Определение морозостойкости бетона: Определение морозостойкости бетона и методы контроля

Содержание

Определение морозостойкости бетона и методы контроля

Морозостойкость – показатель, определяющий способность строительных материалов насыщенных водой не терять своих физических и эксплуатационных свойств при многократных замораживаниях и последующих размораживаниях. Для принятия решения об использовании той или иной марки морозостойкости бетона в строительной конструкции необходимо конкретизировать климатические условия её эксплуатации:

  • среднюю температуру самого холодного месяца в году,
  • годовое количество циклов замораживания – размораживания,
  • с какой водой будут контактировать бетоны (с обычной или насыщенной минеральными солями).

Что влияет на морозостойкость бетона?

Факторы, оказывающие значительное влияние на параметры морозостойкости бетона:

  • Пористость структуры материала. Чем она выше, тем больше вероятность проникновения в эти поры влаги и потери бетоном эксплуатационных свойств после некоторого количества циклов заморозки и оттаивания. Для минимизации пористости бетона в состав добавляют специальные компоненты.
  • На показатели морозостойкости оказывает влияние конечная прочность бетона (чем прочнее бетон, тем сложнее его разрушить).
  • Водоцементное соотношение (чем оно меньше, тем устойчивее бетон к циклам заморозки – оттаивания) и т.д.

Соответственно, пропорции при производстве материалов должны быть такими, чтобы обеспечить оптимальное соотношение всех компонентов, способных повлиять на его эксплуатационные свойства при прохождении циклов заморозки и размораживания.

Как определяется морозостойкость бетона?

Определение морозостойкости бетона производится согласно регламенту, описанному ГОСТ 10060-2012, которым предусмотрено две марки морозостойкости F1 и F2. Марку F1 применяют для общестроительных бетонов (при испытаниях такие бетоны насыщают обычной водой). Марку F2 – для дорожных бетонных покрытий, а также бетонных покрытий аэродромов и морских сооружений, которые эксплуатируются под воздействием соляных растворов (антигололедные реагенты) и морской воды.

До проведения исследования контрольные образцы обязательно насыщают водой или раствором хлорида натрия путем погружения в жидку среду на определенный срок – на 1/3 на 24 часа, на 2/3 на 24 часа, полностью – на 48 часов.

Базовые методы

ГОСТ 10060-2012 описывает 2 варианта базового метода, включающих в себя следующие процедуры:

  • Первый метод (для бетонов F1) основан на замораживании контрольных образцов в лабораторной морозильной камере при температуре –18С с последующим их размораживанием в водной среде. Перед испытанием испытываемые элементы насыщают влагой в специальном резервуаре с температурой воды +20С. Размораживание производят в ванне, оснащенной термостатом для подогрева жидкости при падении ее температуры ниже заданных значений (+20С).
  • Второй метод (для бетонов F2) предполагает проведение испытаний по аналогичной схеме с использованием раствора хлорида натрия в пятипроцентной концентрации для насыщения образцов влагой. Оттаивание также производят с использованием раствора, аналогичного тому, что был использован при подготовке к испытаниям.

Ускоренные методы

Ускоренные методы определения значения морозостойкости бетона также имеют 2 варианта, которые подразумевают насыщение в обоих случаях образцов раствором хлорида натрия:

  • Это, по терминалогии ГОСТ 10060-2012, второй метод (для бетонов F1, кроме легких бетонов с плотностью менее 1500 кг/м3) –основан на циклах (воздушная среда –18 С) – (раствор хлорида натрия +20 С).
  • И третий метод (для бетонов F1 и F2, кроме легких бетонов с плотностью менее 1500 кг/м3) – основан на циклах (раствор хлорида натрия –50 С) – (раствор хлорида натрия +20 С).

Прибор «БЕТОН-ФРОСТ» – оперативное определение морозостойкости бетона

Согласно приложению ГОСТ 10060-2012 на практике можно применять и другие методы установления морозостойкости бетона с учетом регламентированого коэффициента перехода. В основу работы прибора БЕТОН-ФРОСТ выпускаемого компанией ИНТЕРПРИБОР положен дилатометрический метод – один из таких распространённых косвенных методов определения морозостойкости бетона. Оперативное определение морозостойкости бетона прибором БЕТОН-ФРОСТ даёт существенное временное преимущество в сроках подбора и корректировки состава бетонной смеси.

 

  • ИЗМЕРИТЕЛЬ МОРОЗОСТОЙКОСТИ

    БЕТОН-ФРОСТ ускоренно определяет морозостойкость бетона в соответствии с п.4.1 и Приложением Б ГОСТ 10060-2012 после определения коэффициента преобразования, по…

  • ИЗМЕРИТЕЛЬ АКТИВНОСТИ ЦЕМЕНТА

    Ускоренное определение активности цемента за 3 часа по величине контракции цементного теста в соответствии с методиками измерения МИ 2486-98, МИ 2487-98.

  • ИЗМЕРИТЕЛЬ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ

    Вакуумные измерители проницаемости ВИП-1 предназначены для определения водонепроницаемости бетона и сопротивления проникновению воздуха в соответствии с ГОСТ 12…

Как проводятся испытания бетона на морозостойкость


Бетон – основа любого современного сооружения. Эксплуатационные возможности материала определяются показателями прочности, морозостойкости и водопроницаемости. Испытание морозостойкости бетона – одно из важнейших исследований, которое необходимо проводить до начала строительства. Это гарантирует использование подходящей под конкретные условия бетонной смеси.

Классификация бетона по морозостойкости


Морозостойкость – способность материала выдержать определенное количество циклов замораживания и оттаивания без потери прочности и нарушения структуры. От этой характеристики напрямую зависит срок эксплуатации бетонной конструкции, особенно в климатических условиях с выраженной сменой времён года.


В технических описаниях показатель обозначается маркировкой F и цифрой, указывающей, сколько раз искусственный камень может подвергаться испытанию до появления первых признаков разрушения, трещин и сколов. В зависимости от числового значения степени морозостойкости все марки бетона подразделяются на следующие группы:


  • Низкая – менее F50. Бетон быстро разрушается при воздействии внешних факторов, не рекомендуется для использования в строительных конструкциях.


  • Умеренная – F50-F150. Самая популярная разновидность, используется в умеренных широтах при незначительных температурных колебаниях.


  • Повышенная – F150-F300. Применяется в условиях, где промерзание грунта может достигать нескольких метров.


  • Высокая – F300-F500. Предназначен для строительства на влагонасыщенных грунтах в суровых климатических условиях.


  • Крайне высокая – более F500. Используется для строительства стратегически важных объектов с особо высокими требованиями к долговечности и надёжности.


Чтобы повысить устойчивость бетона к температурным перепадам, рекомендуется вводить в состав смеси специальные добавки, использовать цемент высоких марок и создавать благоприятные условия для схватывания и застывания бетона. Пренебрежение мерами по повышению морозостойкости или неправильная дозировка присадок ухудшает свойства строительного материала.

Методы определения морозостойкости бетона


Проведение испытаний регламентируется ГОСТ-10060-2012. В лабораторных условиях применяются несколько методов испытания морозостойкости бетона. Их суть аналогичная – образцы бетонного камня подвергаются многократному замораживанию при температуре -18 до -50 С и оттаиванию при +20С. После каждого цикла проводится испытание на прочность – качественный материал должен сохранять первоначальные характеристики.


Детальное описание процесса приведено в технологических картах. К единым требованиям ГОСТ относятся:


  • в течение 24 часов должно быть выполнено не менее одного цикла испытаний;


  • в периоды между циклами образцы хранятся при температуре не выше -10 С в специальных холодильных установках;


  • в зависимости от выбранного метода оттаивание может происходить на воздухе, в воде или хлоридно-натриевом растворе.


Испытание бетонного камня на морозостойкость проводится только в лабораторных условиях на специальном оборудовании. ООО «ЛИЦ» выполняет экспертизу материалов и возведённых бетонных конструкций с использованием современных высокоточных методов. По результатам проведенных исследований специалисты компании оформляют официальный Протокол морозостойкости бетона.


Полученные данные помогут исключить использование низкокачественных материалов и избежать возможных проблем при эксплуатации строения. Материал, не соответствующий требованиям, существенно снижает долговечность и надёжность бетонных конструктивных элементов.

Возврат к списку

Методы и оборудование для определения морозостойкости бетона


Методы определения морозостойкости бетона описываются ГОСТ 10060-2012, которым заменена группа стандартов 10060.0..4-95. Контроль и испытания бетона на морозостойкость  необходим, как при разработке его новых сортов, тестировании добавок к составу и прочих инновационных разработок, так и при контроле качества бетонных изделий и конструкций.


Образцы бетона изготавливают по ГОСТ 22685-89, для проведения испытаний бетона на морозостойкость обычно выбирают кубы 100х100х100мм, хотя стандарт допускает и боле крупные кубы, со стороной 150мм.


