Влияние высоких температур на железобетон и огнестойкость железобетонных конструкций из обычного бетона при пожаре

Прочность бетона на сжа­тие при нагреве до 200°С сни­жается, но восстанавливается при нормальной Температуре. При нагреве свыше 200 - 250°С потери прочности происходит безвозвратно, а при нагреве до 500-600°С на­ступает полное разрушение бетона. При нагреве свыше 100°С резко возрастает деформативность, вследствие чего происходит интенсивное раскрытие трещин и резкое возрастание прогибов изгибаемых элементов.

Пределом огнестойкости железобетонных конструкций считается время нагрева в часах до приобретения этими конструкциями необратимой потери 10% прочности, так напри­мер, для колонн сечением 40x40 см - это 1,7 часа, для сече­ния 50x50 см - 2,3 часа. Огнестойкость стен и перекрытий при нагреве до 150°С не обращенной к огню поверхности составляет при толщине 10 см - 1,9 часа, при 15см - 3,7 часа.

Монолитные железобетонные предварительно напряженные пролетные строения (ПНПС) — краткая информация.

Требования к бетону.

Марка бетона ПНПС с пучками из канатов 15К7-1400 ГОСТ 13840-68* должна быть не ниже В35(М450) по прочности, W6 - W8 по водонепроницаемости и не ниже F300 по морозостойкости.

Для приготовления бетона следует использовать:

1. Портландцемент М500 и выше - ПЦ500Д0 - Н или ПЦ500Д5 - Н, где Д0 - без добавок, Д5 - с минеральными добавками не более 5%, Н - нормированного состава, т.е. с содержанием трех кальциевого алюмината (С₃А) не более 8% с нормальной густотой цементного теста не более 26% (НГЦT - водопотребность цемента, требуемое ему для затворения количество воды в % от веса цемента), чем выше нормальная густота, тем ниже качество цемента.

Начало схватывания по ГОСТу не ранее 45 мин. (по факту, как правило, не ранее 2-3 часов), конец схватывания не позднее 10 часов (по факту 4-6 часов). Цемент нe должен храниться более 30 суток со дня отгрузки с завода, поскольку происходит снижение его активности (марки).

Максимальный расход цемента должен быть, в зависимости от класса, не более: B35 - 450 кг/м³; B40 (М500) - 500 кг/м³; В45 (М600) - 550 кг/м³. Расход цемента выше 500 кг/м³ значительно увеличивает усадку и ползучесть бетона, вследствие этого наблюдается рост прогибов и развитие трещин, и назначение класса В45 (М600) с благой целью повышения долговечности бетона, когда по прочности достаточно В40 (M500) приводит к обратному результату.

2. Среднезернистый песок без вредных реакционно-способных примесей, разновидностей аморфного растворимого кремнезема (опал, кремень, халцедон), вступающих в химическую реакцию со щелочными окислами в цементе с образованием соединений, разрушающих бетон изнутри (коррозия бетона), с содержанием глинистых и илистых частиц не более 1%. с модулем крупности М_к от 2,1 до 3,2. М_к - безразмерный показатель (сумма полных остатков на ситах 0,16 - 0,315 - 0,63 - 1,25 - 2,5 мм в %, деленная на 100), характеризующий песок по крупности: М_к = 1,5 - 2,0 - мелкий, Мк = 2,0 - 2,5 - средний, Мк=2,5 - 3,5 - крупный.

3. Гранитный щебень фракции 5 - 10 мм, также фракции 5 - 20 и 20 - 40 мм при раздельном дозировании, с содержанием пылеватых и глинистых частиц не более 1%, с дополнительным обогащением путем промывки или рассева с отделением фракций мельче 5мм.

4. Добавки в бетон для повышения удобоукладываемости, водонепроницаемости и морозостойкости: разжижитель суперпластификатор С-3 (нафталиносульфонат) - 0,3 - 0,7% сухого вещества от массы цемента пластификатор, замедлитель схватывания ЛСТ-Е (сульфанат технический марки Е) - 0,1 - 0,2% смола нейтрализованная воздухововлекающая СНВ - 0,03 - 0,005%

5. Водоцементное отношение В/Ц не более 0,45.

6. Воздухосодержание не более 3%.
7. Соотношение по массе между песком и щебнем r = П /Щ от 0,4 до 0,7 для обеспечения лучшей удобоукладываемости бетонной смеси, и г = 0,5 - 0,8 при прокачке бетона с ОК 10-12 см подлинным бетоноводам. 8. Воду пригодную для питья.

Марки бетона по удобоукладываемости: П-1 - ОК менее 4см, П-2 - ОК 5-9 см, П-3 - ОК 10 - 15см, П-4 - ОК 16 и более см, где ОК - осадка конуса. Строительные лаборатории территориальных фирм, имеющих свои бетонные заводы, должны проводить испытание цемента от каждой партии массой более 8 т на нормальную густоту, сроки схватывания, равномерность изменения объема.

Расчетные сопротивления бетона класса В35 (М450) По предельному состоянию I группы (расчет по прочности, устойчивости, на выносливость) сжатие осевое - 17,5 МПа (180 кг/см²) растяжение осевое - 1,15 МПа (12 кг/см²) По предельному состоянию II группы (по трещиностойкости, прогибам) сжатие осевое - 25,5 МПа (260 кг/см²) растяжение осевое - 1,95 МПа (20 кг/см²) скалывание при изгибе - 3,25 МПа (33 кг/см²) модуль упругости - 3,15x104 МПа (3,52x105 кгс/см²) Требования к арматуре. Для армирования ПНПС без ограничений может быть применена арматура; А - I СтЗсп, А - II Ст5сп, Ас - II 10 ГТ, А - III 25Г2С и канаты 15K7 - 1400 (15 - диаметр, 1400 - класс проволоки по условному пределу текучести).

