Усиление зданий в условиях экстремальных температур
Усиление зданий в условиях экстремальных температур Эксплуатация многих зданий сопряжена с воздействием неблагоприятной, агрессивной среды, выражающейся в том числе в высокотемпературных, низкотемпературных нагрузках. Такие нагрузки должны быть изначально предусмотрены проектом, влиять на выбор материала, технологии строительства, чтобы исключить интенсивный износ и разрушение.Воздействия экстремальных температур нужно учитывать не только при строительстве, но и при армировании, укреплении объектов. Зачем это нужно? С какими рисками сопряжены подобные воздействия? Какие материалы подвержены им в наибольшей степени? Как исключить неприятности?Экстремальные температуры: что это?К экстремальным относятся температуры, при которых начинают изменяться базовые характеристики материала, фиксироваться поверхностные и структурные разрушения. Они могут иметь как естественную, так и техногенную природу. Примеры подобных воздействий таковы:Пожар. Техногенная катастрофа. Даже кратковременное воздействие открытого огня может полностью разрушить объект, привести к аварийному состоянию, требующему огромных вложений в ремонт, восстановление.Жара. Продолжительная повышенная температура воздуха, в сочетании с нагревом, вызванным воздействием прямых солнечных лучей, опасна для металлоконструкций. Тепловое расширение приводит к деформациям несущих, армирующих элементов, из-за чего они перестают эффективно справляться со своими функциями.Мороз. Экстремальный холод, в особенности в сочетании с влагой, представляет опасность для большинства стройматериалов, провоцирует температурные деформации металла, разрушение бетонных элементов, потерю пластичности композитами и полимерами.Экстремальные температуры и бетонАрмирование зданий часто сопряжено с применением бетона. Примеры – торкретирование, обустройство рубашек, наращивание сечения балок и других несущих элементов. Спрос объясняется надежностью материала, его способностью выдержать огромные механические нагрузки, однако, он уязвим для экстремальных температур, что обязательно нужно учесть перед использованием.Наибольшую опасность представляют низкотемпературные воздействия, многократные оттаивания и замерзания. Разрушение вызвано следующими факторами:Увеличение гидростатического давления в бетонной структуре, вызванное превращением воды в лед. Чтобы исключить эту опасность, нужно стремиться к химически связанному состоянию жидкости, строго соблюдать пропорции при приготовлении раствора, использовать добавки-модификаторы, повышающие устойчивость к холоду.Осмотическое давление, формирующееся в порах бетонной структуры при переносе тепловой энергии, сопряженном с заморозкой и оттаиванием.Термические напряжения, появляющиеся из-за разницы выраженность температурных деформаций минерального материала и образующегося льда.Механическое давление, возникающее при образовании и развитии в бетонной структуре ледяных кристаллов.Для исключения разрушения бетонных конструкций, выполняющих армирующую или основную несущую функцию, нужно ответственно отнестись к выбору материала. Лучшее решение – составы с высоким показателем морозостойкости “F”. Это особенно актуально для регионов со сложными климатическими условиями. Чем выше “F”, тем больше циклов полной заморозки и оттаивания выдержит материал без разрушения. Дополнительно при подготовке смеси можно использовать добавки-модификаторы, повышающие морозостойкость.Бетон и высокотемпературные нагрузкиБетон уязвим не только для низких, но и для высоких температур. Исключить разрушение помогает соответствие двум требованиям:Огнестойкость. Характеристика, благодаря которой материал эффективно противостоит кратковременному воздействию очень высоких температур, фиксирующихся, например, при пожаре.Жаростойкость. Свойство, при котором материал сохраняет изначальные параметры при регулярных и продолжительных высокотемпературных воздействиях. Они имеют место, например, при близком расположении к источнику тепловой энергии, камину или печи.Если обследование объекта показывает, что наиболее рациональной является технология армирования при помощи бетонной смеси, при этом укрепляющий элемент будет подвергаться высокотемпературному воздействию, периодическому, регулярному или постоянному, при замешивании раствора применяются специальные добавки:Хлористый кальций;Алюминиевая пудра;Кремниевый порошок.Пропорции компонентов подбираются индивидуально, в соответствии с эксплуатационными условиями, выраженностью и характером термических воздействий.Технологии защитыДля защиты бетонного, железобетонного, металлического армирования от термических нагрузок, используются следующие решения и технологии:Огнестойкие лаки и краски. Они обладают минимальной теплопроводностью и выдерживают прямое воздействие пламени. При обработке металлического основания важно, чтобы состав не обладал окислительной активностью, не провоцировал развитие коррозии.Термоизоляционные штукатурки с добавлением минеральных компонентов, например, перлита или вермикулита.Рулонные материалы – каменная, минеральная вата.Плитные материалы. С точки зрения состава, они идентичны рулонным, но имеют другой формат, лучше подходящий для установки на крупных ровных поверхностях, например, на фасадах.Композиты и металлыПри армировании зданий используются не только бетоны, но и композитные материалы, углепластики, стекловолокно, а также различные сорта стали в виде швеллеров, балок, прутьев. Практика показывает, что основную опасность для них представляют не низкотемпературные, а высокотемпературные воздействия. Это особенно актуально для композитов. По достижении точки плавления наблюдается резкое снижение жесткости, разрушаются механические и механические связи. Чтобы исключить это явление, следует использовать композитные материалы, температура плавления которых выше, чем предполагаемые нагрузки.Помимо правильного подбора материала, повысить термическую стойкость армирования можно следующим:Дополнительная механическая фиксация укрепляющего элемента на основании. В основном для этого используются эпоксидные, клеевые составы, но в особо сложных ситуациях рекомендованы скобы. В отличие от клея, они не теряют прочность при нагреве, не растекаются.Окрашивание, лакирование огнезащитными составами. Принцип тот же, что и в случае с бетоном. Дополнительный слой, даже при небольшой толщине, становится надежным теплоизоляционным барьером между деталью и внешней средой.Подведение итоговПолностью исключить воздействие экстремальных температур на здания и системы их армирования невозможно. Несмотря на их выраженный разрушительный эффект, его вполне можно нивелировать. Главное – ответственно отнестись к подбору материалов, доверить работу профессионалам, использующим эффективные средства защиты, соответствующие эксплуатационным нагрузкам.

