Температура плавления бетона: Огнестойкость бетона: температура плавления, особенности

Огнестойкость бетона: температура плавления, особенности

При пожаре свойства железобетонных конструкций проявляют себя в огнеупорности и жаростойкости. Температура плавления бетона равна 1100—2000 °C в зависимости от внутреннего состава, добавленного в раствор. Начиная с 200 °C, происходит снижение прочности и растрескивание, но материал довольно огнестойкий и медленно модифицируется за счет малой скорости нагревания поверхности. Тепло выделяется в процессе испарения воды при разрушении целостности цемента, таким образом позволяя сопротивляться непродолжительному влиянию высоких температур. Для строительства рекомендуется использовать бетон с жаростойкими характеристиками.

Содержание

1. Воздействие высоких температур на бетон
2. Температура плавления бетонных конструкций
3. Особенности огнестойких бетонов
4. Уровень огнестойкости железобетонных конструкций и колон

Воздействие высоких температур на бетон

Разрушение материала происходит послойно за счет ослабления прочности и давления паров, проникающих в поры конструкции. Структура видоизменяется вследствие высокой температуры в различных диапазонах:

• Если температура при пожаре не достигла 200 °C, сжатие конструкции не происходит. При 250 °C и низкой влажности наступает стадия хрупкого разрушения.
• При воздействии жара до 350 °C на поверхности бетона образуются трещины от усадки материала.
• При температурном режиме, достигающем 450 °C, трещины возникают уже в зависимости от состава цемента и его характеристик.
• Температура свыше 573 °C разрушает структуру бетонного слоя из-за изменения свойства α-кварца в β-кварц, увеличивая объем.
• Температурные режимы от 750 °C приводят к полному разрушению бетона.

Бетонные части при пожаре не стоит поливать водой, так как это ведет к растрескиванию материала с разрушением верхнего слоя защиты, обнажая арматуру.

Температура плавления бетонных конструкций

В зависимости от температуры, которая воздействует на материал, происходит деформация и изменение цвета.

В журнале Civil Engineering в 2010 году были опубликованы методы определения критических температур и деформаций для решения вопросов огнеупорности. Согласно этому, расплав каждого элемента, который находится в составе цементного камня, меняется в зависимости от наличия даже небольшого количества примеси. По внешнему состоянию определяют температуру плавления:

• Не достигая отметки в 300 °C, цвет конструкции становится розовым, на верхний слой налипает сажа.
• При 600 °C окрашивается в красный, выгорает сажа.
• При более высоких температурных режимах бетон становится бледным.

Самыми уязвимыми частями при пожаре считают изгибаемые элементы: балки, плиты и ригели. Арматура в этих конструкциях покрыта тонким слоем бетона. Поэтому эта часть быстро прогревается до критических температур и разрушается. Согласно предоставленной информации строительной документации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций, ее остаточную прочность после стандартного пожара считают допустимой при сохранении основных характеристик. Расчет проводят на основании расчетных нагрузок, сопротивлении бетонного слоя и арматуры. При постройках зачастую делают искробезопасный пол. Покрывают его эпоксидной основой или полиуретаном.

Особенности огнестойких бетонов

Жаростойкий бетон производят с помощью материалов, которые под воздействием высоких температур не меняют свои характеристики. Для повышения жаропрочности применяют следующие методы:

Для повышения огнестойкости бетона, при изготовлении в раствор добавляются специальные составляющие, такие как кремний.

• Исключая плавление, горение и другие разрушения, в раствор вводят алюминиевые и кремниевые составляющие.
• Для получения стандартной плотности до 600 МПа/см² домешивают в состав портландцемент.
• Добавляют в смесь пористые вулканические или искусственные огнеупорные породы.

В состав ячеистых бетонов входит заполнитель на минеральной кремниевой основе. Так как кремний имеет свойство жаропонижения, то этот материал наиболее часто используют при строительстве с повышенными требованиями пожароопасности. Помимо этого, огнестойкие виды применяют для изготовления камер горения, тепловых электростанций и прочее.

Уровень огнестойкости железобетонных конструкций и колон

ЖБ конструкции с тонкими стенками в основном не имеют единой монолитной связи с другими частями. Они способны выдерживать температуру пламени и осуществлять свои основные функции на протяжении 1 часа. Максимальный уровень огнестойкости обусловлен размерами сечения конструкции, вида арматуры, качества класса бетона, выбранного вида заполнителя, защитного бетонного слоя и нагрузки, которую выдерживает конструкция.