Из существующих конструкций методом алмазного бурения изготавливают цилиндры диаметром от 60 до 150мм. Для испытаний требуется от 6 до 12 образцов.


Стандарт требует, чтобы испытания образцов проводились непрерывно. В случае, когда возникает вынужденный перерыв более суток, образцы необходимо помещать на холодильное хранение при температуре не выше минус 10°С, для чего может понадобиться камера холода.


Количество циклов испытаний может составлять от 2 до 1000, в зависимости от марки бетона по морозостойкости.


Требования к оборудованию для испытаний на морозостойкость по ГОСТ10060‑2012 предписывают следующие метрологические характеристики климатической камеры для испытаний бетона:


  • Неравномерность температурного поля в воздухе полезного объема камеры не более 3°С. Строго говоря, температурное поле — это термин из математической физики, ничего общего с испытательным климатическим оборудованием не имеющий. Этот термин эквивалентен градиенту температуры по ГОСТ 53618-2009 т.к. в тексте стандарта поясняется как «разность температуры в отдельных зонах по объему камеры».

  • Температура замораживания (минус 18 или минус 50 в зависимости от метода и марки бетона) задается с допуском ±2°С. Этот допуск эквивалентен термину «отклонение достигнутого значения температуры в камере от заданного» по ГОСТ 53618-2009.


Различают 2 способа и 3 метода, итого 5 вариантов испытаний бетона на морозостойкость, параметры которых приведены в таблице ниже.










Метод и марка бетона по морозо-

стойкости

Условия испытания

Вид бетона

Среда насыщения

Среда и темпе-

ратура замора-

живания

Среда и темпе-

ратура оттаивания

 

Базовые методы

Первый 

Вода

Воздушная, минус (18±2) °С

Вода, (20±2) °С

Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и бетонов конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды

Второй 

5%-ный водный раствор хлорида натрия

Воздушная, минус (18±2) °С

5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С

Бетоны дорожных и аэродромных покрытий и бетоны конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды

Ускоренные методы

Второй

5%-ный водный раствор хлорида натрия

Воздушная, минус (18±2) °С

5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С

Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий, бетонов конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды, и легких бетонов марок по средней плотности менее D1500

Третий

5%-ный водный раствор хлорида натрия

5%-ный водный раствор хлорида натрия, минус (50±2) °С

5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С

Все виды бетонов, кроме легких бетонов марок по средней плотности менее D1500


Порядок проведения испытаний для всех методов аналогичный:


  • Изготовление образцов

  • насыщение образцов водой

  • испытания образцов и обработка результатов

  • помещение образцов в контейнерах (или без контейнеров) в камеру для испытания бетонов и достижение температуры замораживания (в зависимости от метода).

  • выполнение заданного количества циклов замораживания и оттаивания в зависимости от марки бетона. Время замораживания и оттаивания определяется в зависимости от размера образцов.

  • испытания образцов

  • обработка результатов и оформление протокола испытаний

  • заключение о результатах испытаний, определение марки бетона по морозостойкости


Особенности: оттайка должна производиться в ванне при температуре 20°С, воду в ванне меняют каждые 100 циклов.


Итак, рассмотрим испытания бетона марки F300 по второму базовому методу с целью определить, сколько времени потребуют данные испытания у сотрудников лаборатории.










Действие

Время, сутки

Изготовление образцов

5

насыщение образцов водой

4

испытания образцов и обработка результатов

0,5

помещение образцов в контейнерах (или без контейнеров) в камеру для испытания бетонов и достижение температуры замораживания (в зависимости от метода).

0

выполнение заданного количества циклов замораживания и оттаивания в зависимости от марки бетона.  Время замораживания и оттаивания определяется в зависимости от размера образцов.

75

обработка результатов и оформление протокола испытаний

0,5

ИТОГО

160


Рассмотрев данную таблицу можно сделать вывод о том, что основное время занимает выполнение циклов оттайки и замораживания. Для образцов со стороной 100мм, время замораживания составляет 2.5 часа, оттайки 2 часа.


С учетом времени достижения температуры минус 18  (около 30 минут), времени, необходимого на выемку и обратную загрузку образцов (еще около 30 минут) – можно сказать что полный цикл составит 5.5 часов, округляем до 6 и получаем максимум 4 цикла в сутки.


При 8-ми часовом рабочем дне провести 2 цикла за 1 день невозможно. Чтобы выполнить требования ГОСТа – потребуется лаборатория с круглосуточным режимом работы.


Если такого графика в лаборатории нет – можно попробовать сделать плавающий график для некоторых сотрудников, и организовать 12-часовой рабочий день, т.е. провести не 4 а 2 испытания в сутки. Таким образом с 75 суток продолжительность циклов возрастает до 150-ти то есть уже полгода.


Современная камера для испытания бетонов REOCAM TC-150Ct позволяет минимизировать время циклов испытаний до 60 суток, благодаря полной автоматизации процесса. 


Рабочий объем камеры для бетонов представляет собой горизонтальную ванну, которая может наполняться водой (или солевым раствором) с автоматическим контролем уровня.


Емкость для раствора может поставляться в комплекте. Образцы устанавливаются на подвижной полке, что гораздо удобнее, по сравнению с традиционной испытательной камерой, и автоматически подаются внутрь рабочего объема.


Запуская цикл испытаний, оператор может быть уверен, что испытательная камера самостоятельно проведет цикл замораживания, затем наполнит ванну жидкостью для оттайки и повторит эти мероприятия необходимое количество раз.


Протокол испытаний будет записан на USB накопитель с заданным периодом записи, что может быть важно при документировании процесса испытаний бетонов ответственного назначения.


Разумеется, стоимость специализированной камеры для испытаний бетонов выше, чем традиционной испытательной камеры, однако сокращение затрат на оплату труда сотрудников лаборатории может явиться решающим факторам  при выборе именно этой модели.


По нашим оценкам, окупаемость разницы в стоимости камеры для бетонов по сравнению с традиционной климатической камерой не более полугода.


При этом достигается более высокая скорость и качество проводимых испытаний, исключается человеческий фактор, появляется возможность удалённого мониторинга процесса испытаний.


Преимущества и особенности камеры для испытания бетонов производства НПФ «РЕОМ»:


  • Контейнеры для образцов входят в комплект поставки.

  • По согласованию с Заказчиком, в камере, помимо свовбодно конфигурируемых программ, могут быть предустановлены программы для испытаний выбранных марок бетона.

  • Испытательная камера имеет компактные размеры, позволяющие транспортировать ее через стандартные дверные проемы.

  • Помимо основного датчика температуры, устанавливается датчик температуры образца, позволяющий проводить испытания по приложению А к ГОСТ 10060-2012

  • Камера может пройти первичную аттестацию как испытательное оборудование по ГОСТ 8.568-97 (при необходимости по ГОСТ Р В 0008.002-2013), что необходимо для документального подтверждения ее метрологических характеристик.

Определение морозостойкости бетона — компания ООО «СтройЛаборатория СЛ»

Бетон – это искусственный камень, получаемый путем застывания тщательно подобранной по компонентному и фракционному составу смеси на цементном вяжущем. Из него получают конструкции различных форм с заданными (прогнозируемыми) свойствами. Несмотря на непрерывное развитие строительного рынка и появление новых материалов, легкие и тяжелые бетоны продолжают активно применяться для возведения элементов жилых, гражданских и промышленных объектов.

Обследования бетонных и железобетонных конструкций показывают, что 80 % из них подвержены разрушениям, возникшим в результате циклического замораживания и агрессивного воздействия растворов солей. Из-за этих факторов многие здания были признаны аварийными задолго до окончания расчетного срока эксплуатации, поскольку температурная деструкция сопровождается снижением прочности несущих конструкций.

Строительная лаборатория «СтройЛаборатория СЛ» проводит испытания бетона на морозостойкость. Мы используем современное лабораторное оборудование, методы, описанные ГОСТ 10060-2012, и гарантируем точность результатов исследований. Уровень аккредитации нашей лаборатории позволяет выдавать заключения для сертификации бетона и других строительных материалов. Мы всегда рады сотрудничеству с крупными компаниями и частными клиентами.

Цены на испытания по определению морозостойкости

Испытания бетона Ед.измерения Стоимость. руб с НДС.
ГОСТ 10060-2012
Определение морозостойкости 50 циклов 3 600
75 циклов 4 800
100 циклов 6 000
150 циклов 8400
200 циклов 10 800
250 циклов 13 200
300 циклов  15 600

Что такое морозостойкость?

Морозостойкостью называют наибольшее число циклов замораживания и оттаивания бетона, при котором предел его прочности на сжатие снижается более чем на 25 % при отсутствии снижения массы более чем на 5 %. Исследования проводятся на водонасыщенных образцах возрастом 28 суток: кубиках с размером стороны 100 мм и цилиндрах диаметром 100 мм и высотой 100 мм. После определения морозостойкости бетону присваивается марка от F15 до F1500, где цифра означает количество циклов, которые выдержит конструкция.

