Betonun yangına dayanıklılığı, betonun yangına dayanma veya yangına karşı koruma sağlama yeteneğidir. Bu, beton yapısal elemanın belirli bir yapısal işlevi yerine getirmeye devam etme veya yangını sınırlama veya her ikisini birden yapma yeteneğini içerir.
Kiriş, kolon, duvar, zemin veya çatı gibi bir elemanın ASTM E 119’da tanımlanan yangına dayanabileceği süreye yangın derecesi denir.
Yangın direnci, yapısal elemanın hem fiziksel hem de termal özellikleri tarafından kontrol edilir. Yapısal performansı yöneten faktörler, beton ve çelikteki gerilme seviyesi, beton örtüsü, agrega ve serbest nemin dökülmeye neden olma eğilimi ve yanal kısıtlama koşullarını içerir.
Bununla birlikte, termal performansı kontrol eden parametreler, agrega tipini, betondaki serbest nemi (hem emilen hem de kılcal) ve maruz kalan alanın metrekaresi başına beton hacmini içerir.
Beton Yangına Dayanım Mekanizması
Betonun yangına dayanıklılık özelliklerinin anlaşılması kolaydır. Çimento ve agrega malzemeleri gibi beton bileşenleri kimyasal olarak inerttir ve bu nedenle çoğunlukla yanmaz ve beton yavaş ısı transfer hızına sahiptir.
Betonun yalnızca bitişik alanlar arasında etkili bir yangın kalkanı görevi görmesini değil, aynı zamanda kendisini yangın hasarından korumasını sağlayan da bu yavaş iletkenlik oranıdır (ısı transferi). Bu nedenle, bir evdeki duvarlar gibi belirli beton yapı elemanları, bir yangın kalkanı görevi görerek, bitişik odaları alevlerden korur ve yoğun ısıya maruz kalmasına rağmen yapısal bütünlüğünü korur.
Yangın Beton Yapıları Nasıl Etkiler?
Yangınlarda yaşanan yüksek sıcaklıklarda, betondaki hidratlı çimento yavaş yavaş kuruyarak tekrar suya (aslında buhara) ve çimentoya döner. Bu, betonun mukavemetinde ve elastisite modülünde (sertlik) bir azalmaya neden olur.
Bazı yangınlarda, beton parçalanır – beton parçaları, bazen şiddetli bir şekilde, betonun geri kalanından ayrılır. Yangına dayanıklılık derecelendirme gereksinimlerinin çoğu, binanın türüne ve doluluk durumuna bağlı olarak bina yönetmelikleri tarafından belirlenir.
Yangın derecelendirmeleri saat cinsinden verilmiştir. Örneğin, yüksek katlı hastanelerdeki sütunlar için gereken yangına dayanıklılık derecelendirmeleri, yanmaz ürün veya malzemelerin depolanması için kullanılan tek katlı binalara göre çok daha sıkıdır.
Çok katlı hastanede sütunların dört saatlik bir derecelendirmeye ihtiyacı olabilirken, tek katlı binada dış duvarların yalnızca bir saatlik bir derecelendirmeye ihtiyacı olabilir.
Betonun Yangın Dayanımını Etkileyen Faktörler
1. Agrega Tipi
Betonda kullanılan agregalar karbonatlı, silisli ve hafif olmak üzere üç sınıfa ayrılabilir. Kireçtaşı, dolomit ve kireç kayası, kalsiyum veya magnezyum karbonat veya ikisinin kombinasyonlarından oluştuğu için karbonat agregaları olarak adlandırılır. Ateşe maruz kalma sırasında, bu agregalar kalsin – karbon dioksit uzaklaştırılır ve kalsiyum (veya magnezyum) oksit kalır.
Kalsinasyon ısı gerektirdiğinden, reaksiyon ateşin ısısının bir kısmını emer. Reaksiyon, yangına maruz kalan yüzeyde başlar ve yavaşça karşı yüze doğru ilerler. Sonuç olarak, karbonat agregaları yangında diğer normal ağırlıklı agregalardan biraz daha iyi davranır.
Silisli agrega, silikadan oluşan malzemeleri içerir ve granit ve kumtaşı içerir. Hafif agregalar genellikle şeyl, arduvaz veya kil ısıtılarak üretilir. Hafif agregalar ve karbonat agregaları içeren beton, yaklaşık 65°C’ye kadar basınç dayanımlarının çoğunu korur.