Нормативные (R_н) и расчетные (R_a) сопротивления арматуры растяжению при расчетах мостов

*1,8x10⁶ (1,9х10⁶) - для отдельных канатов К-7. В скобках по 1,7х10⁶(1,8х10⁶)-для пучков из канатов К-7. МГСН-5.02-99. На стержневой арматуре допускается ржавчина, снимаемая металлической щеткой, на канатах К-7 только налет ржавчины - поверхностное окисление, удаляемое сухой ветошью.

Ржавчина и коррозия на поверхности высокопрочной Проволоки приводят к тому, что при напряжениях свыше 8500 - 9000 кгс/см² (при эксплуатации ПНПС напряжения от 9000 до 10000 кгс/см²) в поврежденных коррозией проволоках развивается процесс хрупкого коррозионного растрескивания, в результате которого от проволоки отторгаются, отделяются куски металлы от одной трети до половины диаметра по сечению и от 5 до 10 диаметров по длине, в отличие от постепенного поверхностного ржавления ненапрягаемой арматуры. Примеры хрупкого коррозионного растрескивания высокопрочной проволоки 0 5 мм преднапряженных пучков обнаружились в большом количестве при разборке в 1999 г. моста через р. Москву в Лужниках (построен в 1958 г.) в корытообразных балках длиной 22,7м.

Более 60% (более 200 шт.) балок эстакад были одеты при эксплуатации моста в восьмитонные короба усиления из стали 15 ХСНД, во избежание их обрушения под нагрузкой. При разборке моста одна балка обрушилась от собственного веса, после того, как от нее был отсоединен короб усиления.

Канаты К-7 в бухтах следует хранить не более 6-ти месяцев в сухих проветриваемых помещениях на деревянных поддонах. На стройплощадке и в конструкции канат в пучках необходимо оберегать от дождя и снега, время нахождения его в работе до бетонирования не более 2 - 3 недель, а интервал между натяжением пучков и инъецированием каналов должен быть не более 2х недель.

Подмости для бетонирования ПНПС применяемые в ОАО "Мостотрест"

В зависимости от высоты сооружения, его конструкции, условий местности и условий производства работ имеют применение несущие подмости: сплошные стоечные (ССП) высотой до 12 м из легких, массой до 35 кг, инвентарных элементов, собираемых и разбираемых вручную, на естественном уплотненном основании.

Балочные (БП) пролетом и высотой до 18 м на башенных опорах, расположенных на ростверках постоянных и временных опор, собираемых и разбираемых средствами механизации на месте или передвигаемых вместе с опалубкой (опалубочной системой) в следующий пролет продольной надвижкой.

Основной элемент ССП - модульная стойка из тонкостенной трубы сечением 76x3,5 и 76x4 мм, (связи 0 45x4 мм) под расчетную нагрузку 5-6 тн. Шаг стоек в плане и высота между связями в пределах 1,25м, стык и стоек штыревые или фланцевые, связи на клиньях или на болтах. В качестве регулировочных и раскружаливающих устройств, стойки снабжены винтовыми домкратами (винтами) с резьбой трап 48х4 и 52х8 с ходом до 650 мм (при свободной длине винта - выходе более 350 мм, между ними необходимо ставить, связи в двух направлениях или ограничивать нагрузку на домкрат). Для сооружения сборно-монолитных пролетных строений разработаны ССП со стойками из труб 0 89х5(связи из труб 0 53хЗ,5мм, винты трап. 60x8) под нагрузку 20тс при ходе домкрата до 150мм и 10тс при ходе до 350мм.

Для предотвращения просадок основания ССП. выравнивание и планировку производить песчаным грунтом, песком и мелким щебнем с послойным уплотнением, укаткой или трамбовкой до получения коэффициента уплотнения К=0,97÷0,98.

Следует учитывать, что каждое сопряжение дерева с деревом дает посадку при обжатии 2 - 3 мм, дерева с металлом 1 - 2 мм, плотно подбитые лежни 10 - 15мм, упругая осадка подмостей под расчетной нагрузкой при высоте 10 м и напряжениях в металле стоек 1000 кгс/см² - 5мм и будет увеличиваться с ростом высоты и напряжений. Отклонение стоек ССП от вертикали должно быть не более 1 - 2см на 10м высоты.

Недостаточное иди неравномерное уплотнение основания ССП может вызвать перегрузку части стоек, чрезмерно выдвинутые и не раскрепленные дополнительно домкратные винты могут потерять устойчивость, чему может способствовать раскачивание подмостей от горизонтального воздействия бетоновода бетононасоса, в результате по этим причинам подмости могут сложиться при бетонировании, как домино или карточный домик, такие случаи имели место с аналогичными импортными подмостями. В балочных подмостях для раскружаливания используют клинья, песочницы, старогодние рельсы, у которых режут газовой резкой стенку. Если на БП устанавливают опалубочную систему с винтовыми домкратами, то раскружаливание производят с их помощью. В БП с пролетами более 8 - 10м, без строительного подъема, предусмотренного для компенсации упругого прогиба от уложенного бетона, рабочая нагрузка определяется не несущей способностью балок, а прогибами, которые не испортят внешний вид забетонированного пролетного строения после раскружаливания. В связи с этим, напряжения от изгиба в балках подмостей в таких случаях должны cocтавлять не более 0,4 - 0,6 от допускаемых.