Существует три гипотезы, объясняющие природу температурной деструкции:

  1. Из-за малого размера пор не весь объем содержащейся в них воды способен превратиться в лед. Последний оказывает давление на воду и стенки пор, в результате чего происходит постепенное разрушение связей между частицами заполнителя.
  2. Температурная деструкция возникает из-за разницы коэффициентов линейной температурной деформации меду заполнителями разного происхождения, например, песка и щебня. При снижении температуры их объемы уменьшаются по-разному, и возникающие при этом напряжения приводят к образованию трещин. Однако исследования показывают, что такая гипотеза может быть справедливой только для водоненасыщенных бетонов.
  3. Наиболее точное объяснение разрушению бетона под воздействием низких температур дает гипотеза гидравлического давления. По утверждению ее авторов, вода при замерзании в порах и капиллярах оказывает гидравлическое давление на гелеобразные структуры цементного камня. Еще один фактор, влияющий на скорость температурного разрушения – наличие открытых воздушных пор, в которые часть жидкости вытесняется при замораживании. В соответствии с гипотезой, интенсивность температурной деструкции растет вместе со скоростью замораживания, а также зависит от структуры бетона.

Выделяют пять классов морозостойкости бетона с различными сферами применения:

  • Низкой (до F50), для эксплуатации внутри отапливаемых помещений.
  • Нормальной (F50 – F150), для строительства в теплых и умеренных климатических зонах.
  • Повышенной (F150 – F300), для районов с промерзающей почвой, в том числе Сибири.
  • Высокой (F300 – F500), для северных регионов с глубоким промерзанием.
  • Крайне высокой (свыше F500) – для ответственных строительных конструкций и промышленных объектов.

Способы определения морозостойкости бетона в лаборатории «Стройлаборатория СЛ»

[howwework]

При разработке и коррекции составов бетона, внедрении новых материалов и технологий производства, а также при контроле готовых бетонных конструкций применяют методы последовательного замораживания и оттаивания (ГОСТ 10060-2012). Их используют для определения морозостойкости бетонов следующих видов:

  • тяжелых;
  • мелкозернистых;
  • плотных;
  • для покрытий аэродромов;
  • для строительства дорог.

Образцы для испытаний изготавливают в лабораторных условиях или извлекают из готовых бетонных конструкций. Циклическое замораживание проводится после набора проектной прочности, то есть через 28 суток после заливки. Если проверяют образцы, извлеченные из строительных конструкций, принимают во внимание их возраст. В зависимости от среды насыщения, замораживания и оттаивания различают следующие методы исследования морозостойкости бетона:

  • Базовый F1. Его применяют для всех видов и марок бетонов, которые эксплуатируются в неминерализованной среде, кроме дорожных и аэродромных. Образцы насыщают водой, протирают поверхность и замораживают в воздушной среде до температуры -18 (±2) °C. Оттаивание проходит в воде до температуры +20 (±2) °C.
  • Базовый F2. Метод разработан для определения морозостойкости бетонов для дорожного и аэродромного строительства. В качестве среды насыщения и оттаивания (до +20 (±2) °C) применяют 5 % раствор поваренной соли, а замораживание (до -18 (±2) °C) проводят на воздухе.
  • Ускоренный 2. Его применяют для получения данных по морозостойкости бетонов, работающих в минерализованной среде (кроме дорожных и аэродромных). Среды насыщения, замораживания и оттаивания, а также температурные режимы – те же, что и для метода F2.
  • Ускоренный 3. Метод применяют для исследования морозостойкости всех бетонов кроме легких марок плотностью менее 1500 кг/м3. От предыдущего он отличается средой и температурой замораживания – 5 % створ NaCl и -50 (±2) °C.

В строительной лаборатории «СтройЛаборатория СЛ» определение морозостойкости выполняют с помощью оборудования, приспособлений и средств измерения, прошедших аттестацию и поверку. Изготавливается серия образцов, часть из которых (контрольные) испытывается на прочность, остальные (основные) подвергаются замораживанию и оттаиванию. Испытания проводятся непрерывно, а при вынужденном перерыве образцы хранят в морозильной камере.

Количество циклов замораживания выбирается в зависимости от прочности контрольных образцов. После этого основные образцы испытывают на сжатие. По полученным данным определяется проектное количество циклов морозостойкости.

Дилатометрический метод

Морозостойкость – не физическая величина, однако для ее расчета используют различные физические величины, которые можно измерить. Исследования показывают, что в течение многих циклов замораживания бетон практически не теряет прочности и не происходит его видимых разрушений. При этом практически неизменными остаются температурные деформации. На этом основан ускоренный дилатометрический метод определения морозостойкости бетона, который отличается практичностью и точностью результатов. Для проведения испытаний и оценки результатов используются современные измерительные приборы и компьютерная обработка данных.

Принцип действия дилатометра основан на сравнении температурных деформаций контрольного образца из алюминия, которые происходят линейно, и водонасыщенных проб бетона, при замораживании которых наблюдаются пиковые изменения объема.

В камеры дилатометра устанавливают алюминиевый и контрольный образцы и помещают их в морозильную камеру. В процессе замораживания измерения проводятся непрерывно, а их результаты записываются в памяти вычислительной машины. Для определения марки бетона по морозостойкости выведены зависимости между объемными деформациями и результатами циклических испытаний по базовым методам. Продолжительность цикла измерений составляет 3 – 4 часа.

Современные дилатометры вместо контрольных образцов могут использовать адаптивные математические модели и состоят из одной камеры, в которую помещают пробу бетона.

Способы повышения морозостойкости

На основании испытаний бетона разрабатывается комплекс мероприятий по повышению морозостойкости. Увеличить этот показатель можно несколькими способами:

  • Гидроизоляция при помощи обмазочных материалов и пропиток для поверхностного слоя.
  • Использование более высоких марок цементного вяжущего.
  • Усовершенствование технологии укладки и уплотнения, оптимизация условий твердения.
  • Введение в состав бетонной смеси специализированных модифицирующих присадок.

В качестве добавок к основным компонентам бетона могут использоваться:

  • ПАВ, которые повышают плотность бетона.
  • Присадки, стимулирующие образование сферических пор, в которые при замерзании вытесняется жидкость. В результате разрушающие напряжения снижаются.
  • Пластификаторы, связывающие воду в гелеобразные структуры.

По результатам исследований бетона на морозостойкость сотрудники нашей компании дадут практические рекомендации по улучшению технологии приготовления бетона, изменению гранулометрического и компонентного состава. Получить дополнительную информацию и оставить заявку на услугу вы можете на сайте лаборатории «СтройЛаборатория СЛ» или по телефону.

Сделать заказ

Наши сертификаты

ГОСТ 10060.2-95. Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании

ГОСТ 10060.2-95 разработан для ускоренных методов определения морозостойкости бетонов при многократном их замерзании и оттаивании для тяжелых, легких (плотностью менее D1500), мелкозернистых и силикатных плотных бетонов. Стандартом устанавливается базовый (второй) метод для бетонов автодорожных и аэродромных покрытий и ускоренные методы (второй и третий) для всех остальных бетонов. Принцип ускоренных методов определения морозостойкости состоит в испытании образцов бетона в растворе соли. Дата введения – 01.09.96г.

 

 

 

ГОСТ 10060.2-95

Группа Ж19

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 

БЕТОНЫ

УСКОРЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ПРИ

МНОГОКРАТНОМ ЗАМОРАЖИВАНИИ И ОТТАИВАНИИ

Concretes. Rapid method for the determination

of frost-resistance by repeated

alternated freezing and thawing 

 

ОКС 91.100.30

ОКСТУ 5879

 

Дата введения 1996-09-01 

 

Предисловие 

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ) Российской Федерации

ВНЕСЕН Минстроем России

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации и техническому нормированию в строительстве (МНТКС) 22 ноября 1995 г.

За принятие проголосовали











 

 

Наименование государства 

Наименование органа государственного

управления строительством 

Азербайджанская Республика

Госстрой Азербайджанской Республики

Республика Армения

Госупрархитектуры Республики Армения

Республика Казахстан

Минстрой Республики Казахстан

Кыргызская Республика

Госстрой Кыргызской Республики

Республика Молдова

Минархстрой Республики Молдова

Российская Федерация

Минстрой России

Республика Таджикистан

Госстрой Республики Таджикистан

Республика Узбекистан

 

Госкомархитектстрой Республики Узбекистан

 

3 ВЗАМЕН ГОСТ 10060-87 в части второго и третьего методов определения морозостойкости

4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 сентября 1996 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Минстроя России от 5 марта 1996 г. № 18-17

 

1 Область применения

 

Настоящий стандарт распространяется на тяжелые, мелкозернистые и легкие бетоны, кроме легких со средней плотностью менее D1500, и плотные силикатные бетоны.