Hafif beton, yalıtım özelliğine sahiptir ve ısıyı aynı kalınlıktaki normal betona göre daha yavaş iletir ve bu nedenle genellikle yangına karşı direnci arttırır.
2. Nem İçeriği
Nem içeriği, betonun yangındaki davranışı üzerinde karmaşık bir etkiye sahiptir. Kurumasına izin verilmeyen beton, özellikle silis dumanı veya lateks ile yapılmış betonlar gibi yüksek oranda geçirimsizse veya çok düşük su-çimento oranına sahipse dağılabilir.
3. Yoğunluk
Genel olarak, daha düşük birim ağırlığa (yoğunluklara) sahip betonlar yangında daha iyi davranır; kurutulmuş hafif beton, yangında normal ağırlıklı betondan daha iyi performans gösterir.
4. Geçirgenlik
Daha geçirgen olan betonlar, özellikle kısmen kuru iseler, genellikle tatmin edici bir performans sergiler.
5. Kalınlık
Beton ne kadar kalın veya masifse, ateşe maruz kaldığında davranışı o kadar iyidir.
Yangın Derecelendirmesi Ne Demektir?
Uluslararası Yapı Kanunu’nun (IBC-2000) 2000 baskısında tanımlandığı gibi, “yangına dayanıklılık derecesi”, “bir binanın veya yapı bileşeninin yangını sınırlama yeteneğini koruduğu veya belirli bir yapısal işlevi veya her ikisini birden gerçekleştirmeye devam ettiği süre” anlamına gelir. , Bölüm 703 “Duvarlar, döşemeler, çatılar, kolonlar ve kirişler için, standart yangın testi, ASTM E119, “Bina İnşaat Malzemelerinin Yangın Testleri”nde belirtilen testlerle belirlendiği üzere. Bu standart, gerçek boyut belirtilen minimum boyuttan küçük olmadıkça, test edilecek numunenin en azından belirli bir boyutta olmasını gerektirir.
Yangın derecelendirmeleri nasıl elde edilir?
Daha önce belirtildiği gibi, IBC-2000, yangına dayanıklılık derecelerine ulaşmak için çeşitli yöntemlere izin verir. Belirli bir bina bileşeninin yangın testi bariz bir yöntemdir. Alternatif olarak, yönetmelikte belirtilen kuralcı tasarımlar kullanılabilir veya yönetmelikte verilen prosedürlere göre yapılan hesaplamalara izin verilir.
Koddaki “hesaplamalar” bölümü birkaç formül içerse de, verilerin çoğu kullanımı kolay biçimde tablolaştırılmıştır ve standart (ASTM E119) yangın testlerinin sonuçlarına dayanmaktadır.
Örnek olarak Tablo 1, çeşitli yangına dayanıklılık dereceleri için yerinde dökme veya prekast duvarların minimum kalınlığına ilişkin IBC-2000 Tablo 718.104.22.168’deki verileri sunmaktadır. Veriler, Tablo 722.214.171.124’de verilen döşeme levhalarının minimum kalınlığı ile aynıdır, çünkü değerler ısı iletimi bitiş noktası kriterine dayanmaktadır.
Tablo 1: Yangına dayanıklılık derecesi için minimum levha kalınlığı
|beton tipi
|1 saat
|1,5 saat
|2 saat
|3 saat
|4 saat
|Silisli
|3.5
|4.3
|5.0
|6.2
|7.0
|Karbonat
|3.2
|4.0
|4.5
|5.7
|6.6
|Kum – Hafif
|2.7
|3.3
|3.8
|4.6
|5.4
|Hafif
|2.5
|3.1
|3.6
|4.4
|5.1
Yukarıda belirtildiği gibi karbonat, kalsiyum veya magnezyum karbonattan oluşan kaba kireçtaşı, dolomit veya kireç kayası agregalarını ifade eder. Silisli, diğer çoğu normal ağırlıklı agrega anlamına gelir. Hafif kum, normal ağırlıklı kum ve hafif kaba agrega ile yapılan ve genellikle metreküp başına 1682 ile 1922 Kilogram arasında olan betonları ifade eder.
Hafif, hafif kaba ve ince agregalardan yapılmış ve metreküp başına 1361 ila 1842 Kilogram arasında olan betonu ifade eder.