Предел стойкости перекрытий, стен и колонн зависит от качества цементного раствора, его характеристик и толщины конструкций. Максимально крепкой считают сталь с температурными нагрузками до 1570 °C. Огонь наклоняет стены при возгораниях в сторону за счет прогревания с одной стороны. Чем больше нагрузка и меньше толщина слоя, тем ниже уровень сопротивляемости. Колонны могут сопротивляться действию разрушений за счет приложения нагрузки (центральной или вне ее центра), количества и качества крупного заполнителя, объема арматуры и защитного слоя из бетона.

Температура для бетона: особенности плавления бетонных изделий

Для того чтобы отлитый бетонный монолит приобрел прочность, соответствующую его марке, необходимо точно соблюдать технологию заливки, в том числе процедуру гидратации бетона. Наилучшими условиями для этого процесса является среда со средней влажностью воздуха и температурой + 20 ^оС.

Но что делать, если необходимо проводить строительные работы в холодный сезон? Что гласит строительная инструкция по бетонированию о работе при слишком жаркой погоде? Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Заливка бетона зимой требует соблюдения особых температурных условий

Оптимальные условия для бетонирования

Согласно ГОСТ на температуру бетонной смеси, этот показатель должен составлять + 30 ^оС. Но такого удается достичь лишь только в том случае, когда столбик термометра находится около отметки в + 20 ^оС.

Совершенно другая ситуация возникает поздней осенью и зимой, когда ртуть в термометре опускается до показателей от + 5 ^оС до — 3 ^оС.

В этом случае температура бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя может составлять:

• при объеме цемента в бетонной смеси более 240 кг/куб. метр (марка бетона М200 и выше) – не менее + 5 ^оС;
• во всех остальных случаях – не менее + 10 ^оС.

Температура подаваемой после транспортировки смеси должна соответствовать СНИП

В наиболее экстремальных условиях, когда воздух охлаждается до отметки -3 ^оС допускается проведение работ только в том случае, когда свежеприготовленный бетонный раствор вызревал не менее 3 суток при внутренней температуре не менее + 10 ^оС. Иначе отлитая бетонная конструкция не будет соответствовать требованиям СНИП по прочности.

Совет!
Если вы проводите строительство частного дома или иного сооружения своими руками, воздержитесь от бетонирования при температуре ниже -3 ^оС.
Этот процесс требует применения специального оборудования и четкого соблюдения технологии, чего тяжело достичь в домашних условиях.

Бетонные работы в экстремальных условиях

Низкие температуры

Особенность работы в таких условиях состоит в том, что бетон при низких температурах схватывается медленнее. Для набора прочности, указанной в нормативной документации, монолиту необходимо больше времени.

Например:

1. При показаниях термометра в течение суток около + 5 ^оС готовая конструкция застывает в два раза больше, чем в обычных условиях.
2. Когда воздух на стройплощадке остывает до 0 ^оС, процесс затвердевания и набора прочности практически прекращается.
3. Если только что уложенная бетонная смесь замерзает (что происходит при несоблюдении технологии ее изготовления или перевозки), монолит может полностью разрушиться.

Разрушение бетона вследствие замерзания в нем воды

Содержащаяся в растворе вода при отрицательных температурах кристаллизуется, вследствие чего в бетоне образуются пустоты и поры, снижающие прочность бетонного изделия. Кроме того, лед оказывает повышенное давление на стенки бетонной конструкции.

В готовом монолите могут образоваться трещины и расколы. Кроме того, замерзшая вода разрывает связи между цементом и заполнителем бетона (щебнем, гравием и так далее).

Созревание бетона при низких температурах должно завершиться до момента замерзания.

В противном случае появляется сразу два негативных момента:

• готовая конструкция не сможет набрать прочность, предусмотренную маркой бетонной смеси;
• после оттаивания затвердевание будет происходить неправильно, существует возможность разрушения.

Для того чтобы продолжать работы в холодное время года, необходимо пользоваться специальными марками бетона и соответствующими добавками. Они не только улучшат качество монолита, но и позволяет сократить время застывания.

