مقاومت مصالح و سازه های بتنی در برابر آتش

مقاومت مصالح و سازه های بتنی در برابر آتش

مقاومت بتن در برابر آتش، چه به صورت مادی و چه به صورت ساختاری، به خوبی قابل سنجش و تعیین است. بسیاری از مسائل ناشی از خطر آتش سوزی را می توان با استفاده از بتن، به عنوان یک مصالح سازه ای به شدت کاهش داد. این به دلیل خواص ذاتی است که در بتن وجود دارد. برای تامین ایمنی بتن در برابر آتش، نیازی به ایجاد مقاومت اضافی در بتن مورد استفاده نیست. در مجموع عملکرد مطلوب مورد نظر برای بتن در آتش باید به گونه ای باشد که یکپارچگی ساختاری بتن حفظ شود، مقاومت آن در برابر آتش به خطر نیفتد و محافظت کاملی در برابر حمله حرارتی ایجاد کند. این امر بتن را به یک ماده قابل اعتماد در برابر آتش تبدیل می کند.

آنچه در این مقاله می خوانید
 مقاومت مصالح بتن در برابر آتش
 مقاومت سازه های بتنی در برابر آتش
 تهیه بتن با مقاومت بالا در برابر حریق
 روش های بهبود مقاومت بتن در برابر آتش

مقاومت مصالح بتن در برابر آتش
ما نمی توانیم اجازه دهیم بتن آتش بگیرد یا بسوزد. این ماده هیچ گونه واکنشی با آتش برای انتشار بخار یا گازهای خطرناک یا سمی ندارد. درجه بالاتری از مقاومت در برابر آتش در بتن نسبت دیگر مصالح مشاهده می شود و بتن یک ماده سازه ای کاملاً مقرون به صرفه و مقاوم در برابر آتش است که می تواند در ساخت و ساز استفاده شود. دلیل این خاصیت شگفت انگیز بتن وجود ترکیبات اصلی سیمان و سنگدانه است. ترکیب این مواد به همراه آب توده‌ای به نام «بتن» به وجود می‌آورد که ماده‌ای برای طراحی سازه‌های ایمن بوجود می آورد که مهم تر از همه در برابر آتش‌سوزی بی‌اثر است. به عبارت دیگر، بتن دارای مقدار بسیار کمتری از رسانایی حرارتی است.

مقاومت سازه های بتنی در برابر آتش
اگر مصالح بتن دربرابر آتش بتوانند خوب عمل کند، در نتیجه سازه های بتنی نیز دارای همان خاصیت خواهند بود. سازه های بتنی عمدتاً به دلیل موارد زیر مقاومت بیشتری در برابر آتش دارند:
1.خواص ذاتی مصالح ساختمانی بتن
2.نوع طراحی سازه، بر اساس کیفیت جداگانه هر یک از اعضای سازه در برابر حمله آتش
3.طراحی کلی سازه برای اطمینان از استحکام
ما مقاومت در برابر آتش یک عضو سازه را؛ به عنوان توانایی و عملکرد آن عضو در مطابق با الزامات طراحی شده، برای تابعی از زمان، هنگام قرار گرفتن در معرض حمله آتش تعریف می کنیم.

تهیه بتن با مقاومت بالا در برابر حریق
همانطور که قبلا ذکر شد، یکی از دلایل اصلی خاصیت ذاتی مقاومت در برابر آتش برای بتن، مواد تشکیل دهنده موجود در آن است. استفاده درست از مواد تشکیل دهنده بتن می تواند به ایجاد مقاومت بهتر در برابر آتش بتن کمک کند. یکی از عوامل مهم در میزان مقاومت بتن در برابر آتش، ترکیب سنگدانه ها است. استفاده از سنگدانه های مخصوص می تواند به افزایش مقاومت در برابر آتش و مقاومت بتن کمک کند. روش دیگر استفاده از الیاف پلاستیکی مخصوص (PP) است. استفاده از الیاف پلاستیکی مقاومت بتن در برابر آتش را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. ماتریس مقاومت سیمان را می توان با استفاده از ماسه های مخصوص افزایش داد، در هنگام ساخت بتن، تولید بتن مقاوم در برابر آتش هیچ تفاوتی با تولید بتن استاندارد ندارد. اگر از الیاف در بتن استفاده می شود، اختلاط باید با دقت انجام شود و در کل بر آن نظارت شود.

