Влияние повышенных и высоких температур на конструкции

Конструкции некоторых зданий и сооружений подвергаются частому воздействию повышенных и высоких технологических температур. 

Кроме того, несущие конструкции должны обладать достаточной огнестойкостью, поэтому железобетонные и каменные конструкции должны рассчитываться на нагрев и огнестойкость. Температуры окружающей среды от 50 до 200ºС включительно называют повышенными, а свыше 200ºС – высокими.

Систематическому воздействию температуры подвергаются железобетонные конструкции биологической защиты, атомных реакторов, задача которых предохранять обслуживающий персонал от воздействия радиации. 
Железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур, предусматривают, как правило, из обычного тяжелого бетона средней плотности от 2000 до 2500 кг/м3. 

Для работы конструкций в условиях высоких температур до 300ºС применяют обычный бетон или жаростойкий бетон плотной структуры средней плотности 1100 кг/м3 и более. При температурах свыше 300ºС применяют конструкции из жаростойкого бетона. Жаростойкий бетон применяют разных классов по прочности на сжатие В 10 - В 40. 

При температуре нагрева  t = 60-100 ºС прочность тяжелого бетона снижается на 10-15% при сжатии и на 25-35% при растяжении. Это объясняется понижением прочности цементного камня и расклинивающим действием водных пленок, обволакивающих цементный камень и заполнители. Повышение прочности обычного бетона при температуре 200-300 ºС объясняют увеличением прочности цементного камня за счет уплотнения его структуры. При температуре свыше 300ºС прочность бетонов снижается вследствие нарушения структуры цементного камня и возникновением значительных напряжений из-за градиента температуры между наружными и внутренними слоями бетона.

Так как легкий бетон нагревается медленно, то его прочность снижается лишь при температуре свыше 300ºС. При длительном постоянном нагреве до температуры 200ºС бетон высыхает и прочность его при сжатии может восстанавливаться. Однако при циклическом воздействии температуры и влажности окружающей среды прочность бетона сильно снижается (примерно на 30% после 50 циклов и на 50% – после 200 циклов воздействия).

Влажные бетоны при сильном нагреве, например при пожаре, могут хрупко разрушаться. Хрупкое разрушение бетона начинается через 5 - 20 минут от начала нагрева с отколом больших кусков от нагреваемой поверхности конструкции.
Преждевременное крупное разрушение бетона объясняется влагосодержанием, а также наличием пара в замкнутых порах бетона. Железобетонные балки, как правило, разрушаются в результате разрыва растянутой арматуры, нагретой до критической температуры. 

Железобетонные колонны разрушаются из-за потери прочности бетона и проявления его ползучести (ползучесть бетона - это увеличение деформации бетона при постоянной нагрузке, причем деформации ползучести могут в несколько раз превосходить деформации от нагрузки) в сильно нагретых слоях. Бетонные и каменные стены вследствие одностороннего обогрева изгибаются.