Рассмотрим таблицу, составленную согласно СНИП 3.03.01-87, которая показывает время затвердевания различных марок бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Повысить качество бетона в холодный сезон можно следующими способами:

• при производстве бетона использовать цемент, способствующий быстрому набору прочности готовым монолитом;
• повышать процентное содержание цемента в готовой строительной смеси;
• снижать количество воды, добавляемой в раствор;
• производить предварительный подогрев сырья (до +35 ^оС) и воды (до +70 ^оС) – это требование регламентировано СНиП 3. 03.01-87;
• использовать противоморозные добавки для бетона (их цена невелика, потому не слишком увеличивает сметную стоимость строительства).

Фото затвердевающего бетона в фундаменте после заливки

Высокие температуры

После окончания укладки бетона на строительной площадке, вследствие воздействия воды на цементный порошок, начинается затвердевание раствора. Жаркая погода ускоряет этот процесс. Однако если этот показатель поднимается выше отметки в +25^оС (температура высыхания бетона), происходит расширение строительной смеси, которое фиксируется после окончания процесса затвердевания.

Позже, после остывания, бетонный монолит начинает сжиматься, чему препятствует возникшая твердая структура. Как результат – появление усадочных трещин и деформация. Этот процесс может продолжаться вплоть до 12-16 часов, что крайне отрицательно сказывается на прочности.

Полиэтилен препятствует преждевременному испарению влаги из бетона

Если прогноз погоды в месте проведения строительных работ указывает на повышение температуры воздуха выше +25 ^оС в течение нескольких последующих дней, необходимо немного изменить состав бетонирующей смеси.

Для этого необходимо:

• использовать быстротвердеющий цемент, марка которого в 1,5-2 раза превышает рекомендованную;
• добавлять в готовый раствор пластифицирующие добавки или вещества, замедляющие процесс твердения;
• работать в утреннее, вечернее и ночное время, когда температура воздуха не поднимается выше + 20 ^оС.

Совет!
При проведении работ в жаркое время, целесообразно защищать свежий бетон от воздействия ветра и прямых солнечных лучей.
Кроме того, рекомендуется увлажнять поверхность, способствуя правильной гидратации.

Поведение бетона при воздействии открытого огня

Рассматриваемый строительный материал является чрезвычайно огнеупорным, что стало одним из многих факторов, способствующих его популярности. Температура плавления бетона, например, составляет около + 1200 ^оС (в зависимости от марки и заполнителя).

Кроме того, внешний вид бетонных конструкций при пожаре помогает определить температуру пламени и выбрать подходящий способ тушения пожара:

1. Температура около + 300 ^оС – искусственный камень приобретает розоватый оттенок, происходит оседание на поверхность значительного слоя сажи и продуктов горения.
2. Температура от +400 ^оС до + 600 ^оС – бетон приобретает красный оттенок, сажа выгорает с поверхности монолита.
3. Более высокая температура – конструкция становится бледно-серой.

Разрушение бетона при горении носит, как правило, спокойный характер. Коэффициент расширения входящих в него наполнителей находится в широком диапазоне, вследствие чего сцепление щебня или гравия с цементным порошком разрушается постепенно, начиная с отметки в +300 ^оС.

Бетон – очень огнестойкий материал

Вывод

В качестве итога следует отметить, что застывание бетонной строительной смеси при отрицательной либо слишком высокой температуре воздуха должно проходить под строгим контролем. Необходимо постоянно снимать температурные показатели поверхности монолита и корректировать их с помощью описанных выше способов.

Более подробно о процессах, связанных с заливкой и затвердеванием бетона можно узнать, ознакомившись с видео в этой статье.

Добавить в избранное
Версия для печати

Поделитесь:

Статьи по теме

Все материалы по теме

Какова температура плавления бетона?

Эта статья ответит на вопрос «какова температура плавления бетона?» а также будет охватывать концепцию температуры плавления и присущей бетону огнестойкости.

В этой статье блога также будут рассмотрены взрывное выкрашивание, термическое растрескивание и физические и химические изменения в бетоне под огнем.

Какова температура плавления бетона?

Около 1500 градусов Цельсия является типичной точкой плавления бетона. Цемент, известняк, кварц или любой другой образец горной породы, способный поддерживать такую ​​прочность, входят в число многих компонентов, и все они влияют на температуру плавления бетона.

В результате оценка немного шаткая. Влага в бетонной матрице и частицы, образующиеся во время строительства, могут повлиять на его температуру плавления.

