бетона повышенной термостойкости варьировалась от 0,01 до 0,04 м.

Согласно данным, приведенным на рис. 4.8, предел огнестойкости рассматриваемой плиты (толщиной более 180 мм) по потере теплоизолирующей способности составил более 300 мин (I 300). Принимаем предел огнестойкости по потере несущей способности.

Расчетным методом определялся предел огнестойкости железобетонной плиты перекрытия по потере несущей способности, а также эффективность огнезащитного композиционного бетона повышенной термостойкости при различной толщине наносимого огнезащитного слоя.

75

Толщина плиты, стены, мм

Рис. 4.8. Предел огнестойккости по потере теплоизолирующей способности плит (стен) при одностороннем нагреве бетона от стандартного пожара [114]:

1 – тяжелый бетона на силикатном заполнителе; 2 – то же, на карбонатном

Железобетонная пли та перекрытия многоэтажного жилого дома с размерами сечения: b = 1,2 м; длина рабочего пролета l = 6,0 м ; высота сечения h=0,24 м; толщина защитного слоя бетона до низа растяянутой арматуры

сти λ = 0,22 Вт/м·ºС.

Расчет выполняется согласно рекомендациям, изложенным в работах [121, 122, 123] по методу стандартного пожара.

1. Расчетная схема определения предела огнестойкости, на которой обозначены план-схема воздействия пожара на плиту, ее геометрические характеристики и кривая изменения температуры в толще плиты, приведены на рис.4.9.

Рис. 4.9. Расчетная схема для определения предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия без огнезащитного покрытия

76

2. Определение коэффициента условий работы при пожаре растянутой арматуры железобетонной плиты ввиду отсутствия в ней сжатой арматуры проводилось по формуле

M

где q – нормативные нагрузки на плиту, Н/м2; b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

Подставив исходные данные, получили

Рабочая высота сечения плиты ho определялась по формуле

где h – высота сечения плиты, м; δ – толщина защитного слоя бетона, м; d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

ho = 0,24 – 0,02 – 0,007 = 0,213 м.

Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры Аs определяли в зависимости от диаметра арматуры по формуле

В нашем случае

Тогда с учетом полученных значений, коэффициент условий работы при пожаре γ s×T растянутой арматуры равен

78

3. В зависимости от значения коэффициента условий работы при пожаре

γ s ×T растянутой арматуры определялась критическая температура прогрева tscr ,

при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого использовались справочные данные, приведенные в табл. 4.4. Для промежуточных значений tscr применялся метод интерполяции.

Таблица 4.4

Значения коэффициента условий работы при пожаре γsT стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры прогрева арматуры

Согласно таблице 4.4, для стали класса А-IV при γ s ×T = 0,7 по интерполяции получили

t cr = 450 + 0,8 − 0,7 ×50 = 483 oC.

s0,8 - 0,65

4.Решалась теплотехническая задача определения предела огнестойкости железобетонной плиты, для чего проводился расчет времени достижения критической температуры tscr в растянутой арматуре. При этом предел огнестойко-

79

сти сплошной железобетонной плиты по потере несущей способности равен времени (ч) достижения в растянутой арматуре, определяемому по формуле

где α red – приведенный коэффициент температуропроводности прогреваемого

бетона плиты, м2/ч, определяется в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя по справочным данным, приведенным в табл. 4.5; φ1 и φ2 – поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. 4.6; при 2350 кг/м3, имеем φ1 = 0,62;

Предел огнестойкости железобетонной плиты по потере несущей способности без применения огнезащитного покрытия равен

80