Консультации строителя онлайн.


Огнестойкость автоклавного газобетона.

Огнестойкость автоклавного газобетона.

Огнестойкость ячеистых бетонов гораздо выше, чем обычного тяжелого бетона.1 Это в значительной мере обусловлено гомогенной структурой газобетона без разнородных включений, как в тяжелом бетоне, что приводит к образованию трещин из-за разного расширения элементов тяжелого бетона при нагревании, снижая огнестойкость тяжелого бетона. Лучшей устойчивостью к огню из-за меньшей газопроводимости и теплопроводности обладают ячеистые бетоны с закрытой ячеистой структурой. Газобетон не поддерживает горения и не распространяет огонь. Конструкции из газобетона имеют I степень огнестойкости. По данным производителя автоклавного газобетона Н+Н стена из автоклавного газобетона толщиной 20 см и более может служить брандамауэром (перегородкой, сдерживающей распростарнение пожара).

Устойчивость автоклавного газобетона к воздействию огня тем выше (по замерам разницы температуры между сторонами подвергаемого воздействию пламени образца газобетона), чем выше плотность материала.2 Замена обычного портландцемента при производстве газобетона на пуццолановые цементы (с добавками вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы) приводит к повышению огнестойкости газобетона.3 При испытательных нагревах газобетона на пуццолановом цементе до 750°C не возникло никаких повреждений во время испытаний: деформации, растрескивания, плавление, падение или оползания газобетона. Для сравнения, при нагреве газобетона на основе портландцемента трещины на поверхности появляются при температуре 700°C.4

При рассмотрении огнестойкости газобетона застройщика должно интересовать три аспекта: горючесть газобетона, способность газобетона сдерживать распространение огня и сохранение физических свойств материала строения после пожара. С первыми двумя аспектами огнестойкости газобетона дела обстоят очень неплохо. А вот со способностью сохранять газобетона свои свойства после пожара - имеются ньюансы, которые мы рассмотрим подробнее ниже.  

Ячеистый бетон автоклавного твердения относится к негорючим (НГ) материалам в соответствии с ГОСТ 30244.

Согласно данным Таблицы 3 Пособия к  СНиП II-2-80 5 перегородка из ячеистого бетона плотностью 800 кг/м3 при толщине 75 мм имеет предел огнестойкости 2,5 часа, а толщиной 80 мм – 3 часа. Это означает, что за указанное время температура необращенной к огню перегородки не повысится выше 220°C  (температура воспламенения бумаги).

Это очень хорошие показатели огнестойкости газобетона. Но что произойдет с прочностью и другими показателями газобетона при нагревании и при его перегреве при пожаре?
Некоторые рекламные буклеты производителей газобетона содержат утверждения о том, что у газобетона хорошая огнестойкость и "многчасовой пожар не изменяет свойств газобетона". Посмотрим так ли это? Обратимся к таблице изменений физических свойств автоклвного газобетона при нагревании:

Таблица. Динамика физических свойств автоклавного газобетона при нагревании*

Температура нагрева автоклавного газобетона в течение 30 мин, °С

Прочность на сжатие (МПа)

Масса образцов %

Объем образцов %

Цвет  

Наличие трещин на поверхности

100

2,0

100

100

Исходный серовато- белый

нет

300

1,8

98

100

Легкое потемнение

нет

500

1,6-1,7

96

100

Потемнение до серого

нет

700

1,4

94

100

Потемнение до серого

да

900

1,2

93

100,14

Осветление серого

да

1000

0

89

100,14

Ярко белый

да

* На основе исследований S. Somi, восточный Средиземноморский университет, Северный Кипр, 2011 год 4
Фото: Изменения цвета газобетона при нагреве. (Фото S. Somi)

огнестойкость газобетона
 

При нагреве газобетона до температур 300°С не происходит усадки материала и снижению его прочности на сжатие. Трещины на поверхности газобетона начинают появляться на отметках температуры 700-900°С. Темнеть газобетон начинает при нагреве до 500°С. После отметки температуры нагрева газобетона 300°С нагрев газобетона на каждые 200°С снижает показатели прочности на сжатие на 13%.
Проведенные эксперименты показали, что газобетон способен достаточно успешно противостоять температурам до 900°С. При нагреве газобетона до 1000°С его прочность на сжатие падает до 0 МПа. В "Руководстве пользователя" Aeroc (С.-Петербург, 2009) указано, что прочность автоклавного газобетона падает до 0 МПа при нагреве более чем до 900°С.