Что означает точка плавления?

Температура плавления относится к точке, при которой твердое вещество переходит из твердого состояния в жидкое. Источник тепла может быть естественным или искусственным. Под микроскопом молекулы в твердом теле кажутся плотными и хорошо организованными.

Частицы бетона раздвигаются при наличии тепла (тепловой энергии). Вы достигаете жидкого состояния, когда расстояние увеличивается, а аранжировка становится запутанной и непредсказуемой. Для производства цемента потребуется больше времени, так как необходимая температура очень высока.

Так как лед дешев и его можно нагреть до воды, лучшим сценарием перехода из твердого состояния в жидкое является вода. Когда дело доходит до бетона, важно учитывать различные температуры плавления компонентов.

Поскольку это влияет на температуру плавления образца бетона, мы можем сделать вывод, что загрязняющие вещества оказывают аналогичное воздействие. Температура плавления одного только кварца составляет 1650 градусов по Цельсию, тогда как температура плавления известняка составляет 2572 градуса по Цельсию.

Цемент плавится при температуре около 1550 градусов по Фаренгейту. Когда дело доходит до достижения таких температур, температура цемента падает примерно до 1500 градусов из-за множества содержащихся в нем примесей. Как известно из научных исследований, температура плавления вещества снижается, если оно содержит примеси.

Какие физические и химические изменения происходят с бетоном при высоких температурах?

Физические и химические свойства бетона изменяются при высоких температурах. Он может плавиться при более низкой температуре, чем составляющие цемента. При нагревании до высокой температуры бетон плавится в сложном взаимодействии с огнем. Это потому, что он состоит из множества различных компонентов.

Колебания температуры могут оказывать как постоянное, так и обратимое воздействие на его общую функцию. Давайте посмотрим на это поближе. Во время строительства бетон изготавливается из различных материалов, которые смешиваются с водой.

Молекулы воды могут покинуть бетон, когда он достигает температуры около 100 градусов Цельсия. Температура кипения воды может подскочить до 140 градусов по Цельсию из-за давления бетона. По мере испарения воды в атмосферу выбрасывается больше молекул, что увеличивает давление.

Растрескивание происходит, когда давление превышает плотность бетона. Гидратированный бетон также содержит гидроксид кальция. Состав обезвоживается примерно при 400 градусах Цельсия, что приводит к более высокому уровню давления в бетоне.

Агрегаты образуются на протяжении всего производственного процесса из-за смешивания. Химические вещества, полученные из кварца, трансформируются при температуре 575 градусов по Цельсию, что вызывает общее увеличение обрабатываемого объекта. Те, что сделаны из известняковой смеси, безвозвратно распадаются при температуре около 800 градусов.

Высокие температуры повреждают структурную целостность бетона, что приводит к его разрушению. Однако это может происходить по-разному. Стальная арматура, например, может терять прочность на растяжение, что ослабляет бетон и делает его более уязвимым для землетрясений.

Влияет ли высокая температура на заполнители в бетоне?

Да, повышенная температура влияет на агрегаты смеси. При 575 градусах Цельсия минералы в агрегатах на основе кварца трансформируются, увеличивая свой объем. С другой стороны, заполнители на основе известняка постоянно разрушаются при температуре 800 градусов по Цельсию.

Бетонные конструкции могут разрушаться различными способами в результате воздействия высоких температур. Слишком большое количество тепловой энергии может ослабить стальную арматуру в армированных плитах, что в результате приведет к разрушению конструкции. Высокие температуры могут разрушить связь между цементным тестом и армирующим материалом, что приведет к ослаблению связи между различными компонентами матрицы.

Бетон устойчив к огню?

Да. Огнестойкость бетона общеизвестна. Способность материала работать при высокой температуре часто называют огнестойкостью. Кроме того, он защищает от воздействия огня. Добавление химикатов или добавок повышает эффективность материала в условиях высоких температур.

На огнестойкость бетона влияют несколько факторов. Влажность, качество заполнителей и регион, подверженный воздействию высоких температур, имеют значение.

Определяющие характеристики огнестойкости включают способность материала выдерживать и защищаться от огня, а также его способность продолжать нормально работать даже при воздействии очень высоких температур.