Усиление зданий в условиях экстремальных температур

Усиление зданий в условиях экстремальных температур

Эксплуатация многих зданий сопряжена с воздействием неблагоприятной, агрессивной среды, выражающейся в том числе в высокотемпературных, низкотемпературных нагрузках. Такие нагрузки должны быть изначально предусмотрены проектом, влиять на выбор материала, технологии строительства, чтобы исключить интенсивный износ и разрушение.

Воздействия экстремальных температур нужно учитывать не только при строительстве, но и при армировании, укреплении объектов. Зачем это нужно? С какими рисками сопряжены подобные воздействия? Какие материалы подвержены им в наибольшей степени? Как исключить неприятности?

Экстремальные температуры: что это?

К экстремальным относятся температуры, при которых начинают изменяться базовые характеристики материала, фиксироваться поверхностные и структурные разрушения. Они могут иметь как естественную, так и техногенную природу. Примеры подобных воздействий таковы:

  1. Пожар. Техногенная катастрофа. Даже кратковременное воздействие открытого огня может полностью разрушить объект, привести к аварийному состоянию, требующему огромных вложений в ремонт, восстановление.
  2. Жара. Продолжительная повышенная температура воздуха, в сочетании с нагревом, вызванным воздействием прямых солнечных лучей, опасна для металлоконструкций. Тепловое расширение приводит к деформациям несущих, армирующих элементов, из-за чего они перестают эффективно справляться со своими функциями.
  3. Мороз. Экстремальный холод, в особенности в сочетании с влагой, представляет опасность для большинства стройматериалов, провоцирует температурные деформации металла, разрушение бетонных элементов, потерю пластичности композитами и полимерами.

Экстремальные температуры и бетон

Армирование зданий часто сопряжено с применением бетона. Примеры – торкретирование, обустройство рубашек, наращивание сечения балок и других несущих элементов. Спрос объясняется надежностью материала, его способностью выдержать огромные механические нагрузки, однако, он уязвим для экстремальных температур, что обязательно нужно учесть перед использованием.

Наибольшую опасность представляют низкотемпературные воздействия, многократные оттаивания и замерзания. Разрушение вызвано следующими факторами:

  • Увеличение гидростатического давления в бетонной структуре, вызванное превращением воды в лед. Чтобы исключить эту опасность, нужно стремиться к химически связанному состоянию жидкости, строго соблюдать пропорции при приготовлении раствора, использовать добавки-модификаторы, повышающие устойчивость к холоду.
  • Осмотическое давление, формирующееся в порах бетонной структуры при переносе тепловой энергии, сопряженном с заморозкой и оттаиванием.
  • Термические напряжения, появляющиеся из-за разницы выраженность температурных деформаций минерального материала и образующегося льда.
  • Механическое давление, возникающее при образовании и развитии в бетонной структуре ледяных кристаллов.

Для исключения разрушения бетонных конструкций, выполняющих армирующую или основную несущую функцию, нужно ответственно отнестись к выбору материала. Лучшее решение – составы с высоким показателем морозостойкости “F”. Это особенно актуально для регионов со сложными климатическими условиями. Чем выше “F”, тем больше циклов полной заморозки и оттаивания выдержит материал без разрушения. Дополнительно при подготовке смеси можно использовать добавки-модификаторы, повышающие морозостойкость.

Бетон и высокотемпературные нагрузки

Бетон уязвим не только для низких, но и для высоких температур. Исключить разрушение помогает соответствие двум требованиям:

  1. Огнестойкость. Характеристика, благодаря которой материал эффективно противостоит кратковременному воздействию очень высоких температур, фиксирующихся, например, при пожаре.
  2. Жаростойкость. Свойство, при котором материал сохраняет изначальные параметры при регулярных и продолжительных высокотемпературных воздействиях. Они имеют место, например, при близком расположении к источнику тепловой энергии, камину или печи.

Если обследование объекта показывает, что наиболее рациональной является технология армирования при помощи бетонной смеси, при этом укрепляющий элемент будет подвергаться высокотемпературному воздействию, периодическому, регулярному или постоянному, при замешивании раствора применяются специальные добавки:

  • Хлористый кальций;
  • Алюминиевая пудра;
  • Кремниевый порошок.

Пропорции компонентов подбираются индивидуально, в соответствии с эксплуатационными условиями, выраженностью и характером термических воздействий.

Усиление зданий в условиях экстремальных температур

Технологии защиты

Для защиты бетонного, железобетонного, металлического армирования от термических нагрузок, используются следующие решения и технологии:

  • Огнестойкие лаки и краски. Они обладают минимальной теплопроводностью и выдерживают прямое воздействие пламени. При обработке металлического основания важно, чтобы состав не обладал окислительной активностью, не провоцировал развитие коррозии.
  • Термоизоляционные штукатурки с добавлением минеральных компонентов, например, перлита или вермикулита.
  • Рулонные материалы – каменная, минеральная вата.
  • Плитные материалы. С точки зрения состава, они идентичны рулонным, но имеют другой формат, лучше подходящий для установки на крупных ровных поверхностях, например, на фасадах.

Композиты и металлы

При армировании зданий используются не только бетоны, но и композитные материалы, углепластики, стекловолокно, а также различные сорта стали в виде швеллеров, балок, прутьев. Практика показывает, что основную опасность для них представляют не низкотемпературные, а высокотемпературные воздействия. Это особенно актуально для композитов. По достижении точки плавления наблюдается резкое снижение жесткости, разрушаются механические и механические связи. Чтобы исключить это явление, следует использовать композитные материалы, температура плавления которых выше, чем предполагаемые нагрузки.

Помимо правильного подбора материала, повысить термическую стойкость армирования можно следующим:

  1. Дополнительная механическая фиксация укрепляющего элемента на основании. В основном для этого используются эпоксидные, клеевые составы, но в особо сложных ситуациях рекомендованы скобы. В отличие от клея, они не теряют прочность при нагреве, не растекаются.
  2. Окрашивание, лакирование огнезащитными составами. Принцип тот же, что и в случае с бетоном. Дополнительный слой, даже при небольшой толщине, становится надежным теплоизоляционным барьером между деталью и внешней средой.

Подведение итогов

Полностью исключить воздействие экстремальных температур на здания и системы их армирования невозможно. Несмотря на их выраженный разрушительный эффект, его вполне можно нивелировать. Главное – ответственно отнестись к подбору материалов, доверить работу профессионалам, использующим эффективные средства защиты, соответствующие эксплуатационным нагрузкам.

Новомытищинский пр-кт, д. 39, Помещение 18К, ОФИС 132Б