Способ определения огнестойкости элементов строительных конструкций Советский патент 1979 года по МПК G01N3/60 

Изобретение относится к области 1исследования прочностных свойств материалов, а именно к способам опреде ления огнестойкости .элементов строительных конструкций. Известны способы определения, огне стойкости строительных конструкций, заключающиеся в том, что элемент конструкции размещают в огневой камере, подвергают тепловому воздействию и по времени до наступления одно го из признаков, предела огнестойкости исследуемого элемента судят о его огнестойкости 1. - Недостатком известных способов яв ляетсй сложность и невысокая точность определения огнестойкости элементов строительных конструкций с определенньм уровнем -начального вла госодержания с учетом возможности их взрывообразной потери целостности Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения огнестойкости элементов строительных конструкций, заключаюдийся в том, что элемент конструкции закрепляют в огневой камере, подвергают механическому нагружению и заданному тетгловому воздействию и по эремени до разрушения судят об-огнестойкости, в котором для повышения точности способа при испытаниях увлажненньк образцов элемент перёд механическим нагружением высушивают и одновременно с тепловым воздействием создают внутри него градиент давления, равный градиентудавления в увлажненном элементе 2. Натурные наблюдения показывают, что в условиях пожара наблюдается явление взрьшообразной потери целостности бетонных конструкций, которое проявляется;в виде весьма быстрых пактов откола от обогреваемой поверхности конструкции пластинок материала толщиной 5-15 мм, на 5-15 мин теплового воздействия, разлета образовавшихся осколков на 10-15 м. Последовательное возникновение такого рода актов потери целостности приводит в рассматриваемых условиях к прежде-временному наступлению предела огне(стойкости конструкции. Случайный характер возникновения явления взрывообразной потери целостности при использовании известных способов требует испытания большого, выходящего за рамки возможного, количества образцов-близнецов конструкций в натуральную величину для после|дующей обработки полученных данных методами, теории вероятности. Учитывая большую трудоемкость известных способов опредёУгения огнестойкости, этот путь не является для решения рассматриваемой технической задачи эффективным и плодотворным. Таким образом, основным недостатком известных способов является слож .ность и недостаточная надежность количественной оценки стойкости увлажненных элементов строительньк конструкций к взрывообразной потере целостности. : Проведенные исследования показывают, что взрывообразный характер зональной потери целостности интенсивно прогреваемой увлажненной конст рукции определяется скоростью накопления нарушения в структуре прогреваемого материала-,, которая при данной интенсивности теплового воздейст ВИЯ и уровне начального влагосодержа ния материала может стать настолько большой, что это приводит к .Бзрьюообразным эффектам при потере eiO целостности. Смысл предлагаемого способа заклю чается не в регистрации самого факта наличия или отсутствия актов взрывообразной потери целостности, как это делается в и.звестны} способах, а в определении скорости накопления нарушений в начальной инкубационной стадии развития процесса разрушения, предшествующей взрывообразной потере целостности. В. отличие от случайного характера последующих актов взрывообразной потери целостности, стадия накопления нарушений является регулярной стадией развития процесса раз рушения, находящейся в прямой связи и определяющей последующую потеро целостности материала элемента на завершающей конечной стадии развития процесса его разрушения. Это позволяет от сазаться от испытания строительных конструкций в натуральную величину и использоватьдля этой цели образцы уменьшенного размера, что позволит более просто и более надежно производить количественную оценку СТОЙ1СОСТИ элементов строительных кон струкций к взрывообразной потере целостности при пожаре. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности количественной оценки стойкости к взрывообразной потере целостности увлажненного элемента. Поставленная цель достигается тем что в известном способе определения огнестойкости элементов строительных конструкций, при котором элемент закрепляют в огневой камере, подвергаю механическому нагружению и заданному тепловому воздействию, элемент до его закрепления в огневой камере ув лажняют, заданное тепловое воздействие на элемент создают в течение периода времени, предшествующего возникновению взрывообразной потери целостности, определяют изменение значения параметра.разрушения материала элемента за один и тот же период времени заданного теплового воздействия в зонах возможного возникновения взрывообразной потери целостности, полу-i ченное значение изменения параметра разрушения и служит количественной оценкой стойкости элемента с.троительчых конструкций к взрывообразной потере целостности. При этом в качестве параметра разрушения принимают разность давлений среды на поверхности и внутри элемента, для чего элемент помещают в измерительную среду, измеряют разность давлений среды на поверхности и внутри элемента при .непрерывном изменении давления среды у его поверхностей, причем изменение давления среды осуществляют с постоянной скоростью. Для определения зна- . чений параметра разрушения перед увлажнением элемента внутри него устанавливают датчики давления на рассто.