Добавки или химикаты, работающие совместно с естественной огнестойкостью бетона, делают его еще более огнестойким. Согласно исследованиям, качество заполнителей, используемых в смеси, количество влаги, присутствующей в матрице, и размер поверхности бетона играют роль в том, насколько хорошо бетон работает при воздействии высоких температур.

Что означает растрескивание бетона?

При пожаре быстрое повышение температуры вызывает растрескивание, когда бетонная матрица отделяется от остальной конструкции. Совокупное выкрашивание, выкрашивание углов, выкрашивание поверхности и выкрашивание взрывом — все это типы выкрашивания.

Выкрашивание углов происходит только после разрушения всей конструкции заполнителем, поверхностью и взрывом в течение первых получаса воздействия очень высокой температуры, и только потом. Примерно через полтора часа воздействия тепла бетон часто начинает трескаться в углах.

Как поверхностное, так и взрывное расщепление издают громкие хлопки, а совокупное расщепление производит лишь скромные хлопки. Среди всех видов выкрашивания взрывное выкрашивание является наиболее вредным и опасным для конструкции здания и близлежащих объектов.

Считается, что растрескивание вызывается повышением давления внутри матрицы. Под воздействием огня вода в матрице быстро превращается в высокоэнергетический пар, который постоянно выходит из здания.

Из-за возрастающего давления максимальная прочность конструкции превышена, и единственной возможностью является взрыв конструкции на несколько больших кусков.

Какие формы бетона отслаиваются?

Отслаивание – это термин, используемый для описания бетона, который подвергался воздействию очень высоких температур в течение короткого периода времени. Выкрашивание может происходить различными способами, в том числе:

· Угловое выкрашивание

· Совокупное выкрашивание

· Взрывное выкрашивание

·   Поверхностное скалывание

В течение первых получаса воздействия высоких температур бетон подвержен всем видам скалывания, кроме углового. Угловой выкрашивание происходит при ослаблении конструкции за счет поверхностного, взрывного и агрегатного выкрашивания.

Экстремальное возгорание занимает около полутора часов. Хлопающие шумы могут быть слышны в совокупности до поверхностного и взрывного скалывания, хотя эти шумы не опасны. В это время происходят массовые взрывы и массовые разрушения.

Выкрашивание вызвано повышением давления в матрице. Высокие температуры заставляют воду в бетоне превращаться в пар, который постоянно ищет выход из бетона. Со временем давление увеличивается до такой степени, что бетон больше не содержит его.

При разрушении бетона происходят взрывы.

Мы уже знаем, что бетон трудно расплавить, так как он представляет собой смесь различных материалов. На теплоту влияют различные факторы при переходе ее из твердого состояния в жидкое.

Точки плавления различных компонентов различны, и образовавшиеся заполнители могут начать плавиться раньше, чем начнет плавиться бетон. Поэтому определить температуру плавления бетона непросто.

Кроме того, состав образцов бетона, подвергшихся воздействию огня, может варьироваться в зависимости от материалов, доступных на момент изготовления. Теперь вы должны знать все, что вам нужно знать о бетоне и процессе его плавления.

Часто задаваемые вопросы (FAQS): Температура плавления бетона?

Выдерживает ли бетон любую температуру?

65–93°C (150–200°F) — это температура, при которой бетон начинает разрушаться. Таким образом, чтобы гарантировать предсказуемое поведение бетона, существующие нормы и отраслевые стандарты для железобетонных зданий определяют максимальное температурное ограничение 65-93°C (150-200°F).

Что происходит с бетоном, если он подвергается воздействию тепла или пламени?

Плавление обычного бетона невозможно. Он распадается (обычно до того, как расплавится какой-либо один ингредиент). Для материалов, состоящих более чем из одного компонента, не существует единой точки плавления. Но если вы нагреете его до 900 градусов по Цельсию и добавить оксид железа, вероятно образование стекловидного месива.

Какова температура кипения бетона?

212 градусов по Фаренгейту — это температура кипения бетона. При 212 градусах по Фаренгейту, или температуре кипения воды, влага в бетоне испаряется. Давление в бетонной матрице нарастает, поскольку температура повышается быстрее, чем пар может выйти через матрицу. Это приводит к растрескиванию бетона.

Опасен ли огонь для бетона?

Да. В случае сильного пожара в фундаментах, плитах и ​​опорных стенках может произойти повреждение бетона и стальной арматуры. Пожары часто разрушают или серьезно повреждают залитые бетоном водопроводные и электрические кабели.

