- ۱۴۰۲/۰۶/۱۸
- نویسنده: سپیده محمودی
- بازدید: ۴۴۹
زمان مورد نیاز برای مطالعه این مطلب : 5 دقیقه
مقاومت بتن در برابر آتش به توانایی آن برای مقاومت در برابر آتش یا محافظت در برابر آن اشاره دارد. این مقاومت به ظرفیت عناصر سازه‌ای بتنی برای ادامه اجرای یک عملکرد ساختاری خاص یا محدود کردن آتش یا هر دو بستگی دارد. عبارت درجه بندی آتش به مدت زمانی اطلاق می‌شود که یک عنصر مانند تیر، ستون، دیوار، کف یا سقف می‌تواند در برابر آتش مقاومت کند. این عبارت در استاندارد ASTM E 119 تعریف شده است.
مقاومت عنصر در برابر آتش توسط دو ویژگی فیزیکی و حرارتی عنصر ساختاری تعیین می‌شود. عوامل مؤثر بر عملکرد سازه عبارت اند از سطح تنش در بتن و فولاد، پوشش بتن، گرایش سنگ دانه ها و رطوبت آزاد به ایجاد شرایط پوسته پوسته شدن و شرایط مهار جانبی.
ویژگی‌‌هایی مؤثر بر عملکرد حرارتی نوع سنگ دانه، میزان رطوبت آزاد در بتن (اعم از جذب شده و مویینگی) و حجم بتن در معرض در هر مترمربع هستند. در ساخت انواع بتن این موارد را در نظر می گیرند.
ویژگی های مقاومت در برابر آتش بتن قابل درک هستند. اجزای بتن مانند سیمان و مصالح سنگ دانه ازنظر شیمیایی بی اثر بوده و از این رو بتن تقریباً به طور کامل غیرقابل احتراق است و سرعت انتقال حرارت پایینی دارد.
بتن به دلیل سرعت رسانایی پایین (انتقال گرما) نه تنها به عنوان یک سپر آتش مؤثر بین فضاهای مجاور عمل می‌کند، بلکه از خود در برابر اثرات آتش نیز محافظت می‌کند. بنابراین، برخی از عناصر ساختاری بتنی یک خانه، مانند دیوارها، به عنوان سپر آتش عمل می‌کنند، اتاق های مجاور را از شعله های آتش محافظت می‌کنند و یکپارچگی سازه را با وجود قرار گرفتن در معرض حرارت شدید حفظ می‌کند.
شکل 1: مکانیسم مقاومت بتن در برابر آتش
در آتش سوزی که دماهای بالا ایجاد می‌شوند، سیمان هیدراته موجود در بتن به آرامی کم آب می‌شود و در نتیجه مجدداً به آب (درواقع بخار) و سیمان تبدیل می‌شود. این امر باعث کاهش مقاومت و مدول الاستیسیته (سختی) بتن می‌شود.
در برخی آتش سوزی ها ممکن است ریزش بتن رخ دهد، به این معنی که قطعاتی از بقیه بتن با شدت زیاد جدا شوند. اکثر معیارهای درجه بندی مقاومت در برابر آتش توسط آیین نامه های ساختمانی مشخص می‌شود و با توجه به نوع سازه و کاربری آن تعیین می‌شود.
استانداردها و روش های نگه داری از بتن
درجه بندی آتش سوزی برحسب ساعت اندازه گیری می‌شود. برای مثال، در بیمارستان های مرتفع، درجه بندی های لازم برای مقاومت در برابر آتش برای ستون ها بسیار بیشتر از سازه های یک طبقه مورد استفاده برای ذخیره سازی اقلام یا مواد غیر قابل احتراق است.
این امکان وجود دارد که ستون های بیمارستان های مرتفع به رتبه بندی چهار ساعته نیاز داشته باشند، درحالی‌که دیوارهای خارجی ساختمان های یک طبقه ممکن است فقط به رتبه بندی یک ساعته نیاز داشته باشند.
شکل 2: تأثیر آتش بر سازه بتنی
سنگ دانه های مورد استفاده در بتن را می‌توان به سه دسته کربناته، سیلیسی و سبک وزن طبقه بندی کرد. سنگ دانه های کربناته سنگ هایی مانند سنگ آهک، دولومیت و سنگ آهک هستند که به طور کامل از کربنات کلسیم، کربنات منیزیم یا مخلوطی از این دو ساخته شده‌اند. هنگامی که این سنگ دانه ها در معرض آتش قرار می‌گیرند کلسینه می‌شوند، به این معنا که دی اکسید کربن خارج می‌شود و اکسید کلسیم (یا منیزیم) باقی می‌ماند.
درنتیجه نیاز به گرما در طول فرآیند کلسینه کردن، واکنش بخشی از گرمای تولید شده توسط آتش را مصرف می‌کند. واکنش از سطحی که در معرض آتش است شروع می‌شود و به تدریج به سمت دیگر حرکت می‌کند. درنتیجه، در آتش سنگ دانه های کربناته نسبت به سایر سنگ دانه های با وزن معمولی تا حدودی بهتر عمل می‌کنند.
شکل 3: نمونه‌ای از سنگ دانه سنگ آهک
گرانیت و ماسه سنگ دو نمونه از سنگ دانه های سیلیسی هستند. سنگ دانه های سبک معمولاً با حرارت دادن شیل، تخته سنگ یا خاک رس تولید می‌شوند. بتن متشکل از سنگ دانه های سبک وزن و کربناته، بیشینه مقاومت فشاری خود را تا دمای تقریباً 650 درجه سانتی گراد حفظ می‌کند.
