Gelžbetonio konstrukcijų skilimo apsauga gaisro metu. Polipropileno plaušas Ignis

2018-11-18

Gelžbetonio konstrukcijų inžinieriai kreipia didelį dėmesį šių konstrukcijų atsparumui ugniai. Plieninės armavimo priemonės yra jautrios temperatūros poveikiui ir praranda savo mechanines savybes gaisro metu, todėl nuolat ieškoma alternatyvių sprendimų. Vienas jų – gelžbetonio konstrukcijų armavimas polipropileno plaušu. Kaip jis veikia ir apsaugo gelžbetopnio konstrukcijas gaisro atveju?

Polipropileno plaušas Ignis sumažina betono skilimą gaisro atveju

Nors betonas yra nedegus ir pasižymi mažu šilumos laidumo koeficientu, tačiau gaisro metu jis atskyla dėl sprogimo, kurį sąlygoja akutėse susikaupęs slėgis ir vidinė įtempimo jėga. Į betoną įmaišytas polipropileno pluoštas padidina skvarbą kaitinimo metu, taip sumažindamas slėgį akutėse ir skilimo pavojų.

Praėjusio amžiaus dešimto dešimtmečio pradžioje Heidrun naftos platformos projekto metu buvo naudotas 18 mikronų polipropileno pluoštas. Daugiau nei 23.000 m³ betono buvo sutvirtinta, naudojant polipropileno pluoštą, siekiant sumažinti žalą gaisro atveju.

Nuo tada buvo sudarytos įvairios sutartys dėl tunelių statybos Europoje, naudojant Ignis sutvirtintą betoną. Konstrukcijų bandymų išvados rodo, kad betonas, kurio sudėtyje yra polipropileno pluošto, ateityje bus būtinybė.

Betono skilimo mechanizmas

Betono skilimo priežastys gaisro metu:

• Aukštos kokybės tankus betonas reiškia, kad drėgmė negali atsitraukti pakankamai greitai ir tokiu metu tuštumos permirksta
• Karšta sritis greitai apima drėgną sritį. Iš drėgmės pradeda susidaryti garai ir slėgis betono akutėse padidėja
• Skilimas ir sprogimas

Betono skilimo sumažinimas, naudojant polipropileno pluoštą Ignis:

• Pluoštas pradės lydytis, esant 160 ºC
• Kai temperatūra pakyla iki 360 ºC, pluoštas suirs ir betone susidarys tuštumos
• Garų slėgis išleidžiamas pro naujai susidariusias tuštumas, skilimas dėl sprogimo ženkliai sumažėja

Bandymai

TNO – 1999 m. TNO įrodė, kad, naudojant vienagijį pluoštą, pasiekiami geriausi rezultatai, sumažinant skilimą dėl sprogimo, lyginant su fibriliuotu pluoštu. Po metų TNO panaudojo RWS gaisro kreivę, atlikdami bandymus su daugybe betono mėginių, kurių sudėtyje buvo 1, 2 ir 3 kg/m³ polipropileno pluošto.

Tada mėginiai buvo apkrauti iki 6,5 N/mm². RWS gaisro kreivė modeliuoja angliavandenilinį gaisrą ir vos po 10 minučių temperatūra pakilo iki 1200 ºC. Temperatūra buvo dar padidinta iki 1350 ºC, todėl mėginiai 2 valandas buvo veikiami ekstremalios temperatūros sąlygomis.

Mėginys, kurio sudėtyje pluošto nebuvo, buvo smarkiai suardytas, tuo tarpu plokštė, kurios sudėtyje buvo 3 kg pluošto, iš esmės atrodė visiškai nepažeista.

BRE – Mėginiai, kurių sudėtyje buvo granito užpildo ir vienagijo polipropileno pluošto buvo veikiami didelio angliavandenilinio gaisro, kai kreivė staigiai pakyla iki 800 ºC per 3 minutes ir pasiekia aukščiausią tašką, kuris yra 1100 ºC.

Bandymo metu mėginius veikė slėgio jėga, kuri atitiko Kanalo tunelio geležinkelio jungties projekte numatomas tunelio modelio klojiniui teksiančias apkrovas. Paprastas kontrolinis mėginys nukentėjo nuo ženklaus skilimo dėl sprogimo iki 120 mm gylio, tuo tarpu mėginio, kurio sudėtyje buvo PP pluošto, atveju po 2 valandas trukusio bandymo nesimatė jokių skilimo požymių.

Net ir mišinių, kurių sudėtyje buvo lengvojo užpildo (kurie visiškai suiro pradinių bandymų metu), atveju, pridėjus PP pluošto, nesimatė jokių skilimo požymių.