МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ СВОЙСТВ БЕТОНА ПОСЛЕ ПОЖАРА

УТВЕРЖДЕНЫ директором НИИЖБ 30 ноября 1984 г.

Печатается по решению секции коррозии и спецбетонов НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 9 июля 1984 г.

Методические рекомендации содержат основные положения по оценке структуры и физико-механических свойств тяжелого бетона, бетонных и железобетонных конструкций после пожара. Рассмотрены последовательность проведения обследования, операции и приборы для определения температуры нагрева бетона, изменений в его структуре, прочности и деформативности.

Предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, органов пожарного надзора при проведении обследований зданий и сооружений после пожара.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Значительная часть убытков от пожаров в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях падает на стоимость строительных конструкций, в том числе бетонных и железобетонных.

Эти убытки можно сократить за счет частичного или полного восстановления поврежденных огнем бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, а также за счет сокращения сроков обследования и ускоренного ввода после пожара промышленных объектов в эксплуатацию.

Для решения этой проблемы необходимо иметь научно-обоснованные методы оценки прочности, деформативности и структуры бетона после пожара.

Настоящие Методические рекомендации составлены на основании результатов исследований, проведенных в рамках международного сотрудничества советскими и польскими специалистами.

Методические рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн.наук В.В.Жуков, кандидаты техн. наук В.В.Соломонов, З.М.Ларионова, А.А.Гусев, инж. Н.П.Леднева) и Институтом строительной техники ИТБ ПНР (д-р, доц. Р.Кшивоблоцка-Ляуров, мгр. инж. А.Ярмонтович).

     1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. После пожара в зависимости от значения температуры и длительности огневого воздействия бетон изменяет свои прочностные и деформативные свойства, изменяется его структура.

1.2. В настоящих Методических рекомендациях изложены основные положения по оценке свойств бетона после огневого воздействия с учетом изменения и взаимосвязи его физико-механических и физико-химических свойств.

1.3. Оценка состояния бетона после пожара производится представителями проектных институтов (по чьим проектам построены и должны восстанавливаться объекты) совместно с представителями предприятия (цеха), архитекторами, смотрителями зданий, представителями строительно-монтажных организаций с привлечением для сложных и ответственных случаев специалистов из специализированных научно-исследовательских подразделений.

     2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1. Пожары в зданиях и сооружениях характеризуются следующей продолжительностью: в жилых и административных зданиях 1-2 ч (температура в очаге пожара 1000-1100 °С), в театральных сооружениях и крупных универсальных магазинах 2-3 ч (t=1100-1200 °С), в ряде производственных помещений пожар может длиться до 4-6 ч  (t=1200-1400 °С).

2.2. Значение температуры нагрева бетона в сечении бетонных и железобетонных конструкций зависит от температуры в очаге пожара, геометрии элемента, местоположения конструкции по отношению к очагу пожара, а также длительности огневого воздействия.

3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СВОЙСТВ БЕТОНА ПОСЛЕ ПОЖАРА

3.1. Обследование бетона в бетонных и железобетонных конструкциях после пожара рекомендуется проводить в два этапа: предварительный и детальный.

3.2. Перед предварительным обследованием подробно изучается проектно-техническая документация (рабочие чертежи, результаты статических расчетов, документы на дополнительные строительные работы и т.д.).

3.3. В ходе предварительного обследования составляется перечень конструкций, подвергшихся огневому воздействию, и выявляются конструкции, находящиеся в аварийном состоянии, с целью их ограждения, ограничения действующих на них нагрузок или полного их разрушения; намечаются участки и составляется программа для детального обследования бетона в конструкциях, определяется объем и последовательность подготовительных работ для проведения детального обследования (расчистка завалов, изготовление подмостей, временных опор, устройство дополнительного освещения и т.д.); проводится ориентировочная оценка температуры нагрева бетона в конструкциях и соответственно его остаточная прочность.

3.4. Ориентировочная температура нагрева бетона по сечению бетонного или железобетонного элемента может быть определена косвенным путем в зависимости от длительности пожара и температуры нагрева поверхности бетона, которая устанавливается по его цвету (до 300 °С - естественный, 300-600 °С - от розового до красноватого, 600-900 °С - от темно-серого до темно-желтого, выше 900 °С - желтый), температуры плавления материалов, оказавшихся рядом с поверхностью бетона во время пожара (свинец - 300 ... 350 °С, цинк - 400 °С, алюминий и его сплавы - 650 °С, стекло литое и листовое - 700 ... 800 °С, латунь, бронза, медь - 900 ... 1000 °С, чугун - 1000 ... 1200 °С) и др.