яниях от его обогреваемых поверхностей, равных толщине зоны возможного возникновения взрывообразной потери целостности материала элемента в условиях пожара. Значение параметра разрушения для различных элементов строительных конструкций определяют в зонах, имеющих одинаковую толщину и при одном и том же уровне влагосодержания материала. Предлагаемый способ состоит в следующем. Элемент строительной конструкции подвергают механическому нагружению. Определяю.т начальное значение параметра разрушения материала элемента в зонах возможного возникновения взрьюообразной потери целостности. Для этой цели элемент помещают в измерительную среду, измеряют разность давления на поверхности и внутри элемента при непрерывном изменении давления среды у его поверхностей, причем изменение давления среды производят с постоянной скоростью. Для определения параметра разрушения перед увлажнением элемента внутри него устанавливают датчики давления на расстояниях от его поверхностей, равных толщине зоны возможного возникновения взрывообразной потери целостности материала элемента. После этого элемент строительной конструкции увлажняют, закрепляют в огневой камере и подвергают тепловому воздействию в течение периода времени, предшествующего возникновению в условиях пожара взрывообразной потери целостности. Для условий испытаний на огнестойкость тепловое воздействие осуществляется |ПО режиму .стандартного пожара согласно СНиП I1-A.5-70. Затем с помощью известного способа вновь определяют новое, конечное значение параметра разрушения и зо яа материала элемента аналогично тому, как это было сделано до теплового воздействия. Вьгчисляют значение степени разрушения материала элемента в зоне возможной взрьвообразной потери целостности за период времени С, которая харастеризует скорость накопления нарушений и в зоне материала за период времени Т из выражения: ,..ЗОНЫ11 (Pn-Pt,)v,aM tr - (Р„-Р) „aoHBiti где степень разрушения материала элемента строительной констру;кции в зоне его возможной потери целостности h за период времени т теплового воздействия; (,Xa4 значение параметра разрушения материала элемента в виде разности давлений на поверхности Pf, и внутри элемента Р. . в зоне h до теплового воздействия, принимаемое за начальное,кгс/см (Р -Р)-- значение параметра разрушения за период време ни С теплового воздейс ВИЯ в зоне h, принимае мое за конечное,кгс/см Полученная величина степени раз-рушения материала элемента за период времени т теплового воздействия в зо не его возможной потери целостности по существу характеризует скорость Накопления нарушений в структуре ма териала в период, предшествующий . взрывообразной потере целостности, и служит критерием количествеш ой сцен ки его стойкости к взрьтообразной по тере целостности. Пример,. Требуется дать срав нительную оценку стойкости элементов строительньвс конструкций изготовлен ньк из различных видов бетонов, к в зрьгвообразной потере целостности в условиях стандартного испытания на огнестойкость. Исходные данньн: -. Элементы строительных конструкций в виде плит. Толщина плит: 2R 0,1 м. Материал плит: бетон двух видовна гранитном заполнителе на известняковом заполнителе Режим теплового воздействия: стан дартньй для испытаний на огнестой,кость строительньк конструкций согласно СН1Й1 II-A.5-70, прилож, 2, Возможна толщина зоны откола при единичном акте взрывообразной потери целостности бетонных элементов при пожаре: h 0,5 - 1,5 см. Время возникновения взрывообразной потери целостности бетонных элементов при пожаре от начала теплового воздействия равно; 5-15 мин. Определение значений параметра разрушения материала испытываемых элементов, необходимых для сравнительной оценки их стойкости к взрывообразной потере целостности производится по Способу регистрации разрушения образцов хрупких материгшов. Устанавливают внутри испытываемых Элементов строительных конструкций датчики давления на расстоянии h 0,011 м,- от обогреваемой поверхности, что соответствует толщине зоны возникновения взрывообразной потери целостности этих элементов при пожаре. При необходимости производят механическое нагружение испытываемого элел1ента. , Определяют значение параметра разрушения материала элементов в зоне h возможного возникновения их взрьшообразной потери целостности, принимаемое за начальное. С этой целью. элементы конструкций помещают в измерительн 1о среду к измеряют разность давлений средь на поверхности и внутри элемента (Р, и Р) в зоне h при непрерывном изменении давления среды у его поверхностей с постоянной скоростью. Полученная разность /давлений среды на поверхности и внутри элемента (Р, - Р,) , отнесенная к среднему давлению среды кгс/см t и является начальным значением параметра разрушения элемента в зоне h. Его величина составляет: для бетона на гранитном заполнителе (Р.-Р,},) 1,1 2 кгс/см при скорости изменения давления среды у поверхностей элемента В-бО aTiv5/4. для бетона на известняковом заполнителе (РП-Р,)-1 г О кгс/см при скорости изменения давления среды у поверхностей элемента В-120 атм/ч. Увлажняют опытные элементы до уровня начального влагосодержания меньше критического значения. Для сравнения стойкости- к взрывообразной потере целостности различных видов элементов испытания проводятся при начальном влагосодержании И 0,024 кг/кг. Элемент конструкции закрепляют Э огневой камере и подвергают заданному тепловому воздействию по режиму стандартного пожара в течение периода времениГ, предшествующего возникновен1гю в условиях пожара взры