Comportamentul betonului structural la foc - Arhitectură și construcții

Faptul că proprietățile mecanice legate de capacitatea portantă scad cu temperatura se datorează unui număr de factori. Principalele care afectează betonul sunt:

Deshidratarea gelului de ciment.?
Modificări ale compoziției componentelor sale.
Evaporarea explozivă a apei.
Efectele căldurii asupra armurilor interne.

Chimia betonului

1.- Deshidratarea gelului de ciment

Când se ating temperaturi de 300єC, apar scăderi semnificative ale rezistenței mecanice a pastei de beton.

În primul rând, gelul CSH (Complex de silicat de calciu hidratat) începe să se deshidrateze, ceea ce implică o creștere a porozității și o fragilitate a materialului.
Reacțiile de hidratare care formează procesul de stabilire sunt:

Aceste componente formează gelul de silicat de calciu hidratat. Aceste reacții sunt inversate cu aportul de căldură. De la 300 ° C, lanțurile de silicat care alcătuiesc gelul se rup, cu următoarele consecințe:

Porozitatea crește drastic. ?
Rezistențele la compresiune scad de la 55 la 16 MPa între temperatura camerei și 450 ° C.
?Rezistențele la întindere la îndoire scad de la 8 MPa la 1 MPa în același interval?.

Aceste picături ascuțite denotă posibilitatea eșecului structural. De aceea, după cum vom vedea, temperatura de 300 ° C devine critică în studiile de rezistență la foc ale betonului, fiind definită ca punctul critic de eșec al pastei de ciment. ?

2.- Modificări ale compoziției componentelor sale

?După cum am văzut, pe măsură ce temperaturile cresc, fazele multor componente ale betonului se schimbă, modificându-le, uneori semnificativ, proprietățile. Cu toate acestea, acest efect este mai puțin important decât cel anterior. De exemplu, fazele portlandit, ettringit și calcit se modifică cu temperatura la nivel microstructural. Dar până atunci, deshidratarea gelului a slăbit deja betonul la niveluri ireversibile.?

3.- Evaporarea explozivă a apei ?

Este deosebit de relevant în betoanele de înaltă rezistență. Uscarea și deshidratarea betonului generează vapori de apă, cu cât creșterea temperaturii este mai bruscă. Dacă presiunea generată de acest abur este mai mare decât viteza de ieșire prin pori, acesta poate rupe straturile cele mai exterioare ale elementului, iar armura internă poate fi expusă acțiunii focului. Acest efect se numește spalling și uneori poate fi atât de brusc încât devine exploziv. În capitolul despre structuri în tuneluri, acest fenomen este discutat mai în detaliu ?

4.- Efectele temperaturii asupra armurii interne?

?Dispunerea armăturilor aproape de partea elementului de întindere le face să sufere efectele temperaturii într-un timp relativ timpuriu. ?

De fapt, aceasta este una dintre valorile pe care Eurocodul 2 Partea 1-2 le ia ca referință pentru calculele rezistenței la foc, împreună cu dimensiunea sau secțiunea minimă. Oțelul de armare suferă aceleași efecte cu temperatura ca oțelul structural, efecte care se măresc dacă acest oțel este precomprimat, deoarece funcționează mai aproape de limita sa elastică. Dacă protecția betonului este insuficientă sau dacă efectul de scindare îl lasă expus acțiunii de căldură, își pierde capacitatea, precum și contrapartida structurală. Prăbușirea structurii este aproape.