روش های بهبود مقاومت بتن در برابر آتش
مواد تشکیل دهنده بتن و خواص آنها تأثیر زیادی در میزان مقاومت بتن در برابر آتش دارند. شرایطی وجود دارد که دمای بتن به سرعت در عرض چند دقیقه افزایش می یابد و منجر به پوسته پوسته شدن آن می شود. روش های مختلفی وجود دارد که به وسیله آنها می توان مقاومت بتن در برابر آتش را بهبود بخشید.

هنگامی که بتن ساخته شده از سیمان پرتلند معمولی در معرض آتش سوزی بیش از 300 درجه سانتیگراد قرار گیرد، بیشتر خواص مهم خود را از دست می دهد. این بتن برای دمای بیش از 600 درجه سانتیگراد عملکرد ساختاری خود را کلا از دست می دهد.
 عمق منطقه ضعیف شده بتن، از ضخامتی بین چند میلی متر تا چندین سانتی متر متغیر است، زیرا دمای بتن با ازدیاد آتش افزایش می یابد.
آسترهای نسوز بالاتر از دمای 1600 درجه سانتیگراد را می توان با کمک سیمان آلومینای بالا محافظت کرد. مشاهده می شود که این مواد عملکرد بالاتری در هنگام آتش دارند و مقاومت عالی آن ها در برابر آتش، در دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد نشان داده شده است.

سنگدانه هایی که از نوع کربناته هستند مانند سنگ آهک و دولومیت عملکرد بهتری در آتش دارند. این مواد در معرض گرما، کلسین را گرم کرده و دی اکسید کربن را آزاد می کنند. و از آن جهت که برای انجام چنین واکنشی، گرما مورد نیاز است، این واکنش مقداری حرارت را از انرژی گرمازا جذب می کند. اما سنگدانه های دارای سیلیس، عملکرد کمتری در آتش دارند. عملکرد گرمایی با هدایت حرارتی بتن ارتباط مستقیم دارد، از این رو سنگدانه های سبک در بتن، بهترین مقاومت را در برابر آتش خواهند داشت. با استفاده از پلیمرها یا الیاف تک رشته ای پلی پروپیلن می توان ریزش بتن در اثر دماهای بالا را کاهش داد. از همین رو این روشی برای افزایش مقاومت بتن در برابر آتش است. در دمای حدود 160 درجه سانتیگراد، این پلیمرها ذوب می شوند و کانال هایی ایجاد می کنند که به بخار آب حاصله اجازه خروج می دهد. این فرآیند به کاهش فشار منافذ و کاهش خطر پوسته پوسته شدن کمک می کند. سایر جایگزین های مورد استفاده برای محافظت از سیستم سازه در برابر آتش سوزی، به غیر از مواردی که در برابر خرابی سازه استفاده می شود، عبارتند از:

 استفاده از سپرهای حرارتی که با رنگ متورم پوشیده شده اند
 اسپری کردن ملات های سبک وزن
 استفاده از سیستم های برد حفاظتی
اینها به عنوان سیستم های سازه ای غیرفعال نامیده می شوند که برای مقاومت در برابر آتش سازه های بتنی استفاده می شوند.

بیشتر بخوانید:

رتبه بندی مقاومت در برابر حریق عناصر سازه ای بتن و بنایی

ریزش ناگهانی عناصر سازه ای بتنی در هنگام آتش سوزی

رفتار بتن در آتش شدید

این مقاله را به اشتراک بگذارید

منبع:
theconstructor.org

گردآوری شده توسط سفید بام کرمانیان