Существует ли плавление бетона?

«Железное копье» можно использовать для расплавления бетона путем сжигания железных стержней с кислородом для получения достаточного количества тепла. Железный стержень или проволока удерживается в железном цилиндре, и через него продувается кислород. Используя ацетиленовую горелку, утюг можно поджечь с открытого конца.

Как лава влияет на температуру плавления бетона?

Невозможно создать стену из бетона вокруг большого потока лавы и ожидать, что он остановит его — блоки всплывут на него, нагреются и начнут плавиться, как власти в особенно гнусном 1997 году. Голливудский фильм попыталась.

Если температура превысит определенный предел, взорвется ли бетон?

Да. Бетон действительно может взорваться при нагревании до очень высоких температур. Когда рядом с бетонным зданием возникает пожар, взрывы могут иметь огромное значение, но специалисты не до конца понимают, как они происходят.

Как сделать бетон пожаробезопасным?

Огнезащита бетона – сложный процесс. Чтобы сделать смесь 3:2:2:0,5, разделите гравий, песок, огнеупорный цемент и гашеную известь на три равные части. Независимо от того, какое количество огнеупорного бетона вы хотите произвести, используйте это соотношение.

Является ли сталь более воспламеняемой, чем бетон?

Да, сталь легче воспламеняется, чем бетон. Как один из самых распространенных строительных материалов, бетон также является одним из самых огнестойких материалов.

Огнестойкая сталь обычно армируется и защищается от огня за счет использования алюминия, который значительно более огнестойкий, чем сталь. Хотя бетон является отличным строительным материалом, следует отметить, что не все бетоны одинаковы.

Список литературы

Готовый бетон. Как сделать бетон огнестойким? Получено с: https://www.bigdreadymix.com/how-do-you-make-concrete-огнестойкость/

Бетонная конструкция. ПРОИЗВОДСТВО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА И ЖБИ. ПРОБЛЕМНАЯ КЛИНИКА. БЕТОН ПОД ОГНЕМ. Получено с: https://www.concreteconstruction.net/how-to/concrete-production-precast/concrete-under-fire_o

Какова температура плавления бетона?

В этой статье будет обсуждаться точка плавления бетона, а также затронуты такие темы, как определение точки плавления и природная огнестойкость бетона. В этом блоге также будут рассмотрены такие темы, как физические и химические изменения, происходящие в бетоне под действием огня, взрывное скалывание и термическое растрескивание.

Точка плавления бетона

Бетон как композитный строительный материал просто не похож на чистые вещества с определенной температурой плавления. На самом деле существует высокая вероятность того, что бетон подвергнется термическому разложению и его компоненты превратятся в другие соединения, прежде чем он достигнет температуры плавления. Тем не менее, по грубому приближению, температура плавления бетона составляет около 1500 градусов Цельсия, что обусловлено индивидуальной температурой плавления его компонентов.

Температура плавления кварцевого песка составляет около 1650 градусов по Цельсию, а температура плавления цемента составляет около 1550 градусов по Цельсию. В этом диапазоне температур молекулы воды сильно перемешиваются и превращаются в пар, вызывая повреждения в виде взрывного выкрашивания и термического растрескивания.

Температура плавления

Температура плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкое. Обычно это происходит, когда материал естественным образом поглощает тепло из окружающей среды или искусственно, отводя тепло извне. Микроскопически молекулы твердого вещества хорошо компактны и хорошо структурированы. Введение тепловой энергии возбуждает каждую твердую частицу, нарушая ее структуру и отталкивая друг друга. Расстояние между частицами становится большим, а расположение становится чрезвычайно случайным, что в конечном итоге приводит к успешному переходу в жидкое состояние.

Четкая визуализация таяния иллюстрируется фазовым переходом воды от твердого льда к просто воде. Температура плавления каждого строительного материала зависит исключительно от их микроскопических свойств. Например, вольфрам имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, а металлический галлий может мгновенно расплавиться в руках.

Огнестойкость бетона

Огнестойкость определяется как способность материала сопротивляться воздействию огня и защищать себя от него, а также его способность хорошо выполнять свои функции даже в условиях экстремальных температур. Бетон широко считается огнестойким, что еще больше усиливается за счет добавления добавок или химикатов, которые синергетически способствуют достижению этой цели. Теоретически характеристики бетона при воздействии высоких температур зависят от нескольких факторов, одними из которых являются качество заполнителей, используемых в смеси, доступная влажность в матрице, а также степень и площадь бетона, подвергающаяся воздействию экстремальных условий.

