1) Повышением противопожарной безопасности, чтобы в случае пожара его можно было локализовать на начальной стадии;

2) снижением расчетной относительной влажности воздуха в помещении;

3) дополнительным конструктивным армированием поверхностного слоя бетона со стороны нагрева арматурной сеткой с ячейками 25-70 мм и диаметром арматуры 0,5-1,0 мм;

4) нанесением огнезащитного покрытия толщиной 2-4 см на нагреваемую поверхность бетона;

5) устройством металлической облицовки со стороны нагреваемой поверхности;

6) Применением бетонов с ограниченным расходом цемента, уменьшенным в/ц, крупным заполнителем с более низким коэффициентом температурного расширения. Примеры расчета

Пример 17. Дано. Составы тяжелого бетона, которые применяли при строительстве подземного торгового центра (табл. 6.3).

Таблица 6.3

№ состава бетона	Наименование конструкций, в которых применяли бетон	Класс бетона по прочности на сжатие	Состав бетонной смеси, кг/м3						Плотность бетона, кг/м3		в/ц	Щебень, %
			Цемент Ц	Микро­кремне­зем МК	Песок П	Щебень Щ	Вода В	Модифи­катор бетона МБ	Естествен­ной влажности ρ1	Сухого ρ
1	Стена в грунте, пандус	В30	370	45	760	1030	176		2380	2230	0,42	0,43
2	Плиты перекрытий	В30	550		700	960	200		2410	2260	0,36	0,40
3	Плиты покрытий	В40	400	55	700	1030	185		2370	2220	0,41	0,43
4	То же	В40	430		660	1050	180	50	2370	2220	0,38	0,44
5	Колонны, балки перекрытий	В55	500	60	580	1070	175		2390	2240	0,31	0,45
6		В55	490		630	1050	175	50	2400	2250	0,33	0,44

Требуется определить возможность хрупкого разрушения бетона в железобетонных конструкциях при огневом воздействии пожара.

Расчет. Наибольшую влажность бетон имеет после изготовления конструкций. Поэтому рассмотрим возможность хрупкого разрушения бетона при пожаре во время строительства объекта, когда относительная расчетная влажность воздуха 75 %.

Определение критерия хрупкого разрушения бетона F производим по формуле (6.1), в которую входят значения указанных ниже физических величин.

Коэффициент температурной деформации тяжелого бетона на силикатном заполнителе при нагреве до 250 °С принимаем по табл. 2.4 - α_bt = 8,25·10^-6 °С^-1.

Коэффициент теплопроводности тяжелого бетона на силикатном заполнителе при 250 °С определяем по формуле (3.2)

λ = 1,2 - 0,00035·250 = 1,11 Вт/(м·°С).

Коэффициент псевдоинтенсивности напряжения бетона принимаем по табл. 6.1 с учетом примечания 1, так как крупность заполнителя для всех составов бетона была 20 мм. Для 1-го состава бетона K¹₁ = 0,58·10³ кН/м^-3/2.

Модуль упругости для бетона класса В30 принимаем по табл. 2.3 - E_b = 32,5·10³ МПа.

Коэффициент β_b, учитывающий снижение модуля упругости бетона с повышением температуры до 250 °С, принимаем по табл. 2.2 - β_b = 0,6.

Е_bt = 32,5·10³·0,6 = 19,5·10³ МН/м²; ρ = 2380-150 = 2230 кг/м³.

Общую пористость бетона определяют по формулам (6.2) и (6.3).

Для 1-го состава с В/Ц = 0,42 > 0,4

П = 0,1(3,7 + 0,45)(0,42 - 0,2) = 0,091.

Для 2-го состава с В/Ц = 0,36 < 0,4

П = 0,08·5,5·0,36 = 0,158.

Объемная эксплуатационная влажность бетона определяется по формуле (6.6), в которой равновесная влажность бетона принимается по табл. 6.2 в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха. Для 1-го состава бетона (табл. 6.3) W_э = 0,1·0,028·22,3 = 0,062 и критерий хрупкого разрушения бетона равен:

Для других составов бетона вычисленные значения критерия хрупкого разрушения бетона F приведены в табл. 6.4. Как видно из таблицы, для составов бетона 1, 2, 3, 5 и 6 значения F≥4.

