Технологических температур

Конструкции некоторых промышленных зданий и сооружений подвергаются воздействию повышенных и высоких технологических температур. Кроме того, несущие конструкции должны обладать достаточной огнестойкостью. Поэтому железобетонные и каменные конструкции должны быть рассчитаны на нагрев и огнестойкость.

Температуры окружающей среды от 50 до 200⁰С включительно называют повышенными, а свыше 200⁰С – высокими. Для работы в условиях повышенных температур применяют конструкции из обычного тяжелого бетона средней плотности 2000-2500 кг/м³ на портландцементе (или шлако-портландцементе). Для работы конструкций в условиях высоких температур до 300⁰С применяют обычный бетон или жаростойкий бетон плотной структуры средней плотности 1100 кг/м³ и более. При температуре свыше 300⁰С применяют конструкции из жаростойкого бетона разных классов по прочности на сжатие В10…В40.

Прочность обычного тяжелого бетона при систематическом нагреве под влиянием нарушения его структуры снижается (при температуре нагрева до t⁰=60…100⁰С – на 10-15% при сжатии и на 25…35% при растяжении). Это объясняется понижением прочности цементного камня и расклинивающим действием водных пленок, обволакивающих цементный камень и заполнители. С повышением температуры до 200⁰С снижение прочности при сжатии может достигать 30…40%, что необходимо учитывать в расчетах конструкций. При температуре 200-300⁰С происходит повышение прочности цементного камня за счет уплотнения его структуры. При температуре свыше 300⁰С прочность бетонов снижается вследствие нарушения структуры цементного камня и возникновения значительных напряжений из-за разности температуры между наружными и внутренними слоями бетона.

Деформативность бетона при систематическом нагреве под влиянием снижения модуля упругости бетона.

При длительном постоянном нагреве до температуры 200⁰С бетон высыхает и прочность его при сжатии может восстанавливаться. При циклическом воздействии температуры и влажности окружающей среды прочность бетона сильно снижается (примерно на 30% после 50 циклов и на 50% после 200 циклов воздействия). Влажные бетоны при сильном нагреве, при пожаре, могут хрупко разрушаться.

Механические свойства стали сильно ухудшаются из-за ее разрушения и разупрочнения при температурах свыше 400…500⁰С для горячекатаной арматуры и свыше 150…300⁰С – для высокопрочной проволоки и канатов. Пластичность стали при нагреве снижается, хотя временное сопротивление разрыву несколько повышается. При температуре нагрева свыше 300⁰С площадка текучести мягкой стали исчезает. При температуре 500⁰С механические свойства арматуры ухудшаются. Однако в охлажденном состоянии они восстанавливаются.

Железобетонные балки, как правило, разрушаются в результате разрыва растянутой арматуры, нагретой до критической температуры.

Железобетонные колонны разрушаются из-за потери прочности бетона и его ползучести в сильно нагретых слоях.

Влияние температуры нагрева на физико-механические свойства обычного бетона учитывают путем применения дополнительных коэффициентов условий работы.

Основные положения расчета конструкций с учетом температурных воздействий и мероприятия по повышению жаро- и огнестойкости конструкций см. в [1, 12].