بتن سبک وزن دارای خاصیت عایق سازی و انتقال حرارت با سرعت پایین تر از بتن با وزن معمولی با همان ضخامت است و در نتیجه به طورکلی سبب افزایش مقاومت در برابر آتش می‌شود.
شکل 4: نمونه‌ای از سنگ دانه گرانیت
شکل 5: نمونه‌ای از سنگ دانه سبک
مقدار رطوبت موجود در بتن تأثیر پیچیده‌ای بر نحوه رفتار آن در آتش دارد. بتن هایی که حین عمل آوری به درستی خشک نشده‌اند، پتانسیل ریزش دارند، خصوصاً اگر بتن ها نفوذ ناپذیر باشند مانند بتن هایی که با میکرو سیلیس یا لاتکس ساخته شده‌اند، یا اگر نسبت آب به سیمان بسیار کم باشد.
علت جرم گرفتن بتن و روش های پیشگیری و ترمیم آن
به طور کلی بتن های با وزن واحد کمتر (چگالی) در آتش عملکرد بهتری دارند، بتن سبک وزن خشک شده عملکرد بهتری در آتش نسبت به بتن با وزن معمولی دارد.
بتن هایی که نفوذ پذیرتر باشند به طورکلی کارایی رضایت بخشی دارند، به خصوص اگر تا حدی خشک باشند.
بتن با ضخامت یا حجم بیشتر هنگام قرار گرفتن در معرض آتش بسیار بهتر عمل می‌کند.
رتبه بندی مقاومت در برابر آتش در ویرایش 2000 آیین نامه بین المللی ساختمان (IBC-2000) به این صورت تعریف شده است: «مدت زمانی که یک ساختمان یا جزئی از اجزای ساختمان توانایی مهار آتش یا ادامه اجرای یک عملکرد سازه‌ای معین و یا هر دو را حفظ می‌کند. همان طور که توسط آزمایش های مقرر در بخش 703 تعیین می‌شود: «برای دیوارها، کف، سقف، ستون‌‌ها و تیرها، آزمایش های مذکور، آزمون استاندارد آتش‌سوزی، ASTM E119، «آزمایش های آتش‌سوزی مصالح ساختمانی» تعریف شده است. این استاندارد مستلزم حداقل اندازه معینی برای نمونه مورد آزمایش است، مگر اینکه اندازه واقعی کوچک تر از حداقل تعیین شده باشد و در صورتی انجام می‌شود که اندازه واقعی کوچک تر از حداقل اندازه‌ی مشخص شده باشد.
همان طور که قبلاً ذکر شد، IBC-2000 روش های مختلفی را برای دستیابی به درجه بندی مقاومت در برابر آتش فراهم می‌کند. آزمایش آتش سوزی برای یک جزء ساختمانی خاص یک روش واضح است. محاسباتی که با رعایت دستور العمل‌‌های شرح داده شده در کد و همچنین استفاده از طرح های تجویزی انجام می‌شوند، قابل قبول هستند.
اگر چه بخش «محاسبات» در کد شامل فرمول های کمی است، اما اغلب داده ها در قالبی با استفاده آسان جدول بندی شده‌اند و بر اساس نتایج استاندارد (ASTM E119) آزمون آتش طبقه بندی شده‌اند.
به‌عنوان مثال، جدول 1 داده‌هایی را از جدول 720٫2٫1٫1 IBC-2000 برای حداقل ضخامت دیوارهای ریخته شده در محل یا پیش ساخته برای رتبه بندی های مقاومت در برابر آتش سوزی مختلف ارائه می‌دهد. با توجه به اینکه مقادیر با معیارهای نقطه پایانی انتقال حرارت تعیین می‌شوند، داده ها با حداقل ضخامت تیغه های کف که در جدول 720.2.2.1 ارائه شده است، یکسان هستند.
جدول 1: حداقل ضخامت تیغه برای رتبه‌بندی مقاومت در برابر آتش
| نوع بتن | یک ساعت | یک و نیم ساعت | دو ساعت | سه ساعت | چهار ساعت |
|---|---|---|---|---|---|
| سیلیسی | 3.5 | 4.3 | 5.0 | 6.2 | 7.0 |
| کربناته | 3.2 | 4.0 | 4.5 | 5.7 | 6.6 |
| ماسه سبک | 2.7 | 3.3 | 3.8 | 4.6 | 5.4 |
| سبک وزن | 2.5 | 3.1 | 3.6 | 4.4 | 5.1 |
همان‌طور که در بالا اشاره شد، کربنات به سنگ دانه های آهکی، دولومیت یا سنگ آهک اشاره دارد که شامل کربنات کلسیم یا منیزیم است. سیلیس به اکثر سنگ دانه های با وزن معمولی دیگر اشاره می‌کند. ماسه سبک به بتن هایی گفته می‌شود که معمولاً با استفاده از ماسه با وزن معمولی و سنگ دانه درشت سبک ساخته می‌شوند و معمولاً دارای وزنی بین 1682 تا 1922 کیلوگرم بر متر مکعب هستند.
بتن هایی که در دسته «سبک‌وزن» قرار می‌گیرند، دارای چگالی بین 1361 تا 1842 کیلوگرم بر مترمکعب هستند و با استفاده از ذرات درشت و ریز سبک وزن ساخته می‌شوند.
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 .
دیدگاه خود را در مورد این مقاله با ما به اشتراک بگذارید: