Аспекты теории долговечности строительных конгломератов в условиях экстремальных воздействий (пожара)

Учитывая, что в условиях экстремальных воздействий (пожара) основным параметром является время существования объекта до полной утраты своих эксплуатационных качеств, представляют большой практический интерес изыскание и проверка возможностей использования разработанных И. А. Рыбьевым принципов теории долговечности строительных конгломератов для оценки состояния и поведения объектов в рассматриваемых условиях.

Целью данной работы, проводимой в ЛШСИ им. В. В. Куйбышева в проблемной лаборатории разрушения строительных конструкций при объемных взрывах, было исследование и развитие аспектов теории долговечности строительных конгломератов применительно к условиям экстремальных воздействий пожара с учетом их комплексного характера, кратковременности и высокой интенсивности.

Трактовка принципов теории долговечности строительных конгломератов применительно к условиям экстремальных воздействий пожара базировалась на следующих основных понятиях. Долговечность строительного материала в условиях пожара характеризует время от начала воздействия пожара до наступления предельного состояния образца (потери целостности, недопустимой деформации).

Представление о том, что будет происходить с материалом в условиях пожара до исчерпания ресурса его долговечности, можно получить, используя понятие степени разрушения материала в условиях пожара, которое характеризует уровень развития процесса накопления нарушений за определенный период воздействия пожара и является мерой утраты материалом первоначальных структурно-механических свойств вплоть до наступления предельного состояния. Зная степень разрушения материала Къ за момент времени т воздействия пожара можно определить скорость накопления нарушений в нем в рассматриваемых условиях.

Критическая температура материала в условиях пожара Ткр является параметром, характеризующим поведение строительного материала в условиях пожара и определяющим уровень нагрева материала, при котором происходит полное исчерпание его прочности, в условиях заданного уровня силового нагружения и режима теплового воздействия. При заданном режиме воздействия пожара этот параметр непосредственно связан с временем от начала воздействия пожара до полного исчерпания прочности, т. е. с долговечностью материала, н однозначно им определяется.

Создан ряд методов и средств оценки состояния, поведения и свойств строительных материалов в условиях пожара на основе принципов теории долговечности. Для регистрации степени разрушения строительных материалов капиллярно-пористого строения разработана система фильтрационной диагностики, основанная на создании тестового (специально организованно го) неразрушающего фильтрационного процесса в структуре испытуемого тела,

последующего определения параметров и характеристик этого процесса на разных этапах заданных воздействий на образец, изменение которых позволило судить о состоянии, поведении, свойствах объектов на различных этапах испытания.

На рис. I в качестве типичного примера представлены графики изменения степени разрушения асбестоцементного плоского листа в зависимости от времени воздействия пожара при различных уровнях начального влагосодержания, полученные методами фильтрационной диагностики. Рис. I дает представление о том, что с момента приложения к материалу высокотемпературного воздействия пожара происходит быстрое изменение значений степени разрушения как отношения значения диагностического признака в данный момент экстремального воздействия к его начальному значению. Их изменение показывает, что в образце испытуемого материала происходят деструктивные процессы в виде накоплени я нарушении структуры материала, ее разрыхления и соответствующей утраты прочности.

На определенном этапе воздействия пожара процесс накопления нарушений 1 приобретает качественно новое содержание происходят возникновение трещины и потеря целостности образца. Этот момент времени Тд характеризуется появлением излом а: на кривой развития степени разрушения материала во времени (точки А и Б на рис. 1). Точки А и Б дают предоставление о долговечности материала в. рассматриваемых условиях и критическом уровне накопления нарушений, при котором происходит исчерпание ресурса долговечности материала График на рнс. 1 дает также пред-, ставление о том, насколько высоких значении в экстремальных условиях пожара достигает скорость накопления нарушений в материале, если его долговечность измеряется периодом времени в пределах всего 23—28 мин.

Прямое определение долговечности в условиях пожара различных строительных материалов может производиться с помощью известной методики ВНИИПО МВД СССР с учетом соответствующих методических уточнений До сих пор изменение прочности строительных материалов в условиях nv жара представлялось в виде зависимостей от температуры коэффициента у=о/Яу характеризующего уровень силового воздействия на материал, 1 виде отношения напряжения в нем d к пределу прочности материала R (рис. 2, 3). В данном случае предлагается эти данные представлять в в де зависимости типа TKp—f(o/R).

Анализ всего комплекса полученных данных о закономерностях процесса разрушения различных строительных конгломератов в условиях пожара позволяет сделать следующие основные воды. В силу механизма процессов разрушения твердых тел в условиях как обычных, так и экстремальных воздействий теория долговечности строительных конгломератов может быть использована как методическая основа исследований поведения и свойств объектов в экстремальных условиях.

Полученные зависимости долговечности, скорости накопления нарушений ряда строительных конгломератов от уровня нагружения и режима воздействия пожара полностью соответствуют Представлениям и основному уравнению кинетической концепции прочности твердых тел, которая может рассматриваться в качестве физической основы теории долговечности строительных конгломератов.

Полученные кинетические зависимости долговечности строительных конгломератов от уровня воздействия могут рассматриваться в качестве универсальной зависимости, обеспечивающей количественное предсказание тенденций в характере изменения прочностных свойств этих объектов в условиях пожара.