Таблица 6.4

№ состава бетона	K11, кН/м·10-3/2	Ebt, кН/м·104	Плотность, м3/м3	Расчетная относительная влажность воздуха, %
				75			50
				Wb	Wэ	F	Wb	Wэ	F
1	0,58	1,95	0,091	0,028	0,062	4,4	0,019	0,042	3,0
2	0,58	1,95	0,158	0,042	0,095	4,0	0,028	0,063	2,7
3	0,58	2,16	0,096	0,030	0,067	5,0	0,021	0,047	3,8
4	0,57	2,16	0,147	0,032	0,071	3,7	0,023	0,051	2,7
5	0,56	2,34	0,139	0,038	0,085	5,0	0,027	0,060	3,5
6	0,57	2,34	0,129	0,037	0,083	5,1	0,026	0,059	3,6

В стене в грунте, в пандусах, плитах покрытий и перекрытий, в колоннах и балках возможно хрупкое разрушение бетона при пожаре во время строительства. Поэтому необходимо серьезное внимание обратить на технику пожарной безопасности, чтобы в случае возгорания пожар можно было бы локализовать на начальной стадии.

Следует отметить, что в железобетонных конструкциях перекрытий, у которых нижняя поверхность облицована профильным стальным листом, и в ограждающих конструкциях «стена в грунте», имеющих облицовку из металлического листа с внутренней поверхности, взрывообразного разрушения не будет, так как облицовка препятствует отколу бетона с нагреваемой поверхности. В этих конструкциях возможно только образование трещин глубиной до 5 см, которые не окажут влияния на прочность и деформативность конструкций и не снизят их предел огнестойкости.

После распалубки железобетонных конструкций влажность бетона уменьшается, так как нарушается гигрометрическое равновесие с воздухом. Влажный капиллярно-пористый бетон высыхает. Испарение влаги из бетона начинается в первую очередь из крупных пор и капилляров за счет нарушения физико-механических связей и удаления свободной воды. Затем начинается испарение воды из микропор и мелких капилляров. После удаления капиллярной воды начинается удаление структурно связанной и адсорбционной воды из структурных ячеек, образованных мельчайшими кристалликами продуктов гидратации цемента и полимолекулярно адсорбированных слоев. Последней удаляется вода, адсорбированная в виде мономолекулярных слоев.

Начальная максимальная влажность бетона в конструкции после изготовления - 5 %. В первые полгода влажность бетона в средних слоях и на поверхности выравнивается и уменьшается. Через год влажность бетона не превышает 2,5 % и после двух лет составляет менее 2,0 %. Равновесная влажность бетона при относительной влажности воздуха 60 % не более 1,5 % и при 70 % - не более 2,5 %.

Затем влажность бетона уменьшается и влагопотери доходят до 2 - 5 %.

Теперь рассмотрим случай пуска в эксплуатацию комплекса, когда системы отопления и кондиционирования воздуха еще не пущены в нормальную эксплуатацию и влажность воздуха - 50 %.

Значения критерия хрупкого разрушения бетонов F вычисляли по формуле (6.1). Из табл. 6.4 видно, что все составы бетона в пусковой период не будут разрушаться, так как значения F < 4.

При эксплуатации в летний период влажность воздуха будет 45 - 55 % и хрупкого разрушения бетона не будет.

В холодное время года, когда относительная влажность воздуха в помещениях будет еще меньше (35-45 %), бетон тем более не будет хрупко разрушаться в железобетонных конструкциях подземного торгового центра в период пуска в эксплуатацию и при эксплуатации.

Сухой капиллярно-пористый бетон при повышении влажности в помещениях будет вновь впитывать ее и увлажняться. Если нарушится нормальная работа системы обеспечения или через стены и днище будет попадать вода, а дренаж не будет работать, то влажность бетона может быстро повыситься до максимальной, как это было установлено при обследовании железобетонных конструкций подземного гаража. В этом случае возможно хрупкое разрушение бетона во время пожара.