Spadek wytrzymałości na ściskanie betonu o 50÷60%, powodujący jego zniszczenie, jest obserwowany w konstrukcjach narażonych na temperaturę co najmniej
A. 300°C
B. 500°C
C. 900°C
D. 700°C
Pytanie z egzaminu CKE z 2016 roku (arkusz Z.23-X-16.04).
Temperatura około 500°C jest przyjmowana jako bardzo ważna granica dla betonu pracującego w warunkach pożaru. W tym zakresie następuje już silna degradacja struktury zaczynu cementowego, odparowanie wody związanej i wolnej, narastają mikropęknięcia oraz osłabia się przyczepność między kruszywem a zaczynem. Efekt praktyczny jest taki, że wytrzymałość betonu na ściskanie może spaść mniej więcej o 50÷60%, czyli element nośny przestaje mieć zapas bezpieczeństwa, który miał w normalnej temperaturze. Moim zdaniem to jedna z tych wartości, które warto kojarzyć odruchowo, bo na akcji pożarowej przekłada się to na ocenę ryzyka zawalenia. W projektowaniu odporności ogniowej konstrukcji korzysta się m.in. z zasad Eurokodów, zwłaszcza PN-EN 1992-1-2 dla konstrukcji betonowych w warunkach pożaru. Dobra praktyka jest taka, żeby po pożarze nie oceniać betonu tylko po wyglądzie powierzchni. Trzeba brać pod uwagę czas nagrzewania, głębokość przegrzania, odspojenia otuliny, rysy, ugięcia stropów i stan zbrojenia. Beton przy 500°C może jeszcze stać, ale jego nośność jest już mocno podejrzana, więc w działaniach ratowniczych i późniejszej ekspertyzie konstrukcyjnej traktuje się to bardzo poważnie.
W tym pytaniu łatwo pomylić temperaturę, przy której beton zaczyna tracić swoje właściwości, z temperaturą, przy której zniszczenia są już bardzo duże albo wręcz katastrofalne. Przy 300°C w betonie rzeczywiście zachodzą niekorzystne zmiany: odparowuje część wilgoci, pojawiają się naprężenia termiczne, mogą rozwijać się mikrorysy i miejscowe odspojenia. Nie jest to jednak typowa granica spadku wytrzymałości na ściskanie aż o 50÷60%. Taka wartość jest zbyt niska, jeśli mówimy o tak znacznym osłabieniu całego materiału. Z mojego doświadczenia uczniowie często wybierają 300°C, bo kojarzą, że już wtedy beton jest gorący i niebezpieczny, ale technicznie to jeszcze nie ten poziom degradacji. Z kolei 700°C i 900°C oznaczają temperatury, przy których uszkodzenia betonu są zwykle znacznie dalej posunięte. Może dochodzić do poważnego spękania, ubytku otuliny, utraty współpracy betonu ze zbrojeniem, a stal zbrojeniowa także bardzo mocno traci nośność. Wtedy nie mówimy już tylko o spadku rzędu 50÷60%, lecz często o stanie bliskim całkowitej utraty przydatności konstrukcyjnej elementu. Typowy błąd myślowy polega na szukaniu temperatury maksymalnej pożaru, zamiast temperatury progowej dla określonego spadku wytrzymałości. W praktyce ratowniczej i przy ocenie obiektów po pożarze trzeba pamiętać, że około 500°C to granica alarmowa dla betonu nośnego. Nie oznacza automatycznie zawalenia w każdej sytuacji, bo liczy się też czas oddziaływania ognia, przekrój elementu i izolacja cieplna, ale jest to poziom, przy którym konstrukcja wymaga bardzo ostrożnego traktowania oraz fachowej oceny.