(رفتار بتن در آتش سوزی شدید)
رفتار بتن در آتش شدید به ترکیب و خواص سازه بتنی بستگی دارد. نوع سنگدانه های مورد استفاده، طرح اختلاط، شرایط رطوبتی و سن، عواملی هستند که بر رفتار بتن در مواجهه شدید با آتش تاثیر می گذارند. در اینجا توضیح مختصری در مورد رفتار بتن در برابر آتش ارائه می شود.
اثرات دما بر خواص بتن
با پی بردن به تأثیر دما بر خواص بتن، می توان به راحتی رفتار بتن هنگام قرار گرفتن در معرض دماهای بالا را درک کرد. که این تاثیر در این موارد خلاصه می شود:
1- تاثیر آتش بر میزان تراکم سازه بتنی درصد بسیار کمی است. از این رو تأثیر قابل توجهی بر هدایت حرارتی بتن وجود ندارد.
2- قرار گرفتن در معرض دمای بالا، گرمای ویژه را 20 درصد افزایش می دهد که این افزایش نسبت به مقدار دمای اتاق است.
3- دمای آتش بیش از 500 درجه سانتیگراد مقاومت فشاری بتن را کاهش می دهد.
رفتار بتن در دمای بالا
انتظار نمی رود بتن تحت دماهای بالا ذوب شود. بلکه انتظار می رود که تغییراتی در ترکیب مواد و خواص مربوط به بتن ایجاد شود اما در محیطی با لانس حرارتی یا آتش هیدروکربنی، بتن احتمال ذوب شدن دارد. رفتار سازه داخلی بتن، آرماتورها و مقاومت در برابر آتش در زیر توضیح داده شده است.
1- آرماتور بتن تحت آتش شدید
رفتار آرماتورها در برابر آتش سوزی به نورد گرم یا نورد سرد بستگی دارد. این یک نگرانی بزرگ است زیرا آتش بر کشش، استحکام تسلیم و مدول الاستیسیته آرماتور تأثیر می گذارد. این تاثیر هنگام قرار گرفتن در معرض دمایی از 300 درجه سانتیگراد تا 500 درجه اتفاق می افتد. به همین دلیل است که باید پوشش مناسب برای سازه های بتنی ارائه شود. آسیب آرماتورها تنها پس از تخریب پوشش بتنی مورد انتظار است. اما در نواحی با پوشش نامناسب، آرماتورها تحت تأثیر قرار می‌گیرند و در نتیجه آسیب می‌بینند و فرو می‌ریزند.
2- رطوبت در بتن تحت آتش شدید
قرار گرفتن در معرض آتش در ابتدا منجر به تبخیر آب موجود در منافذ و سازه های بتنی می شود. که این آب ها، یا آب آزاد هستند و یا آب های محدود فیزیکی. اگر نفوذ پذیری بتن کمتر باشد، گرمای اتلاف نمی تواند از بتن منتقل شود، که این امر باعث افزایش فشار بخار در منافذ بتن می شود. با افزایش فشار بخار، ایجاد ترک ها شروع می شود که منجر به پوسته شدن مواد به صورت ریزش انفجاری می شود. این ریزش انفجاری می تواند پس از چند دقیقه اتفاق بیفتد و مقادیر گزارش شده شامل 3 میلی متر در دقیقه برای بتن با وزن معمولی، و برای بتن با سنگدانه سبک تا 8 میلی متر در دقیقه است. اطلاعات بیشتر در این زمینه را در مقاله: ریزش ناگهانی عناصر سازه ای بتنی در هنگام آتش سوزی بخوانید. انواع دیگری از پوسته پوسته شدن مانند پوسته شدن موضعی و کنده شدن (کاهش تدریجی سطح مقطع) که در آتش سوزی های سلولزی مشاهده شده است امکان پذیر است، اما پوسته شدن انفجاری عمده ترین آن است که به ویژه در هنگام آتش سوزی های هیدروکربنی بوجود می آید.
3- مقاومت بتن در آتش شدید
همانطور که در بحث اثرات آتش بر بتن ذکر شد، با افزایش سریع آتش، مقدار مقاومت بتن کاهش می یابد. با افزایش بیشتر دما، سنگدانه ها و هیدرات های موجود در سیمان تحت تأثیر نامطلوب قرار می گیرند. و در شرایط شدیدتر مانند آتش سوزی هیدروکربن، تخریب کامل سنگدانه ها و هیدرات های موجود در سیمان رخ می دهد.
عملکرد بتن در زیر آتش هیدروکربنی
عملکرد بتن در آتش هیدروکربنی تحت تأثیر عوامل زیر است:
1) سرعت افزایش دما در بتن
2) میزان رطوبت بتن
3) میزان نفوذپذیری بتن
اثر هیدروکربنی منجر به:
1) تشدید مقدار پوسته شدن بتن
2) از بین رفتن بخش بتنی سازه
3) از دست دادن قدرت بتن
4) تشکیل ترک در بتن می شود.
بیشتر بخوانید:
رتبه بندی مقاومت در برابر حریق عناصر سازه ای بتن و بنایی
ویژگی های آتش نشانی و ایمنی ساختمان ها و سازه های مرتفع
الزامات ساختمان های مقاوم در برابر آتش سوزی
