عوامل موثر بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی

سازه های بتنی درطول عمر بهره برداری خود قطعاً درمعرض آتش سوزی و دماهای بالا قرار می گیرند که این امر سبب بروز تغییرات مخربی در خواص بتن می شود و گاهی شکست بتن را هم به دنبال دارد. بنابراین شناخت عوامل موثر بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی اهمیت زیادی دارد. تحقیق حاضر به بررسی و شناسایی عوامل حاکم بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی می پردازد. در مقاله قبل در مورد  مقاومت بتن در برابر آتش  توضیح دادیم در اینجا به عوامل موثر بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی اشاره می کنیم.

شکل 1- مقطع بتنی در مجاورت آتش سوزی

عوامل موثر بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی

عوامل تعیین کننده ی عملکرد بتن در زمان آتش سوزی عبارتند از:

نسبت آب به مواد سیمانی

درصد رطوبت

نوع سنگدانه های مصرفی در بتن

مواد سیمانی مکمل

الیاف

نسبت آب به مواد سیمانی

یکی از عواملی که عملکرد بتن در زمان آتش سوزی را تحت الشعاع قرار می دهد نسبت آب به مواد سیمانی است. هرچه نسبت W⁄B کمتر باشد بتن عملکرد بهتری در زمان آتش سوزی خواهد داشت. در نسبت های بالای W⁄B (6/0)، میزان کاهش مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته ی بتن خیلی بیشتر از حالتی است که نسبت W⁄B کم (28/0- 35/0) باشد.

در بتن سبک و بتنی که در آن از موادی نظیر خاکستر بادی و روباره به جای سیمان استفاده می شود نیز همین روند حاکم است. شایان ذکر است هرچه نسبت W⁄B بتن کمتر باشد احتمال سرشکن شدن آن در دماهای پایین بیشتر است.

درصد رطوبت بتن

میزان رطوبت بتن به طور مستقیم روی عملکرد بتن در زمان آتش سوزی اثر می گذارد. شواهد حاکی از آن است که با افزایش میزان رطوبت، احتمال سرشکن شدن بتن به دلیل بالارفتن فشار منفذی بیشتر می شود. میزان رطوبت به درصد رطوبت نسبی و جنس درشت دانه ها بستگی دارد. اگر رطوبت نسبی به بیش از هشتاد درصد برسد بتن در مجاورت آتش سرشکن خواهد شد. همین عوامل می توانند  علت جرم گرفتن بتن  باشند.

نوع سنگدانه های مصرفی در بتن

سنگدانه ها حدود 6 تا 70 درصد حجم بتن را تشکیل می دهند و از این رو خواص آنها تاثیر قابل توجهی بر عملکرد بتن در زمان آتش سوزی خواهد داشت. به طور معمول برای ساخت بتن از سه نوع سنگدانه استفاده می شود که عبارتند از سنگدانه های کربناتی نظیر سنگ آهک، سنگدانه های سیلیسی نظیر گرانیت و ماسه سنگ و سبکدانه ها نظیر رس منبسط شونده و ماسه ی سرامیتی.

شکل 2- سنگدانه های کربناتی در بتن

شکل 3- سنگدانه های ماسه سیمانی

شکل 4- سبک دانه ها

عملکرد بتن ساخته شده با انواع مختلف سنگدانه ها متفاوت است. گزارش ها حاکی از آن است که مقاومت بتن ساخته شده با سنگدانه های کربناتی دربرابر آتش سوزی و سرشکن شدن بیشتر از بتن ساخته شده با سنگدانه های سیلیسی است. علت این امر را می توان به بیشتر بودن گرمای ویژه ی سنگدانه های کربناتی درمقایسه با سنگدانه های سیلیسی نسبت داد.

هرچه گرمای ویژه ی سنگدانه ها بیشتر باشد بتن مقاومت بهتری دربرابر سرشکن شدن ناشی از آتش سوزی نشان خواهد داد. عوامل دیگری هم مضاف بر ظرفیت حرارتی وجود دارند که به بهبود مقاومت سنگدانه های کربناتی به عنوان مثال در بحث دوام و شکل پذیری بتن کمک خواهند کرد. انتظار می رود سنگدانه های سبک عملکرد بهتری در برابر آتش سوزی داشته باشند زیرا قابلیت هدایت گرمایی این سنگدانه ها کم است و بالطبع مقاومتشان در برابر گرما افزایش می یابد.

آزمایش ها نشان داده اند که درمجاورت دمای ℃ 8/648، مقاومت فشاری بتن ساخته شده با سبکدانه ها و سنگدانه های کربناتی تغییری نخواهد کرد، در حالی که بتن ساخته شده با سنگدانه های سیلیسی در این دما نیمی از مقاومت فشاری خود را از دست خواهد داد.

در این مقاله در مورد روش های بهبود مقاومت بتن در مقابل حریق بیشتر بدانید:

روش های بهبود مقاومت بتن در مقابل حریق

مواد مکمل سیمانی

مواد سیمانی آمیخته نظیر روباره ی آهن گدازی و خاکستر بادی به طور کلی سبب بهبود عملکرد بتن در زمان آتش سوزی می شوند. اما تاثیر مواد سیمانی یکسان نیست و نوع سنگدانه ها هم بر عملکرد بتن تاثیرگذار است. آزمایش ها نشان می دهندکه مقاومت فشاری بتن معمولی در دمای ℃ 1050 به طور کامل افت می کند، در حالی که بتنی که در آن روباره جایگزین 80 درصد سیمان می شود حدود 82 درصد مقاومت فشاری اش را حفظ می کند. از این گذشته مواد مکمل سبب بهبود مقاومت بتن دربرابر سرشکن شدن ناشی از آتش سوزی می شوند. در شرایط یکسان آتش -سوزی، دوده ی سیلیس برخلاف دیگر مواد مکمل عملکرد بهتری نسبت به بتن معمولی نشان خواهد داد.

شکل 5- خاکستر بادی برای مقاومت بتن دربرابر آتش سوزی

شکل 6- دوده ی سیلیس برای مقاومت بتن دربرابر آتش سوزی

الیاف در بتن

افزودن الیاف به طور کلی عملکرد بتن را دربرابر آتش سوزی بهبود می بخشد. به عنوان مثال شواهد حاکی از آن است که افزودن پلی پروپیلن مقاومت بتن دربرابر سرشکن شدن را افزایش می دهد. یکی از  استاندارد های نگه داری از بتن  می باشد. با این وجود این الیاف تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی بتن ندارند. برای بهبود مقاومت بتن دربرابر سرشکن شدن توصیه می شود 1/0 تا 5/0 درصد پلی پروپیلن در مخلوط استفاده شود.

در صورتی که طبق برآورد ها احتمال قرارگیری بتن درمجاورت دماهای بالا وجود داشته باشد بهتر است از الیاف بلندتر استفاده شود. مقاومت بتن حاوی الیاف فولادی دربرابر سرشکن شدن کمتر از بتن آمیخته با پلی پروپیلن است اما افزودن این الیاف خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد. بنابراین می توان گفت که افزودن الیاف سبب می شود عملکرد بتن دربرابر آتش سوزی بهبود پیدا کند.

شکل 7- الیاف پلی پروپیلن برای افزایش مقاومت بتن دربرابر آتش سوزی

شرکت قالب سازی قادری با سالها تجربه یکی از بزرگترین تولید کننده ها در زمینه فروش  قالب فلزی بتن در اصفهان   می باشد جهت استعلام انواع محصول مانند :  جک سقفی در اصفهان ، داربست فلزی با بهترین کیفیت با ما در تماس باشید  .