ترمیم و مقاوم سازی ستون بتنی آسیب دیده در آتش

آتش سوزی در ساختمان‌ها از حوادثی است که همیشه باید در طراحی‌های اولیه هر سازه‌ای در نظر گرفته شود تا بتوان آسیب‌های جانی و مالی آن را به حداقل رساند. اما آتش سوزی پدیده‌ای قهری است و در پاره ای از موارد کنترل و مهار آتش سوزی خارج از توان انسان می‌شود و حتی با رعایت تمام موارد ایمنی باز هم آتش سوزی رخ داده و خسارت به بار می‌آورد.

در این مقاله برآنیم تا پیرامون معضل آتش سوزی در سازه و به صورت خاص تاثیر آتش سوزی بر عملکرد ستون‌های بتنی به گفتگو بپردازیم. ستون یکی از المان‌های اصلی هر ساختمان می‌باشد که وظیفه تحمل بارهای جانبی مانند زلزله و باد و بارهای ثقلی مانند وزن بار مرده طبقه بالایی را بر عهده دارد. تنش‌هایی که بر ستون وارد می‌شوند باعث ایجاد برش و لنگر خمشی می‌شود که ستون باید در مقابل این تنش‌ها مقاومت داشته باشد.
سوختن بتن یکی از آسیب‌هایی است که در ستون‌های بتنی مشاهده می‌گردد. در صورتی که مقدار سوختگی زیاد باشد منجر به از بین رفتن چسبندگی بتن و آرماتور می‌شود. انتخاب راهکار مناسب جهت ترمیم ستون بتنی آسیب دیده در آتش با توجه به مواردی همچون سازگاری حرارتی با بتن اصلی، دوام مورد نیاز، شرایط بهره برداری، طبیعت شیمیایی و الکتریکی محیط، خواص انقباضی، ضریب ارتجاعی مصالح و شرایط اجرای راهکار مورد نظر، صورت می‌گیرد. به همین منظور در این بخش مراحل ترمیم و مقاوم سازی ترمیم ستون بتنی آسیب دیده در آتش با استفاده از سیستم ترمیم بتن ™FixCrete و سیستم مقاوم سازی ™FibraOne شرح داده می‌شود.

برای اینکه راهکار موشکافانه‌ای برای ترمیم ستون بتنی آسیب‌دیده در آتش ارائه نماییم ابتدا باید رفتار بتن و مصالح بتنی را در آتش مورد بررسی قرار دهیم و بدانیم نمودار رفتار بتن در آتش در هر لحظه از فرآیند سوختن چگونه است:

بتنی که در معرض آتش‌سوزی و دمای بالا قرار می‌گیرد، می‌تواند هم از نقطه نظر مکانیکی و هم از نقطه نظر شیمیایی تحت تاثیر قرار گیرد.

حال به بررسی تاثیرات مکانیکی بتن در معرض آتش‌سوزی می‌پردازیم از این پدیده‌ها به صورت جداگانه می‌پردازیم:

ورقه ورقه شدن: تخریب بخشی از بتن که در سطح قرار دارند.

ترک‌های نمایان خارجی: انبساط حرارتی و از دست دادن رطوبت.

هر دوی این موارد می‌توانند برای آرماتورهای داخل بتن خطری بالقوه باشند زیرا ممکن است آرماتورها را در معرض حرارت مستقیم آتش قرار دهند.

در دمای بیش از 260 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت)، میلگرد ممکن است حالت ترد به خود بگیرد. در دماهای بیش از 704 درجه سانتیگراد (1300 درجه فارنهایت)، میلگرد ممکن است 20 درصد از استحکام طراحی خود را از دست بدهد. شکست سازه ای بتن مسلح اغلب زمانی اتفاق می افتد که مقاومت کششی موثر آرماتور فولادی از طریق گرمایش از بین برود.

تاثیرات شیمیایی بالقوه که در اثر آتش‌سوزی بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهند:

سنگدانه‌ها

افزایش حجم سنگدانه‌هایی که عنصر کوارتز در آنها بکار رفته.

تجزیه سنگ‌ آهک.

تغییر رنگ بتن در اثر تغییر خواص و عناصر تشکیل دهنده بتن

بتن در نتیجه تغییرات شیمیایی که درون اجزای بتن رخ می‌دهد، به رنگ صورتی درمیآید. رنگ صورتی بتن نشان دهنده تغییرات شیمیایی در ترکیبات حاوی آهن است. زمانی رخ می دهد که دما برای مدت طولانی بیشتر از 300 درجه سانتی گراد (570 درجه فارنهایت) باشد. رنگ صورتی در بتن نشان دهنده آسیب غیر قابل تعمیر است و بتن در آن بخش باید با بتن جدید جایگزین شود.

کربناسیون بتن

تجزیه خمیر سیمان داخل بتن که منجر به کاهش قلیاییت یا پوشش محافظ می شود که باعث خوردگی میلگرد می شود.

مهمترین بخش بتن در مقابله با شرایط نامساعد جوی و دمایی، خمیر سیمان است. تغییرات فیزیکی و شیمیایی سیمان است که در بتن تغییرات گسترده‌ای به جا می‌گذارد.

راهکارهای مقاوم‌سازی بتن در برابر آتش

گرچه بتن، خود دربرابر آتش مقاوم است و با تقریب خوبی در برابر آتش مقاومت می‌کند ولی باز هم به کمک روشهایی می‌توان مقاومت بتن در برابر آتش را افزایش داد. این روش‌ها در زیر آورده شده‌اند:

• اعمال یک پوشش حرارتی با رنگ متورم.
• اجرای یک لایه ملات سبک وزن بر روی سطوح بتنی در معرض دید.
• حفاظت از سطوح بتنی با قطعات صفحه‌ای مانند پانل‌ها.

وقتی صحبت از طرح استراتژی آتش نشانی می شود، مقررات ساختمان بیان می کند که اطلاعات ایمنی آتش سوزی باید در اختیار افرادی قرار گیرد که مسئولیت مدیریت هر ساختمان را بر عهده دارند. راهکار مقابله با آتش در ساختمان شامل تمام اطلاعات مورد نیاز برای تصمیم‌گیری آگاهانه و واکنش اضطراری در صورت وقوع آتش سوزی است. همچنین جزئیات اقدامات پیشگیرانه‌ای را که برای اطمینان از اینکه ساختمان تا آنجا که ممکن است در مقابل آتش مقاوم باشد باید انجام پذیرد.