3.5. Во время обследования рекомендуется производить предварительную оценку прочности бетона методом пластической деформации с помощью эталонного молотка Кашкарова (в соответствии с ГОСТ 22690.2-77) или аналогичных инструментов (молотка Физделя, приборов типа ХПС и КМ с шариковым наконечником и др.). Для этого с участка удаляется нарушенный во время пожара бетон и проводится зачистка поверхности.

3.6. Площадь участка испытания должна быть не менее 0,01 м. Прочность бетона следует определять в наиболее ответственных сжатых элементах, в зонах наиболее интенсивного огневого воздействия. За исходную прочность может быть принята прочность бетона аналогичных конструкций, расположенных вне зоны пожара или некоторых участков поврежденных огнем конструкций.

3.7. О дефективности структуры бетона после пожара свидетельствует тон звука при простукивании: неплотный бетон издает глухой звук, а при наличии отслоений - дребезжащий. Ненарушенный бетон издает звонкое звучание.

3.8. Главной целью детального обследования бетонных и железобетонных конструкций является уточнение данных (полученных во время предварительного обследования), необходимых для полного восстановления этих конструкций. Более точно, при помощи физико-химических методов, устанавливаются температура прогрева элементов по сечению и соответственно остаточные прочностные и деформативные характеристики бетона, глубина разрушенного слоя бетона.

3.9. Данные об изменении прочности, начального модуля упругости, коэффициента Пуассона различных видов бетона в зависимости от температуры их нагрева приведены в прил.1-4.

3.10. Физико-химические анализы применяют в случае, когда невозможно определить температуру нагрева бетона физико-механическими методами.

3.11. Для выполнения физико-химических анализов из поврежденных огнем конструкций следует отобрать пробы бетона массой не менее 500 г (желательно 1 кг). Пробы отбирают послойно, начиная с поверхности элемента вглубь до неповрежденного огнем слоя. Для всех анализов необходим контрольный образец ненагретого (неповрежденного) бетона.

С каждого участка обследования берут 3 пробы-близнеца, помещают в герметически закрываемые сосуды (бюксы, эксикаторы) и маркируют. Порошкообразные высолы собирают с поверхности бетона в пробирки и маркируют.

3.12. Физико-химические параметры, используемые в качестве оценочных критериев для бетона, можно условно разделить на три группы, в зависимости от места выполнения анализов.

I группа - анализы выполняют на месте пожара по критериям оценки макроструктуры:

сцепление составляющих,

трещиноватость,

оплавленность .

II группа - анализы выполняют в условиях заводской лаборатории по следующим критериям:

продолжительность действия соляной кислоты,

количество гидратной воды.

III группа - анализы выполняют в условиях специализированной лаборатории НИИ по критериям оценки

степени гидратации:

потеря массы по термограммам;

количество клинкерных зерен в шлифах;

минерального состава:

размер линий CS и Са(ОН) на рентгенограммах;

размер эффектов Са(ОН) и СаСО на термограммах;

показатель светопреломления цементирующей массы;

микроструктуры:

средняя ширина трещин;

средний размер пор в шлифах;

пористость в шлифах;

поры по данным ртутной порометрии;

микропрочности:

микротвердость цементного камня;

микротвердость заполнителей.

3.13. Предварительный результат получают на месте пожара по визуальному обследованию конструкции и обнаружению на бетоне трещин, отслоений, высолов. В условиях лаборатории бетон оценивают сначала по трем доступным критериям. Например, сцепление составляющих, количество гидратной воды, размер эффектов на термограммах. Далее проводят оценку по остальным критериям. Хорошие показатели дают замеры микротвердости, но они возможны в условиях специализированной лаборатории.

3.14. Температуру нагрева бетона по его макроструктуре устанавливают следующим образом.

С помощью ручной лупы (увеличение в 4 раза и более) или стереоскопического бинокулярного микроскопа МБС-2 (увеличение от 3,5 до 88 раз) в свежем сколе бетона выделяют по цвету и структуре характерные зоны (слои). В каждой зоне определяют сцепление составляющих (наличие или отсутствие зазоров по периметру зерен заполнителей), трещиноватость (наличие, количество, ширина раскрытия, направление распространения трещин), оплавленность (степень заполнения неровностей скола бетона стекловидной массой расплава).