Стандарт устанавливает базовый для бетонов дорожных и аэродромных покрытий (второй) и ускоренные для всех видов бетонов (второй и третий) методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании в растворе соли.

 

2 Нормативные ссылки

 

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия.

ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.

ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия.

 

3 Определения

 

В настоящем стандарте приняты термины и определения по ГОСТ 10060.0.

 

4 Средства испытания и вспомогательные устройства

 

4.1 Оборудование для изготовления, хранения и испытания бетонных образцов должно соответствовать требованиям ГОСТ 10180.

4.2 Морозильная камера, обеспечивающая достижение и поддержание температуры до минус (18±2) °С (второй метод) и до минус (50±5) °С (третий метод).

4.3 Технические весы с точностью измерения, соответствующей метрологической обеспеченности метода.

4.4 Хлористый натрий по ГОСТ 4233.

4.5 Вода по ГОСТ 23732.

4.6 Деревянные прокладки треугольного сечения высотой 50 мм.

4.7 Ванна для насыщения образцов 5%-ным водным раствором хлористого натрия.

4.8 Ванна для оттаивания образцов бетона, оборудованная устройством для поддержания температуры раствора хлористого натрия в пределах (18±2) °С.

4.9 Емкости для испытания образцов на морозостойкость длиной, шириной, высотой соответственно 90х90х110 и 120х120х140 мм, имеют толщину стенок (1,0±0,5) мм.

4.10 Сетчатый контейнер для размещения основных образцов.

4.11 Сетчатый стеллаж для размещения образцов в морозильной камере.

Примечание — Ванны, емкости и стеллажи изготавливают из коррозионно-стойкой (нержавеющей) стали или другого коррозионно-стойкого материала.

 

5 Порядок подготовки к проведению испытания

 

5.1 Бетонные образцы изготавливают и отбирают по 4.5-4.10 ГОСТ 10060.0.

5.2 Основные и контрольные образцы бетона перед испытанием насыщают 5%-ным водным раствором хлористого натрия при температуре (18±2) °С по 4.11 ГОСТ 10060.0.

5.3 Контрольные образцы через 2-4 ч после извлечения из раствора испытывают на сжатие по ГОСТ 10180, а для серии образцов бетона дорожного и аэродромного покрытия дополнительно определяют массу образцов.

Основные образцы после насыщения подвергают испытаниям на замораживание и оттаивание.

 

6 Порядок проведения испытаний

 

6.1 Испытание по второму методу

6.1.1 Условия загружения в морозильную камеру и замораживания образцов принимают по 6.2-6.5 ГОСТ 10060.1.

6.1.2 Раствор хлористого натрия в ванне для оттаивания меняют через каждые 100 циклов замораживания и оттаивания.

 

6.1.3 Основные образцы через 2-4 ч после проведения соответствующего числа циклов замораживания и оттаивания извлекают из ванны и испытывают на сжатие по ГОСТ 10180, а для серии образцов бетона дорожного и аэродромного покрытия дополнительно определяют массу основных образцов.

6.2 Испытание по третьему методу

6.2.1 Основные образцы, насыщенные 5%-ным водным раствором хлористого натрия, помещают в заполненную таким же раствором емкость для испытания образцов на морозостойкость. Образцы устанавливают на две деревянные прокладки, при этом расстояние между образцами и стенками емкости должно быть (10±2) мм, слой раствора над поверхностью образцов должен быть не менее 10 мм.

6.2.2 Число циклов замораживания и оттаивания принимают по таблице 3 ГОСТ 10060.0.

6.2.3 Раствор хлористого натрия в емкости для замораживания и оттаивания меняют через каждые 20 циклов.

6.2.4 Основные образцы помещают в морозильную камеру при температуре воздуха в ней не выше 10 °С в закрытых сверху емкостях так, чтобы расстояние между стенками емкостей и камеры было не менее 50 мм. После установления в закрытой камере температуры минус 10 °С температуру понижают в течение (2,5±0,5) ч до минус (50-55) °С и делают выдержку (2,5±0,5) ч. Далее температуру в камере повышают в течение (1,5±0,5) ч до минус 10 °С, и при этой температуре выгружают из нее емкости с образцами.

При замораживании кубов с ребром 70 мм время понижения и выдерживания температуры уменьшают на 1 ч.

6.2.5 Кубы с ребром 100 мм оттаивают в течение (2,5±0,5) ч, с ребром 70 мм — (1,5±0,5) ч в ванне с 5%-ным водным раствором хлористого натрия температурой (18±2) °С. При этом емкости погружают в ванну таким образом, чтобы каждая из них была окружена слоем раствора не менее 50 мм.

6.2.6 Основные образцы через 2-4 ч после извлечения из емкости испытывают на сжатие по ГОСТ 10180. Для бетона дорожного и аэродромного покрытия предварительно определяют массу образцов.

 

7 Правила обработки результатов испытаний

 

7.1 Марку бетона по морозостойкости принимают за соответствующую требуемой, если среднее значение прочности на сжатие основных образцов после установленных (таблица 3 ГОСТ 10060.0) для данной марки числа циклов переменного замораживания и оттаивания уменьшилось не более чем на 5 % по сравнению со средней прочностью на сжатие контрольных образцов.

Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий потеря массы основных образцов не должна превышать 3%.

7.2 Если среднее значение прочности бетона на сжатие основных образцов после промежуточных испытаний по сравнению со средним значением прочности бетона на сжатие серии контрольных образцов уменьшилось более чем на 5% или уменьшение среднего значения массы серии основных образцов бетонов дорожных и аэродромных покрытий превысило 3%, то испытания прекращают и в журнале испытаний делают запись, что бетон не соответствует требуемой марке по морозостойкости.

7.3 Среднюю прочность бетона серии контрольных и основных образцов определяют по ГОСТ 10180.

Уменьшение массы для бетонов дорожных и аэродромных покрытий определяют сравнением среднеарифметической массы серии основных образцов после промежуточных и итоговых испытаний со среднеарифметическим значением массы основных образцов до испытания.

 

 

Текст документа сверен по:

официальное издание

М.: Минстрой России, ГУП ЦПП, 1997

методы определения морозостойкости бетона, марка по водонепроницаемости, испытание f1 и f2

Бетон – востребованный строительный материал. Без него не сможет обойтись ни одно строительство. Но, как известно бетон обладает отличными показателями водонепроницаемости и морозостойкости. Первый показатель определяет способность материала противостоять влиянию влаги и не впитывать ее.

В данной статье можно узнать набор прочности бетона в зависимости от температуры.

Что же касается морозостойкости, то это способность бетона, находясь в водонасыщенном или насыщенном раствором соли состоянии не выдерживать большое количество замораживаний и оттаиваний. При этом у бетона отсутствует разрешение и снижение прочности. Перед тем как присвоить материалу эти качества, необходимо провести ряд опытов, которые мы и рассмотрим далее.

Методы испытаний

Согласно ГОСТ 10060 2012 вначале происходит подготовка сего оборудования и образцов. В качестве оснащения понадобятся следующие установки:

  1. Морозильная камера, благодаря которой удается достичь и поддерживать необходимый температурный режим (-18 градусов). Кроме этого, в морозильной камере неравномерность температурного поля в воздухе не должна быть больше 3 градусов.
  2. Ванна, в которой будет происходить насыщение образцов водой, температура которой 20 градусов.
  3. Емкость, в которой будет происходить оттаивание образцов. Эта тара должна быть оснащена устройством, поддерживающим необходимые показатели температуры воды.
  4. Подкладки из дерева с формой сечения – треугольник, высота которого 50 мм.
  5. Лабораторные весы, погрешность которых 1 г.
  6. Сетчатый контейнер, в котором будут располагаться основные образцы.
  7. Сетчатый стеллаж, в котором будут располагаться образцы в морозилке.
  8. Вода, в составе которой присутствуют растворимые соли не более 2000 мг/л.

Где происходит применение высокопрочного бетона, можно узнать прочитав данную статью.

На видео – Гост 10060 2012, методы определения морозостойкости бетонов:

Какие пропорции приготовления бетона можно узнать из данной статьи.

Подготовительные мероприятия предполагают изготовление бетона в формах, а после этого их насыщают водой.

Первый метод

Для проведения первого способа испытаний необходимо придерживаться следующего плана действий:
Образцы располагают в морозильной камере, причем расстояние между ними не должно быть меньше 20 мм. Включить камеру и снизить температурный режим. Началом опыта считают время, когда в камере будет присутствовать температура -16 градусов.Процесс испытания должен происходить с учетом режима, приведенного в таблице 1.

Какие пропорции и состав бетона для фундамента, можно узнать из данной статьи.