Физические и химические изменения 

Как уже упоминалось, бетон является композитным строительным материалом, и его реакция на огонь и чрезвычайно высокие температуры сложна по сравнению с чистыми веществами. С точки зрения реакции бетон может подвергаться либо обратимым изменениям при понижении температуры, либо необратимым повреждениям, которые могут повлиять на характеристики конструкции в долгосрочной перспективе.

Например, внутри бетона находится вода, которая обычно превращается в пар при температуре сто градусов Цельсия. Эта точка кипения может повышаться примерно до 140 градусов Цельсия из-за начального давления в бетонной матрице. Когда все больше и больше молекул воды переходят в газообразное состояние, возникает избыточное давление, которое может превышать прочность бетона, что приводит к образованию трещин.

Кроме того, кристаллы гидроксида кальция, присутствующие в структуре, естественным образом находятся в гидратированной форме. При повышении температуры до 400 градусов Цельсия гидратированная форма гидроксида кальция обезвоживается, создавая дополнительное повышение давления в матрице.

Кроме того, повышенная температура влияет на заполнители в смеси. Для заполнителей на основе кварца минералы трансформируются при температуре около 575 градусов Цельсия, что увеличивает объем, занимаемый материалом. С другой стороны, при 800 градусах Цельсия заполнители на основе известняка необратимо разлагаются.

В конечном итоге воздействие высоких температур может привести к обрушению бетонной конструкции, которое может происходить по-разному. Для армированных плит введение слишком большого количества тепловой энергии может привести к потере прочности стальной арматуры на растяжение, что приведет к потере целостности конструкции. Связь между цементным тестом и арматурой может ослабнуть из-за высокой температуры, что приведет к ослаблению связи между компонентами матрицы.

Выкрашивание

Выкрашивание определяется как растрескивание бетонной матрицы в результате воздействия чрезвычайно резкого повышения температуры, которое обычно наблюдается во время пожара. Различные формы выкрашивания: совокупное выкрашивание, угловое выкрашивание, поверхностное выкрашивание и взрывное выкрашивание. В течение первых получаса воздействия очень высокой температуры бетон может испытывать все формы выкрашивания, кроме углового выкрашивания, которое происходит только тогда, когда вся конструкция ослабла из-за первоначальных повреждений, вызванных заполнителем, поверхностью и взрывными формами. Обычно бетон растрескивается по углам примерно через полтора часа нагревания.

Совокупная форма отслаивания обычно издает слабые хлопающие звуки, в то время как поверхностное и взрывное отслаивание издает интенсивные и резкие взрывные звуки. Важно отметить, что среди всех форм выкрашивания взрывное выкрашивание считается наиболее разрушительным и опасным не только для конструкции, но и для объектов в ее окрестностях.

Теоретически причиной выкрашивания является критическое повышение давления в матрице. По мере того, как температура конструкции увеличивается из-за воздействия огня, вода, присутствующая в матрице, быстро превращается в высокоэнергетический пар, который постоянно находит выход из конструкции. Следовательно, нарастание давления приводит к превышению максимальной прочности, которую может выдержать конструкция, не оставляя другого выбора, кроме как взорваться на несколько частей и кусков.

Термическое растрескивание

Термическое растрескивание обычно связано с причинами, по которым происходит выкрашивание. Когда влага, присутствующая в бетонной матрице, расширяется из-за фазового перехода из-за высокой температуры, в конструкции могут также возникать открывающиеся трещины, отличные от сильного выкрашивания. Эти отверстия позволяют огню находиться в непосредственном контакте с арматурой бетона, вызывая расширение металла и создавая напряжения, которые в конечном итоге приводят к необратимым повреждениям.

Вывод

В этом сообщении блога обсуждалась точка плавления бетона. В этой статье было четко объяснено, что, поскольку бетон является композиционным материалом, его температуру плавления определить довольно сложно, так как термическое разложение отдельных компонентов может начаться до начала процесса плавления. Судя по значениям температуры плавления его сырья, бетон может плавиться примерно при температуре около 1500 градусов по Цельсию.

