رفتار بتن در برابر آتش

رفتار بتن در برابر آتش از سوی متخصصان و مهندسان مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است و نتایج خوبی از این تحلیل ها بدست آمده است.

بتن در مقابل آتش، رفتار پیچیده ای از خود نشان می دهد. اجزای تشکیل دهنده بتن شامل سنگدانه ها و سیمان می باشند. میزان مقاومت بتن در مقابل حریق به شدت وابسته به مقاومت اجزای تشکیل دهنده آن در برابر حریق می باشد.

هر یک از انواع بتن شامل بتن پیش تنیده، بتن خود متراکم، بتن هوشمند، بتن آرمه و … در برابر آتش از مقاومت خاصی برخوردار می باشند. به طور کلی نمی توان انتظار داشت که عکس العمل تمامی بتن ها در مقابل حریق یکسان باشد.

بررسی رفتار بتن در برابر آتش

اجزای مختلف تشکیل دهنده بتن دارای خصوصیات مختلفی هستند که میزان کیفیت و خواص آنها در درجه حرارت های بالا نشان دهنده میزان مقاومت بتن می باشد. با افزایش دما، خواص فیزیکی و شیمیایی هر یک از اجزای بتن تغییر می کند.

بتن از اجزای مختلفی مانند سنگدانه و سیمان تشکیل شده است که معمولاً نیمی از مواد جامد از خمیر سیمان هیدرات شده از ژل سیلیکات کلسیم درست شده است. مقدار بلوری این ژل و سطح داخلی آن سبب می شود که رطوبت بالایی را درون خود داشته باشد که در تعادل بودن با محیط خوب عمل کند.

با افزایش دما، رطوبت موجود در بتن حذف می شود و در دمای 100 درجه سانتیگراد، آب اضافی موجود در بتن بخار می شود. پروسه بخار شدن تا جایی ادامه دار خواهد بود که دما به 500 درجه برسد. پروسه دهیدراسیون زمانی رخ می دهد که ژل سیلیکات کلسیم که توبرموریت نام دارد خراب شود و این اتفاق معمولاً در دمای 800 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

در ادامه بررسی رفتار بتن در برابر آتش متوجه می شویم که گرمای هدایت شده به درون بتن تا مقدار مشخصی به واکنش هیدراسیون بتن اختصاص پیدا می کند که سبب می شود انتقال گرما به بدنه بتن به تعویق بیفتد که این مسئله سبب مقاومت بهتر بتن در مقابل آتش می شود.

بتن های معمولی با تخلخل بیشتر از مقاومت بالاتری در مقابل آتش برخوردار هستند. اما برخی از بتن ها مانند بتن خود متراکم با مقاومت بالا در مقابل آتش دچار ضعف بیشتری می شوند.

فاکتورهای مؤثر بر مقاومت بتن در مقابل حریق

اینک به این موضوع می پردازیم که رفتار بتن در برابر آتش به چه عواملی وابسته می باشد. بتن از نظر وزنی در چندین نوع شامل بتن با دانسیته نزدیک به 2400 کیلوگرم بر مترمکعب، بتن با دانسیته پایین تر از 1800 کیلوگرم بر متر مکعب و بتن با دانسیته بالاتر از 3200 کیلوگرم بر مترمکعب تقسیم می شوند.

بتن ها از لحاظ ایمنی و مقاومت در برابر آتش بر اساس نوع سنگدانه به بتن های سیلیسی و کربناتی دسته بندی می شوند. خواص تنشی و کرنشی این المان ها در حین افزایش دما تغییر می کند. با استفاده از افزودنی هایی می توان مقاومت بتن در مقابل آتش سوزی را افزایش داد.

با بهره گیری از الیاف پروپلیبن می توان موجب افزایش مقاومت بتن در مقابل آتش سوزی شد. بتن در دمای 190 الی 250 درجه سانتیگراد می ترکد و ذوب شدن این الیاف و جذب جزئی آن در خمیر، بستری را برای رد شدن گاز بوجود می آورد که گذر این گازها سبب ممانعت از افزایش فشار و ترکیدن بتن می شوند.

رفتار بتن در برابر آتش به چه صورت است؟

بتن در زمان آتش سوزی دچار حریق نمی شود. در واقع این مصالح در زمان آتش سوزی مثل یک سوخت عمل می کند. بتن مانند متریالی مانند چوب نیست که سریعاً دچار حریق شود و به گسترش آتش سوزی کمک کند. این ماده نسبت به موادی که سبب آتش سوزی می شوند از مقاومت بالایی برخوردار است.

چون بتن به صورت خود به خودی نمی سوزد، در زمان وقوع آتش سوزی اصلاً دود و گازی از خود ساطع نمی کند. این ماده، هیچ ذرات مذابی از خود بر جای نمی گذارد و به گسترش آتش سوزی کمک نمی کند.

تأثیرات دما بر خواص بتن چگونه است؟

بررسی رفتار بتن در برابر آتش  نشان می دهد که مقاومت بتن در مقابل آتش به عوامل مختلفی بستگی دارد. عواملی مانند نوع سنگدانه ها، رطوبت اولیه، ترکیب مواد و دیگر فاکتورها در عکس العمل بتن در برابر حریق اثرگذار هستند.

در زمان آتش سوزی یا افزایش دما، رنگ بتن عوض می شود. در این حالت ممکن است بتن به رنگ قهوه ای روشن یا قهوه ای تیره تبدیل شود. بتن در دماهای بسیار بالا، اندکی شکننده می شود و حالت ارتجاعی خود را از دست می دهد.

فلذا در زمان تعمیرات و مقاوم سازی هر سازه بعد از آتش سوزی، نخستین چیزی که بایستی مورد توجه قرار بگیرد این است که آیا بتن داری خاصیت ارتجاعی خود می باشد یا این خاصیت خود را از دست داده است. با انجام تست هایی می توان به این مسئله پی برد.

تأثیر آتش بر روی آرماتورهای فولادی

رفتار بتن در برابر آتش نشان می دهد که در شرایطی ممکن است آتش بر روی آرماتورهای فولادی اثر بگذارد. میزان مقاومت و استحکام فولاد به کار رفته در آرماتورها، تأثیر زیادی در عکس العمل بتن دارد.

حداقل پوشش آرماتور در طراحی یک عنصر را برای دوره مشخصی از مقاومت در مقابل آتش بیان می کند تا افزایش دما به تعویق بیاندازد. هر چقدر که پوشش های آرماتورهای فولادی مقاوم تر باشند، استحکام آنها در برابر حریق بیشتر می باشد.

سخن پایانی

بتن از مقاومت خوبی در مقابل آتش برخوردار است. توده بتن از ظرفیت ذخیره بسیار بالایی برخوردار است. تشکیل ساختار متخلخل آن، ضریب اندکی از افزایش دما را در کل مجموعه ایجاد می کند. این مسئله سبب می شود که نرخ پایین افزایش دما در بتن همانند یک عایق آتش نشانی عمل نماید.

اگر بتن، مقاومت پایینی در برابر آتش داشت قطعاً برای ساخت سازه های عمرانی بزرگ مورد استفاده قرار نمی گرفت. رفتار بتن در برابر آتش بررسی شده است و به این مسئله پی برده شده است که بتن دارای مقاومت ایده آلی در برابر آتش است و این مسئله سبب شده است که در ساخت هر سازه ای از آن استفاده کنند.