Таблица 1 – Режимы испытаний образцов

Размер образца, мм Режим испытаний
Замораживание Оттаивание
Время, ч, не менее Температура, °С Время, ч, не менее Температура, °С
100100100 2,5 Минус (18±2) 2±0,5 20±2
150 150150 3,5 3±0,5

После этого образцы нужно поместить в емкость для оттаивания. В ней должна находиться вода, температура которой составляет 20 градусов. Менять жидкость в ванной следует каждые 100 циклов. Главнее образцы после необходимого количества циклов замораживания и оттаивания достают из жидкости, обтирают влажной тканью и проводят испытания на сжатие. Те образцы, на поверхности которых образовались трещины или сколы, больше не поддаются испытаниям.

Какое время застывания бетона при температуре 5 градусов указано в описании статьи.

Второй метод

Если использовать второй способ, то процесс замораживания выполняется на воздухе. Непосредственно образцы насыщают хлоридом натрия. После этого они поддаются оттаиванию в растворе хлорида натрия.

Определение водонепроницаемости

Чтобы определить уровень водонепроницаемости бетона необходимо подготовить следующее оборудование:

  1. Установку любой конструкции, которая будет содержать 6 и более гнезд, в которые будут происходить крепление образцов, а также выполняться подача воды к нижней торцевой поверхности образцов, когда происходит повышение давления. Кроме этого, таим образом, можно наблюдать за состоянием верхней торцевой поверхности образцов.
  2. Формы в виде цилиндра, которые необходим для получения образцов бетона, у которых внутренний диаметр 150 мм, а высота 150, 100, 50 и 30 мм.

Важно знать методы испытания цемента ГОСТ 30108, которые предполагают некоторые особенности.

После этого осуществляется подготовка. Для этого необходимо изготовленные образцы подержать в камере нормального твердения при показателях температуры 20 градусов, а уровень относительной влажности воздуха должен быть не менее 95%. Перед тем как проводить исследования образцы должны находиться в помещении лаборатории на протяжении суток. Размер открытых торцевых поверхностей образцов из бетона должен быть не меньше 130 мм.

Состав бетона м400 на 1м3 таблица и другие технические данные указаны в описании.

Теперь можно переходить к проведению опытов. Для этих целей образцы в обойме монтируют в гнезда установки, в которой будут происходить испытания. После этого выполнить надежное крепление.

Давление жидкости необходимо повысить ступенями по 0,2 МПА на протяжении 1-5 минут. Кроме этого, на каждой ступени необходимо задержаться в течение времени, которое будет указано в таблице 2. Проводить опыты необходимо до того момента, пока на верхней торцевой поверхности испытуемого изделия возникнуть признаки фильтрации воды. Они будут заметны в виде капель или мокрого пятна.

Состав бетона м200 на 1м3 указан в статье.

Таблица 2 – Длительность выдержки образца в зависимости от его высоты

Высота образца, мм 150 100 50 30
Время выдержки на каждой ступени, ч 16 12 6 4

Уровень водонепроницаемости каждого изделия, которое подвергается испытаниям, оценивают максимальными показателями давления воды, при котором не происходило просачивание жидкости через образец.

Уровень водонепроницаемости серии изделий оценивают наибольшие показатели давления, при котором на 4 из 6 образцов не возникало просачивание жидкости. Марка бетона по уровню водонепроницаемости принимается по таблице 3.

Пропорция бетона м200 на 1 куб указан в статье.

Таблица 3 – Марка материала с учетом водонепроницаемости

Водонепроницаемость серии образцов, МПа 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Марка бетона по водонепроницаемости В2 В4 В6 В8 В10 В12

Итоговые показатели, полученные в ходе испытаний, необходимо записать в журнал. Кроме этого там стоит отметить следующие графики:

  • маркировка образцов;
  • возраст материала и дата испытаний;
  • уровень водонепроницаемости отдельных образцов и серии изделий.

Какие технические характеристики у бетона тяжелого класса в15 м200 указаны в статье.

Бетон относится к важным материалам в сфере строительства. Причина его такой высокой востребованности заключается в прекрасных технологических характеристиках, к которым можно отнести прочность, водонепроницаемость, надежность и морозостойкость.

Что из себя представляет бетон класса в15 и как он используется можно узнать из описания в статье.

Определение морозостойкости и водонепроницаемости должно происходить с учетом стандарта и только в лабораторных помещениях. На основании полученных результатов бетону назначается определенная марка и класс, например, 26633 2012 ГОСТ.

марка, определение, класс, таблица, требования и характеристики морозостойкого бетона

Одна из важных характеристик бетона, используемого для строительства в регионах с холодными зимами и температурными перепадами, – морозостойкость. Она определяет свойство материала выдерживать многократное замораживание и оттаивание.

Показателем морозостойкости бетона является марка, равная количеству циклов замораживания и оттаивания до возникновения видимых признаков разрушения, уменьшения прочности более чем на 5%, изменения физических характеристик.

Марка обозначается буквой F и числом, равным максимальному количеству циклов до состояния, обозначенного в нормативе.

Эта величина важна для смесей, применяемых при сооружении фундаментов, наружных стен, объектов гидротехнического назначения, опор мостов и других строительных конструкций ответственного назначения.

Классификация морозостойкости бетонов

Виды бетонных смесей по морозоустойчивости регламентируются ГОСТом 25192-2012. Помимо показателя F, морозостойкость могут определять следующие характеристики:

  • F1 – марка, установленная при исследовании материала, находящегося в водонасыщенном состоянии;
  • F2 – марка бетонных смесей, производимых для устройства покрытий дорог и аэродромов или эксплуатации в контакте с минерализованными водами, образцы для исследований насыщают 5% раствором NaCl.

Требования к морозостойкости бетона зависят от запланированной области его применения:

  • До F50. Это низкий уровень устойчивости к знакопеременным температурам. Такая смесь применяется для внутренних работ, в подготовительных строительных мероприятиях.
  • F50-F150. Этот материал со средним уровнем морозоустойчивости широко применяется в рядовом строительстве объектов, расположенных в регионах с умеренным, устойчивым климатом.
  • F150-F300. Такие бетоны востребованы при строительстве в регионах с холодным климатом.
  • Выше F300. Смеси с высокой стойкостью к температурным перепадам применяются для сооружения объектов специального назначения, а также сооружений, эксплуатируемых в тяжелых климатических условиях.

Прочность и показатель морозостойкости всех видов бетона находятся в прямой зависимости: чем выше прочность, тем больше морозоустойчивость материала.

Таблица зависимости класса прочности и морозостойкости бетона










Марка бетона

Класс прочности

Класс морозостойкости

Класс водонепроницаемости

100

В7,5

F50

W2

150

В10-В12,5

200

В15

F100

W4

250

В20

300

В22,5

F200

W6

350

В25

W8

400

В30

F300

W10

450-600

В35-В45

W8-W18

От каких факторов зависит морозостойкость бетона?

Основной параметр, влияющий на способность материала противостоять замораживанию и оттаиванию, – количество пор. Чем оно выше, тем большее количество воды проникает в бетонный элемент.

При отрицательных температурах вода меняет агрегатное состояние, превращаясь в лед с увеличением объема примерно на 10%. Поэтому с каждым циклом бетонная конструкция постепенно деформируется, утрачивая прочностные характеристики.

Вода, проникающая вглубь конструкции, разрушает не только сам бетон, но и вызывает коррозию стальной арматуры.

Способы определения морозостойкости бетона

Способы определения морозоустойчивости регламентирует ГОСТ 10060-2012. Методика актуальна при разработке новых рецептур и передовых технологий, контроле качества при купле-продаже. Для испытаний изготавливают образец кубовидной формы со сторонами 100-200 мм. Циклы замораживания и оттаивания осуществляются в диапазоне -18…+18°C. В соответствии с ГОСТом существует несколько вариантов вычисления этого показателя:

  • базовый многократный;
  • ускоренный многократный;
  • ускоренный однократный.

Если результаты ускоренных испытаний отличаются от результатов базовых, то эталонными считаются показатели базовых исследований.

Основные этапы базовых испытаний водонасыщенных образцов, проводимых в соответствии с ГОСТом:

  • Бетонные кубики насыщают водой и обтирают влажной тканью. Испытывают на сжатие.
  • Исследовательский материал помещают в морозильную камеру для замораживания. Выдерживают заданный режим.
  • Оттаивание производят в специальных ваннах.
  • После оттаивания с образцов щеткой удаляют отслаивающийся материал.
  • Кубики обтирают ветошью, определяют массу и исследуют на сжатие.
  • Обрабатывают результаты испытаний.

Пониженную морозостойкость материала можно определить и подручными методами. Конечно, результаты таких исследований не могут использоваться при составлении проектной документации.

  • Визуальный осмотр. О низкой устойчивости к знакопеременным температурам свидетельствует наличие трещин, бурых пятен, расслаивания, шелушения.
  • Определение водопоглощения. Если этот показатель равен 5-6%, то устойчивость к низким температурам будет пониженной.
  • Высушивание влагонасыщенного образца на солнце. Его растрескивание сигнализирует о пониженной морозостойкости.