Кроме того, в этом посте определяется технический термин «температура плавления». Температуру плавления описывали как температуру, при которой частицы материала начинают переходить из твердой фазы в жидкую. Параллельно с водой, это когда лед снова становится жидким.

Замечательная огнестойкость бетона, а также физические и химические изменения, происходящие в его матрице, также были освещены в этом сообщении в блоге. В этой статье рассказывалось о таких повреждениях, как термическое растрескивание и взрывное скалывание.

По любым вопросам и предложениям по этой статье, пожалуйста, не стесняйтесь присылать свои мысли в разделе комментариев ниже.

Какую максимальную температуру выдерживает бетон?

Значительные структурные повреждения бетона могут произойти при температурах от 65 до 93 градуса Цельсия. Стандарты адаптировали этот диапазон, специально указав, что предельная температура железобетона составляет максимум 93 градуса Цельсия.

Насколько горячим может быть бетон, прежде чем он взорвется?

Исследование, проведенное Швейцарской федеральной лабораторией материаловедения и технологии, показало, что бетон взрывается при температуре нагрева 600 градусов по Цельсию.

Какой материал имеет самую высокую температуру плавления?

Среди доступных на Земле материалов вольфрам имеет самую высокую температуру плавления 3414 градусов по Цельсию, что делает его подходящим материалом накаливания для лампочек. Кроме того, вольфрам также используется в качестве электрода, нагревательного элемента и сплавов тяжелых металлов.

Сколько тепла производит бетон?

При расчете на сто фунтов цемента Ассоциация портландцементов приблизительно оценивает, что бетон может выделять тепло и повышать свою температуру максимум на 15 градусов по Фаренгейту. Вырабатываемое тепло возникает в результате химической реакции между цементом и водой, известной как реакция гидратации, которая происходит в процессе отверждения.

Как сделать бетон жаростойким?

Жаропрочный бетон может быть получен путем добавления летучей золы с высоким содержанием кальция к основному сырью бетона. Добавленный материал может повысить огнестойкость бетона примерно до 400 градусов по Цельсию, и он все еще может подвергаться обычному процессу отверждения при комнатной температуре.

Растрескается ли бетон от тепла?

Да, бетон может треснуть при приложении чрезмерного количества тепловой энергии. Материалы, из которых состоит бетон, расширяются при высоких температурах, и расширение создает внутреннее напряжение, которое ощущает матрица. При достижении максимального сопротивления происходит термическое растрескивание.

БИБЛИОГРАФИЯ

Андерберг Ю., Теландерссон С. (1976) Характеристики напряжения и деформации бетона при высоких температурах, 2. Экспериментальные исследования и модель поведения материала. Бюллетень 54, Лундский технологический институт, Лунд

Дауджи, С., Кулкарни, А. Огнестойкость и повышенная температура железобетонных элементов: потребности в исследованиях для Индии. Дж. Инст. англ. Индия Сер. А (2021). https://doi.org/10.1007/s40030-021-00513-4

Дестре X., Красников А., Вольф С. (2021) Огнестойкость железобетонных эстакадных подвесных плит: огневые испытания ISO и выводы для Дизайн. В: Серна П., Ллано-Торре А., Марти-Варгас Дж. Р., Наварро-Грегори Дж. (ред.) Бетон, армированный фиброй: улучшения и инновации. BEFIB 2020. Книжная серия RILEM, том 30. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58482-5_74

Гавин Д., Песавенто Ф., Шрефлер Б.А. (2006) На пути к прогнозированию риска термического скалывания с помощью многофазной модели пористой среды бетона. Comput Methods Appl Mech Eng 195:5702–5729

Gernay T, Franssen J-M (2011) Сравнение явного и неявного моделирования переходной деформации ползучести в конкретных одноосных определяющих соотношениях. В: Материалы конференции «Пожар и материалы 2011». Interscience Communications Ltd, Лондон, Великобритания, стр. 405–416

Кляйнман, К., Дестре, X.: Стальная фибра как единственное армирование в свободно подвешенной односторонней приподнятой плите: выводы по проектированию туннельной плиты и стен на основе результатов полномасштабных испытаний. В: BEFIB 2012, 8-й Международный симпозиум RILEM по фибробетону: проблемы и возможности (2012)

Кодур В., Алогла С.М. и Венкатачари, С. Руководство по учету высокотемпературной ползучести при анализе огнестойкости бетонных конструкций.