Огнезащита железобетонных конструкций высотных зданий

Рис. 2. Лефортовский тоннель

процессами: при температуре 150 °С начинается образование внутренних трещин бетона, развивающихся по всей толщине сжатой конструкции вследствие ее нагруженности.

По мере повышения температуры до 200.- 250 °С в зависимости от марки бетона и типа конструкции происходит взрывное отслаивание бетона, сопровождающееся уменьшением его толщины. При температуре 250 °С начинается опасное ослабление упрочняющей арматуры, а при 380 Т происходит полная потеря прочности бетона и несущей способности конструкции.

Растрескивание и продвижение фронта разрушения продолжается и после снятия тепловой нагрузки в течение нескольких десятков минут, причем граница раздела {дополнительный слой бетона - бетон, арматура и армирующие сетки) - не препятствие для распространения внутренних трещин и продвижения фронта разрушения.

Портландцемент железобетона

при твердении наряду с образованием гидросиликатов выделяет гидроксид кальция Са(ОН)2, который при действии температур свыше 550 °С разлагается по реакции; Са(ОН)2 <-> СаО + Н2О. При тушении пожара водой (или просто при контакте с влажным воздухом) идет обратная реакция, в этом случае продукт гидратации увеличивается в объеме в 2 раза. Гашеная известь «рвет» поверхностный слой, образуются «дутики»-трещины, которые способствуют прониканию огня внутрь конструкции. Составы с использованием кварцевого песка также не огнестойки: кристаллический кремнезем (основная составляющая природного песка) переходит при температуре 573 °С из B-модификации в a-модификацию с увеличением в объеме. В результате железобетон или обычная штукатурка покрываются трещинами.

Выбор того или иного способа огнезащиты производится с учетом обеспечения необходимого предела огнестойкости конструкций, их типа, ориентации в пространстве (колонны, балки), вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая), температурно-влажностного режима эксплуатации, степени агрессивности окружающей среды, увеличения нагрузки на конструкции за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

Огнезащитные составы для железобетонных конструкций применяют в тех случаях, когда защитный слой бетона до арматуры не обеспечивает требуемого предела огнестойкости конструкции.

Способ огнезащиты обетонированием, в том числе и легкими бетонами, основан на простом увеличении толщины защитного слоя бетона. Однако высокая прочность связи бетонного покрытия с поверхностью защищаемой конструкции играет отрицательную роль, так как прочная граница раздела фаз не препятствует распространению и развитию внутренних трещин от покрытия конструкции к ее материалу (железобетону).

Для обеспечения требуемых пределов огнестойкости железобетонных конструкций могут быть применены огнезащита плитными материалами (конструктивный способ) либо нанесение на поверхность бетона огнезащитных составов.

Средства огнезащиты должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов в области пожарной безопасности. Огнезащитные составы и покрытия на их основе не должны быть токсичными. Срок эксплуатации огнезащитного покрытия соответствует сроку службы конструкции.

При толщине защитного покрытия более 8 мм рекомендуется применять упрочняющую арматуру (штукатурная сетка) и адгезионные подслои (грунтовое покрытие).

При нанесении огнезащитного покрытия на поверхность железобетонных конструкций методом на-брызга последовательно выполняют следующие операции:

· устранение дефектов в железобетонной конструкции;

· установку армирующей сетки;

· подготовку и наладку оборудова ния;

· нанесение огнезащитного покры тия.

Поверхность железобетонной конструкции перед нанесением на нее покрытия должна быть ровной, без выемок, пустот и раковин. Для выравнивания поверхности следует использовать быстротвердеющий безусадочный полимерцементный ремонтный материал.

Подготовка поверхности конструкции к нанесению огнезащитного покрытия включает:

· удаление с поверхности всех посторонних образований и неровностей;

· очистку поверхности конструкции от грязи и пыли с помощью щеток и ветоши, от жировых и масляных пятен с использованием моющих средств.

Огнезащитную штукатурку следует наносить при температуре воздуха не ниже 5 °С в сроки, не превышающие ее жизнеспособности. Влажность поверхности бетона, защищаемой огнезащитной штукатуркой, должна быть не более 5 % по массе на глубине до 10 мм.

Для обеспечения лучшей адгезии наносимого покрытия поверхность конструкции следует обработать составом на основе воды с добавкой акрилового полимера (ГОСТ 11604-79). Рекомендуемое соотношение воды и акрила: на 5 частей воды 1 часть акрила.

Для нанесения огнезащитного покрытия на поверхность железобетонных конструкций может быть использовано оборудование: насос М5-Х фирмы «Putzmeister», CO 154А, Т-103.

Приведенные выше требования к огнезащитным штукатуркам для монолитного железобетона высотных зданий полностью реализованы в составе «Монолит», выпускаемом НПО «Ассоциация Крилак». Состав представляет собой распыляемую смесь на основе портландцемента и целевых добавок. Перед нанесением смесь затворяют водой. После нанесения образуется легкое монолитное покрытие. Оно долговечно, не трескается и не отслаивается при пожаре или механическом воздействии. Из него не выделяются вредные вещества при хранении, в процессе нанесения и при эксплуатации. Цвет - от светло-серого до темно-серого. Минимальная толщина (до 15 мм) без арматуры; более 15 мм - с арматурой (металлическая сетка из нержавеющей стали, оцинкованная сетка или сетка с пластмассовым покрытием). Теоретический расход — 18 кг/м2 при толщине 30 мм, температурный интервал эксплуатации -40 ...+60 °С. При необходимости допускается окрашивание поверхности покрытия гидрофобными, декоративными и другими красками.

Состав «Монолит» прошел все испытания по ГОСТ 30247.1-94 во ВНИИПО на предел огнестойкости R180 (рис. 1), сертифицирован и рекомендован ГУ ГПС МЧС России к применению. Его использовали для защиты элементов бетонных конструкций Лефортовского тоннеля в Москве (рис. 2), Кольской АЭС, а также торгово-развлекательного центра на ул. Маршала Бирюзова (Москва)