Способы повышения морозостойкости

Повысить морозоустойчивость бетона можно несколькими способами:

  • Изолировать бетонный элемент от неблагоприятного внешнего воздействия с помощью обмазочных и окрасочных материалов, пропиток.
  • Использовать цемент более высоких марок. Чем прочнее вяжущее, тем выше морозоустойчивость готового бетонного элемента.
  • Получить плотную структуру материала путем тщательного уплотнения различными способами и создания благоприятных условий твердения бетонной смеси
  • Изготовить морозостойкий бетон можно путем введения в его состав специальных присадок.

Подробнее рассмотрим виды и принцип действия добавок:

  • Поверхностно-активные вещества. Обеспечивают образование плотной структуры.
  • Присадки, способствующие появлению шаровидных пор. Вода, проникшая в бетонную конструкцию, при замерзании выталкивается в эти пустоты, поэтому структура материала при изменении агрегатного состояния воды не повреждается.
  • Суперпластификаторы. Увеличивают плотность, повышают водонепроницаемость, а следовательно, показатели морозостойкости. 
  • Добавки, улучшающие водонепроницаемость бетонного элемента и его внутреннюю структуру. К ним относятся «Дегидрол», «Пенетрон Адмикс», «Кристалл».

Присадки для бетона с глиноземистым цементом обычно не применяются, поскольку они могут не улучшить, а снизить характеристики материала.

Экспериментальное определение морозостойкости автоклавного газобетона при различных уровнях влагонасыщения

  • 1.

    Абид М., Х.М. Хоу, W.Z. Чжэн, Р.Р. Хуссейн, Констр. Строить. Матер. 147 , 339 (2017)

    Статья

    Google Scholar

  • 2.

    р. Прикрыль, Шахтер. Депозиты. Res. Мир высоких технологий 1–4 , 1829 (2013)

    Google Scholar

  • 3.

    J. M. P. Q. Delgado, A. S. Guimarães, V. P. de Freitas, I. Antepara, V Kočí, R. Černý, Adv. Матер. Sci. Англ. 2016 , ID статьи 1280894 (2016)

  • 4.

    П. Лопес-Арсе, М. Тагнит-Хамму, Б. Менендес, Дж. Д. Мерц, А. Качи, Mater. Struct. 49 , 5097 (2016)

    Артикул

    Google Scholar

  • 5.

    M.A. Khanfour, A. El Refai, Constr. Строить. Матер. 145 , 135 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 6.

    J. Koci, J. Madera, M. Keppert, R. Cerny, Cold Reg. Sci. Technol. 135 , 1 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 7.

    ČSN 73 1322, Определение морозостойкости бетона (Чешское бюро стандартов, метрологии и испытаний, Прага, 2003)

  • 8.

    ASTM C666 / C666M-15, Стандартный метод испытаний для Устойчивость бетона к быстрому замерзанию и оттаиванию (ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015)

  • 9.

    M.J. Setzer, P. Heine, S. Kasparek, S. Palecki, R. Auberg, V. Feldrappe, E. Siebel, Mater. Struct. 37 , 743 (2004)

    Артикул

    Google Scholar

  • 10.

    ČSN 72 2609, Методы испытаний каменных блоков Специфические свойства керамических блоков (Чешское бюро стандартов, метрологии и испытаний, Прага, 2017)

  • 11.

    J. Brozovsky , Русс. J. Nondestruct. 50 , 607 (2014)

    Артикул

    Google Scholar

  • 12.

    EN 12371, Методы испытаний природного камня: Определение морозостойкости (Европейский комитет по стандартизации, 2010)

  • 13.

    EN 15304, Определение морозостойкости Устойчивость к оттаиванию автоклавного пенобетона (Европейский комитет по стандартизации, 2010)

  • 14.

    Н. Лодес, Э. Панова, Р. Беллопеде, Environ. Earth Sci. 76 , 328 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 15.

    B. Sena da Fonseca, A.P. Ferreira Pinto, S. Picarra, M.F. Монтемор, Матер. Des. 120 , 10 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 16.

    Г. Буманис, Л. Витола, Д. Баяре, Л. Дембовска, И. Пундиене, Ceram. Int. 43 , 5471 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 17.

    Н. Белаячи, Д. Ходжа, М. Слаймиа, Констр. Строить. Матер. 125 , 912 (2016)

    Артикул

    Google Scholar

  • 18.

    Д. Нагоцкене, Г. Гирскас, Г. Скрипкюнас, Констр. Строить. Матер. 135 , 37 (2017)

    Статья

    Google Scholar

  • 19.

    J.P. Ingham, Q.J. Eng. Геол. Hydrog. 38 , 387 (2005)

    Артикул

    Google Scholar

  • 20.

    Я. Кочи, В. Кочи, Й. Мадера, П. Ровнаникова, Р. Черны, W.I.T. Транс, англ. Sci. 68 , 267 (2010)

    Google Scholar

  • 21.

    Я. Мадера, В. Кочи, Я. Кочи, Я. Выборны, Р. Черны, W.I.T. Транс, англ. Sci. 68 , 291 (2010)

    Google Scholar

  • 22.

    Р. Черны, Комплексная система методов направленного проектирования и оценки функциональных свойств строительных материалов и ее применения (CTU Prague, Прага, 2013)

    Google Scholar

  • 23.

    ČSN 73 0540-3, Тепловая защита зданий Часть 3: Расчетные значения величин (Чешское бюро стандартов, метрологии и испытаний, Прага, 2005)

  • 24.

    ISO 15927-4, Гигротермические характеристики зданий Расчет и представление климатических данных Часть 4: Почасовые данные для оценки годового энергопотребления для отопления и охлаждения (Международная организация по стандартизации ISO, 2005)

  • 25.

    Р. Черны, Комплексная система методов для направленного проектирования и оценки функциональных свойств строительных материалов: оценка и синтез аналитических данных и построение системы (CTU Прага, Прага, 2010)

    Google Scholar

  • 26.

    J. Kruis, T. Koudelka, T. Krejčí, Math. Comput. Simul. 80 , 1578 (2010)

    Артикул

    Google Scholar

  • 27.

    Й. Мадера, Й. Кочи, В. Кочи, Й. Круис, Adv. Англ. Софтв. 113 , 47 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 28.

    M. Jerman, M. Keppert, J. Výborný, R. Černý, Constr. Строить. Матер. 41 , 352 (2013)

    Артикул

    Google Scholar

  • 29.

    З. Павлик, Р. Черны, Int. J. Thermophys. 33 , 1704 (2012)

    ADS
    Статья

    Google Scholar

  • 30.

    М. Кониорчик, Д. Беднарска, Micropor. Мезопор. Мат. 250 , 55 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 31.

    C. Wang, Y. Lai, M. Zhang, Appl. Therm. Англ. 124 , 1049 (2017)

    Артикул

    Google Scholar

  • 32.

    P.J. Tikalsky, J. Pospisil, W. MacDonald, Cem. Concr. Res. 34 , 889 (2004)

    Артикул

    Google Scholar

  • 33.

    C.S. Shon, D.G. Золлингер, A.E.R. Adv, Eng. Res. 29 , 359 (2016)

    Google Scholar

  • Сопротивление замораживанию и оттаиванию нормальных и высокопрочных бетонов, изготовленных из летучей золы и кварцевого дыма

    Это исследование основано на определении сопротивления замораживанию-оттаиванию воздухововлекающих и не содержащих воздух бетонов нормальной прочности (NC) и высокопрочный бетон (HSC), произведенный с использованием летучей золы и микрокремнезема в соответствии с масштабированием поверхности.Процедура позволяет нам измерить количество отложений на единицу площади поверхности из-за ряда четко определенных циклов замораживания и оттаивания в присутствии противообледенительной соли. Потеря веса, образование отложений на поверхности, поглощение влаги и внутреннее повреждение измеряли после 0 и после каждого 4-го цикла замораживания-оттаивания.
    Результаты испытаний показали, что сопротивление замораживанию-оттаиванию напрямую зависит от прочности бетона на сжатие. Пары кремнезема значительно снизили сопротивление бетона нормальной прочности против замораживания-оттаивания без пластификатора.Покрытие поверхности кварцевого бетона без примесей было на 22% выше, чем у эталонного нормального бетона.

    1. Введение

    Бетон — один из наиболее широко используемых строительных материалов для различных конструкций, таких как здания, дома, плотины, дороги и мосты. Характеристики бетона обычно зависят от конструкции смеси, свойств материала в смеси, условий отверждения и условий окружающей среды в течение срока службы конструкции. Важнейшей проблемой прочности бетона в условиях холодного климата является эффект замораживания-оттаивания.В частности, дамбы, поверхности настила мостов и бетонные дорожные покрытия с широко открытыми поверхностями подвержены риску заморозков в холодном климате. Это условие может вызвать замерзание воды внутри капиллярной пористой структуры бетона с 9% -ным объемным расширением. Растрескивание и отслаивание бетона являются наиболее частыми повреждениями, вызванными расширением матрицы цементного теста под действием циклов замораживания-оттаивания [1].