Эти данные в целом согласуются с результатами исследования огнестойкости автоклавного газобетона, проведенными в Технологическом университете Бангкока (Таиланд).6

Таблица. Огнестойкость автоклавного газобетона

Температура нагрева неармированного автоклавного газобетона, °С

Прочность на сжатие (Н/мм2)

Прочность на срез (Н/мм2)

без нагрева

1,26

0,82

100

1,33

0,87

200

1,33

0,86

400

1,27

0,82

800

0,2

0,13

1000

0,19

0,12

В этом исследовании огнестойкости автоклавного газобетона установлено небольшое повышение прочности газобетона при нагреве до 400°С. При температурах выше следует падение прочности автоклавного газобетона на сжатие и сопротивление срезу, которое падает до критичных значений (снижение прочности в 6 раз и более) при температурах выше 800°С. Потеря прочности автоклавного газобетона при воздействии высоких температур происходит и у фиброармированных автоклавных газобетонных блоках, и у блоков усиленных перлитом.

Сможет ли пожар повредить стены дома из автоклавного газобетона?

Для ответа на этот вопрос нужно знать какие температуры достигаются при пожаре внутри и снаружи строений.

Таблица. Динамика роста температуры "стандартного пожара"*
(Согласно стандартам ИСО 834 и СЭВ 1000-78) 7

Время, мин

t,°C

Время, мин

t,°C

Время, мин

t, °C

5

576

50

915

120

1049

10

679

60

945

150

1082

15

738

70

970

180

1110

20

781

80

990

210

1133

25

810

90

1000

240

1153

30

841

100

1025

270

1170

40

885

110

1035

300

1186

* Стандартный пожар - эмпирическая модель, используемая при оценке огнестойкости конструктивных элементов зданий.

При реальном внешнем пожаре устанавливается равновесная температура (за счет теплоотдачи во внешнюю среду) около 680°С.
Среднеобъемная температура газовой среды реального внутреннего пожара в помещении при отсутствии газообмена очага пожара с атмосферой  и без  присутствия различных видов горючих веществ температуры достигают 800-900°С. Больше всего нагреваются газы у потолка помещений.
Если очаг пожара в помещении сообщается с атмосферой, или при возгорании горючих веществ может быть достигнуты температуры выше 1000°С. В среднем, максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет 1200 - 1350°С, для жидкостей 1100-1300°С и для твердых горючих материалов органического происхождения 1100-1250°С.
Тушение пожара водой, приводящее к быстрому охлаждению нагретого автоклавного газобетона, может привести к быстрому охлаждению стеновых боков и дополнительной потери прочности, по сравнению с остыванием нагретых газобетонных блоков в обычных атмосферных условиях. 8

Таким образом, после пожара в газобетонном доме обязательно следует провести экспертизу прочности материала стен, чтобы установить насколько газобетон утратил прочность на сжатие, которая определяет несущие способности стены из газобетона по материалу.

Для сравнения, тяжелый бетон подвергается хрупкому разрушению (достигает предела огнестойкости по целостности) - по образованию сквозных отверстий или сквозных трещин в бетоне наступает через 5 - 20 минут после начала пожара (температуры при 400—700°С) и сопровождается отколами бетона от нагреваемой поверхности.9 В тонкостенных железобетонных конструкциях толщиной 40 - 200 мм это приводит к образованию сквозных отверстий и трещин. В конструкциях толщиной более 200 мм это приводит к отколам кусков бетона толщиной до 50 - 100 мм, что уменьшает поперечное сечение элемента. Причиной хрупкого разрушения тяжелого бетона при пожаре является образование трещин в структуре бетона и их переход в неравновесное спонтанное развитие под воздействием сжимающих напряжении от внешней нагрузки и неравномерного нагрева по толщине сечения элемента и растягивающих напряжений от фильтрации пара.

The fire resistance of autoclaved aerated concrete (AAC) is more than or as good as ordinary dense concrete. Autoclaved aerated concrete does not support combustion and does not spread fire.The autoclaved aerated concrete blocks homeowner should be aware of AAC compressive and splitting tensile strength. What will happen to the AAC compressive strength after the real house fire?

 

Список использованной литературы:
1 Valore RC. Cellular concretes-physical properties. //J Am Concr Inst 1954;25:817-836.
2 Khairunisa A. Mohd H. Fire resistance properties of palm oil fuel ash cement based aerated concrete.// Concrete research letters. Vol 1(3) -September 2010.
3 Sabir, B. B., Wild, S. and Bai, J. Metakaolin calcined clay as pozzolan for concrete : a review.,//J of Cement and Concrete Composites., (23), 2001, pp. 441 - 454
4 Somi S. Humidity Intrusion Effects on Properties of Autoclaved Aerated Concrete Submitted to the Institute of Graduate Studies and Research in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Civil Еngineering. Eastern Mediterranean University, Gazimağusa, North Cyprus - November 2011.
5 Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов к СНиП II-2-80.
6 Israngkura Na Ayudhya B. Compressive and splitting tensile strength of autoclaved aerated concrete AAC) containing perlite aggregate and polypropylene fiber subjected to high temperatures// Songklanakarin J. Sci. Technol. 33 (5), 555-563, 2011
7 Tanacan L. et al. Effect of high temperature and cooling conditions on aerated concrete properties //Constrauction and building materials, 2009, March 1.
8 Таблица 7. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций МДС 21-2.2000.
8 Там же - Раздел 9.1.