    Было предложено несколько теорий для объяснения этого типа повреждений, таких как гидравлическое давление [2], осмотическое давление [3] и модель микроледяной линзы [4], которые являются наиболее важными.Ущерб от мороза в основном изучается в лабораторных условиях с помощью ускоренных циклов замораживания-оттаивания. Степень повреждения, вызванного повторяющимися циклами замораживания-оттаивания, варьируется от скалывания поверхности до полного разрушения по мере образования слоев льда, начиная с открытой поверхности бетона и простираясь внутрь под поверхностью. Тем не менее, повреждение из-за воздействия мороза может быть уменьшено либо за счет уменьшения объема капиллярных пор в бетоне, используя более низкое соотношение воды и цемента, либо путем применения подходящей добавки [5].Jin et al. [6] пришли к выводу, что фрактальная размерность распределения воздушных пустот по размеру имеет более значительное влияние на сопротивление замораживанию-оттаиванию бетона, чем расстояние между воздушными пустотами. Воздушные пустоты в бетоне можно уменьшить, используя мелкодисперсные пуццолановые добавки, такие как микрокремнезем, летучая зола и измельченный гранулированный доменный шлак. Меньший размер капиллярных пор в бетоне, содержащем микрокремнезем, снижает общее количество замерзающей воды. Однако количество углерода, содержащегося в микрокремнеземе и летучей золе, может вызвать проблемы со стабилизацией воздушных пустот для бетона с воздухововлекающими добавками [7].Исследователи исследовали морозостойкость бетонов, содержащих разную долю кремнезема по массе цемента. Результаты этих исследований показали, что используемые бетоны на основе кварцевого стекла имеют более высокую морозостойкость, чем традиционные бетонные смеси. Также водоцементное соотношение смесей от 0,35 до 0,45 оказывает положительное влияние на образование накипи на поверхности образцов, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания [8–10].

    Летучая зола — еще одна широко используемая минеральная добавка для бетона. Тем не менее, эта добавка может оказывать отрицательное воздействие на затвердевшие бетоны с воздухововлекающими добавками при воздействии замораживания-оттаивания [11–13], как это происходит с дымом кремнезема.В качестве основного качественного параметра летучей золы, определяющего морозостойкость бетона с минеральной добавкой, указано количество потерь при прокаливании. Исследователи изучали влияние потерь на возгорание и содержание летучей золы на снижение прочности после замораживания и оттаивания. Полученные результаты однозначно подтверждают отрицательное влияние высоких потерь на возгорание в золе на морозостойкость бетона с их добавкой [14]. Некоторые исследователи также доказали, что летучая зола не сильно влияет на устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию [15, 16].Кроме того, холодные погодные условия ограничивают процентное содержание летучей золы, которая может использоваться в бетоне из-за потенциального замедления схватывания и медленного развития прочности, особенно при воздействии высоких уровней противообледенительных солей [17, 18]. Целью данного исследования является определение влияния летучей золы и микрокремнезема на морозостойкость бетонов различной прочности и содержания воздуха. Капиллярное отсасывание антиобледенительного раствора и метод замораживания-оттаивания (CDF) (тест) используются для определения поверхностного отложения образцов [5].

    2. Материалы и методы
    2.1. Материалы

    Сырье бетонных смесей поступало из разных источников. Цемент типа CEM I 42.5R был получен на цементном заводе CIMSA в Эскишехире (Турция) в соответствии с нормами по цементу TS EN 197-1 [19]. Летучая зола и микрокремнезем использовались в качестве минерального материала для дополнительного вяжущего материала. Летучая зола, использованная в данном исследовании, поступала с Ятаганской ТЭЦ в районе Мугла. Использование летучей золы в бетоне делает его менее проницаемым, чем обычный бетон.Еще одна минеральная добавка кремнеземная пыль была получена на заводе ETI Electrometallurgy в Анталии. Пары кремнезема — это промышленные отходы, которые можно использовать в качестве минеральной добавки для производства высококачественного бетона. Средняя дисперсность микрокремнезема (~ 200000 см 2 / г) примерно в 100 раз выше, чем у обычного портландцемента. Эта более высокая крупность помогает заполнить микропоры в затвердевшем бетоне. Это делает бетон непроницаемым, но мы знаем, что микрокремнезем увеличивает пластическую усадку и потребность бетона в воде.Пластическая усадка вызывает микротрещины и снижает долговечность [20]. Химический состав этих связующих приведен в Таблице 1.


    CaO


    Основные оксиды (%) CEM I 42.5R Летучая зола Дым кремнезема
    SiO 2 19,96 51,07 92,20
    Al 2 O 3 5.03 22,65 0,65
    Fe 2 O 3 2,88 5,83 0,34
    CaO 63,28

    63260

    63.60

    63.60 2,48 0,38
    K 2 O 0,80 2,40 0,70
    Na 2 O 0,27 80 0,31
    SO 3 2,79 1,69 1,05
    Класс 0,005 0,003
    0,95

    Заполнитель — это сыпучий материал, такой как песок, гравий, щебень, доменный шлак и легкий вес, которые обычно занимают от 60 до 75% объема бетона.В данном исследовании щебень был поставлен бетонным заводом Cimsa в регионе Эскишехир, Турция. Агрегатные свойства существенно влияют на удобоукладываемость пластичного бетона, а также на долговечность, прочность, термические свойства и плотность затвердевшего бетона. По этой причине для адекватной градации бетонных смесей использовались три типа заполнителей (0–5, 5–15 и 15–22 мм). Воздухововлекающий агент и суперпластификатор, используемые в бетонных смесях, были получены от SIKA Turkey под названиями Sika AER и Sikament RCM 310 соответственно.Бетонные смеси изготавливались на водопроводной воде Eskisehir.

    2.2. Метод

    Были изготовлены образцы бетона: нормальный бетон (NC), высокопрочный бетон (HSC), дымокремнеземный бетон (SFC) и бетон из летучей золы (FAC). Кроме того, эти бетоны были произведены с воздухововлекающими добавками, чтобы определить влияние воздухововлекающих средств на эффект замораживания-оттаивания. Перед бетонным смешанным дизайном градация и физические свойства заполнителей определяются с помощью ситового анализа, испытаний на удельный вес и водопоглощение.Были использованы микрокремнезем и летучая зола с заменой цемента в минерально-бетонных смесях 15% по весу. Использование микрокремнезема более 15% может увеличить потребность бетонной смеси в воде. По этой причине оптимальное соотношение минеральных добавок было выбрано 15%. Состав смеси безвоздушных бетонов можно увидеть в Таблице 2. Суперпластификатор используется только в смеси HSC для 1,5% от веса цемента. Воздухововлекающий агент использовали в качестве 0,15% от веса цемента в образцах воздухововлекающего бетона.


    Тип бетона Цемент (кг) Вода (кг) с Агрегат (кг) Летучая зола (кг) Пары кремнезема (кг)

    NC 358 165 0,46
    HSC 407 122 0.30 1977 102
    SFC 358 165 0,46 1897 53,7
    53,7

    Морозостойкость образцов бетона, определенная в соответствии с методом капиллярного всасывания, внутренних повреждений и замораживания-оттаивания (CIF) (испытание).Тест CIF основан на тесте CDF, в котором были определены точные данные для масштабирования, которые дополняют этот тест [21, 22]. В этом методе высокая скорость замораживания более выражена при внутреннем повреждении, чем при масштабировании, и при масштабном повреждении; низкая скорость замораживания более разрушительна по сравнению с высокой скоростью замораживания [23]. Процедура испытания состоит из трех этапов: сухое хранение, предварительное насыщение капиллярным отсасыванием и циклы замораживания-оттаивания. Процедура испытания начинается сразу после периода отверждения [5].Для теста требуется четыре куба диаметром 150 мм. В течение первых суток после отливки кубики хранят в формах и защищают от высыхания полиэтиленовым листом. Через 24 ч кубики вынимают из форм и помещают в водяную баню с температурой () ° C. По истечении периода отверждения образцы должны быть запечатаны на их боковых поверхностях. Герметизация алюминиевой фольгой с бутилкаучуком; бутилкаучук плотно наклеивается на боковые поверхности с нахлестом 20 мм. Необходимо обеспечить прочное соединение.

    После сухого хранения образцы помещают в контейнеры для испытаний на распорки высотой 5 или 10 мм так, чтобы испытуемая поверхность находилась внизу. Тестирование замораживания-оттаивания — это циклическая атака. Образцы подвергаются циклу замораживания-оттаивания в термостате с контролируемой температурой (рис. 1).

    Температура охлаждающей и нагревательной бани регулируется с помощью соответствующего устройства. Для этого используется автоматическая машина Schleibinger CDF / CIF для испытаний на замораживание-оттаивание, чтобы применять соответствующие температурные циклы.Типичное изменение температуры 12-часового цикла замораживания-оттаивания можно увидеть на Рисунке 2. Температурный цикл отслеживается в контрольной точке. Допускается постоянный временной сдвиг между тестовыми контейнерами. Параметры повреждения измеряются при температуре выше 15 ° C (заштрихованная область на рисунке 2). Машина производит замораживание и оттаивание в течение 14 дней (28 циклов). Ультразвуковая водяная баня используется для получения герметичного материала с поверхности бетонных образцов, которые подвергаются циклам замораживания-оттаивания.

    Механические свойства образцов бетона определяют с помощью прибора для испытания на одноосное сострадание на образцах кубической формы 150 мм. Поверхностная твердость бетонных образцов определяется с помощью испытательной установки Schmidt Hammer. Качество образцов затвердевшего бетона также контролируется с помощью ультразвуковой импульсной испытательной машины. Этот тест может дать представление о жесткости, компактности и внутреннем повреждении материала из-за передачи ультразвуковых волн внутри твердого материала.

    3. Экспериментальное исследование
    3.1. Испытание на прочность при сжатии

    Прочность на сжатие является основным важным свойством для определения качества бетона. Прочностная способность бетона в основном зависит от свойств ингредиентов смеси, водоцементного отношения, пористости и условий твердения. Изготовленные как воздухововлекающие, так и не воздухововлекающие смеси бетонные смеси высокой и нормальной прочности были подвергнуты испытанию на прочность при сжатии в возрасте 3, 7 и 28 дней.Результаты испытаний на прочность на сжатие представлены на рисунке 3.

    Результаты испытаний на прочность в раннем возрасте за 3 дня показали, что образец HSC достиг значения прочности на сжатие 69 МПа с эффектом более низкого водоцементного отношения (0,3), более высокого цемента и Дозировка микрокремнезема с пластификатором в смеси. Показатель прочности за 28 суток с воздухововлекающим агентом HSC снизился со 120 МПа до 88,90 МПа. На значения серийной прочности бетона NC, SFC и FAC также влияет воздухововлечение внутри бетона.Значения прочности использованных образцов кварцевого порошка без пластификатора ниже, чем у образцов FAC, использованных в летучей золе. Несмотря на это, при использовании большого количества микрокремнезема смесь HSC с более низким водоцементным соотношением и пластификатором (Таблица 2) показала наивысшую прочность на сжатие. Эта разница вызвана поглощением воды из свежей бетонной смеси более мелкими частицами микрокремнезема в использованной смеси SFC, не являющейся пластифицирующим агентом. Снижение прочности можно объяснить снижением удобоукладываемости и неправильным уплотнением свежей смеси SFC с более высокой пористостью.Однако сферические частицы летучей золы повысили удобоукладываемость и компактность образцов FAC без какого-либо пластификатора.

    3.2. Испытание молотком Шмидта

    Испытание молотком Шмидта включает в себя удар по бетону на месте с помощью штифта с пружинным приводом с определенной энергией, после чего измеряется отскок. Отскок зависит от твердости поверхности бетона и измеряется испытательным оборудованием. Ссылаясь на некоторые таблицы преобразования, результат испытания на отскок можно использовать для определения прочности бетона на сжатие.Результаты испытаний образцов бетона молотком Шмидта приведены на рисунке 4.

    Согласно результатам испытаний твердость поверхности образцов бетона увеличивалась по мере старения образцов. Числа отскока показали такое же поведение по сравнению с результатами испытаний на прочность на сжатие. Образцы HSC достигли 47 подборов за 28 дней. Однако при использовании воздухововлекающего агента в бетоне для каждой смеси наблюдалось небольшое снижение. Самые низкие значения были получены для смесей SFC в раннем возрасте.

    3.3. Ультразвуковой тест на скорость импульса

    Ультразвуковые методы обычно используются для анализа пористой структуры и механической прочности бетона, а также для обнаружения внутренних дефектов (пустот, трещин, расслоений и т. Д.) [24]. Механическое поведение и определение внутренних повреждений после испытания на замораживание-оттаивание были определены с помощью этой процедуры испытания. Результаты испытаний образцов бетона перед испытанием на замораживание-оттаивание можно увидеть на Рисунке 5. Результаты испытаний показали, что SF более эффективен для смеси HSC с более низким соотношением в / ц и пластификатором.Хорошо известно, что микрокремнезем начинает способствовать развитию прочности уже через 3 дня после смешивания, тогда как летучей золе требуется более 14–150 дней, чтобы внести какой-либо значительный вклад в развитие прочности [25]. Однако смесь SFC не содержит пластификатора. Таким образом, неправильное уплотнение и захваченный воздух вызвали увеличение пористости с уменьшением значений скорости ультразвукового импульса для этого типа образца. Воздухововлечение во всех образцах бетона влияет на снижение скорости ультразвуковых импульсов.Этот факт зависит от повышенного содержания воздуха в этих смесях, что также привело к увеличению пористости.

    3.4. Тесты на замораживание и оттаивание

    Измерения выполняются в начале теста на замораживание-оттаивание (0 циклов замораживания-оттаивания) и после каждого 4-го или, по крайней мере, каждого 6-го цикла замораживания-оттаивания и дополнительно в соответствии с согласованным критерием. Масштабирование поверхности, поглощение влаги и внутренние повреждения следует определять в соответствии с процедурой испытания. Каждые 4 цикла образцы подвергаются воздействию ультразвуковой ванны для удаления неплотно приставшего окалины с испытательной поверхности.Раствор ванны также фильтруется фильтровальной бумагой для сбора отложений. После определения окалины на поверхности образец для испытаний кладут на стальную пластину для сбора дополнительного окалины. В этом методе также учитываются свойства поглощения влаги и внутренних повреждений [22]. Последовательность шагов теста показана на рисунке 6.

    3.4.1. Результаты масштабирования поверхности

    Раствор, содержащий накипь, фильтруют. Масса фильтра, содержащего высушенный накипь, определяется равной 0.Точность 01 г. Масса пустого фильтра определяется перед фильтрацией с той же точностью. Затем определяется масса материала с отложениями: Общее количество материала с отложениями, относящееся к испытательной поверхности после th цикла, должно быть вычислено для каждого интервала измерения и каждого образца: где — общая масса материала с отложениями, относящегося к испытательной поверхности после каждый интервал измерения, г / м 2 . — масса измеряемого материала на каждом интервале измерения в граммах с точностью до 0.01 г. — площадь испытательной поверхности, м 2 . Он рассчитывается исходя из линейных размеров.

    Отложения с поверхности образца после 28 циклов замораживания-оттаивания в 3% растворе NaCl для различных типов бетонов можно увидеть на Рисунке 7. Согласно результатам испытаний CDF, наименьшее образование накипи на поверхности было получено на образце HSC. Этот результат можно объяснить более высокой прочностью на сжатие, более низким соотношением вода / цемент и содержанием микрокремнезема с пластификатором.Хорошо известно, что бетон содержит различные типы пустот. Повреждение от замораживания-оттаивания происходит при замерзании воды внутри капиллярных пор бетона. Вода внутри пор геля не оказывает существенного влияния на это повреждение, поскольку вода в порах геля может замерзнуть при температуре ниже -75 ° C. Капиллярные поры в смеси HSC заполнены очень мелкими частицами микрокремнезема, поэтому диаметр и количество капиллярных пор уменьшаются. Несмотря на это, смесь SFC с более высоким водоцементным соотношением и без пластификатора вызвала снижение морозостойкости.Это явление может зависеть от увеличения пористости образцов под действием снижения обрабатываемости.

    Образец нормального бетона, использованный в зольной пыли, показал лучшие характеристики, чем другие обычные бетонные смеси. Влияние летучей золы на морозостойкость бетона было изучено Michta. Для достижения устойчивости бетона из золы-уноса к солям, стойкости к замерзанию и борьбе с обледенением, необходимо не только воздухововлечение, но и соответствующее минимальное значение воды / связующего = 0,38. Однако бетоны с w / b = 0.45 показали отсутствие морозостойкости с помощью антиобледенения [14]. В соответствии с рисунком 7 у использованной летучей золы (FAC) безвоздушные и воздухововлекающие результаты масштабирования поверхности образцов бетона ниже, чем у обычных образцов бетона, на 12% и 12,5%, соответственно. Отношение вода / связующее в приготовленной смеси FAC составляло 0,40 и показало аналогичные результаты масштабирования с упомянутым исследованием.

    Пустые воздушные пустоты, образованные воздухововлекающей добавкой, служат резервуаром для воды, чтобы выйти из нее при замерзании, тем самым снижая разрушающие напряжения [7].Благоприятный эффект воздухововлечения в образце NC можно ясно увидеть на рисунке 8. Воздухововлекающий агент уменьшил образование отложений на поверхности смесей NC, FAC и SFC на 15, 16 и 11% соответственно.

    (a) До
    (b) После
    (a) До
    (b) После

    3.4.2. Результаты поглощения влаги

    После удаления отслоившегося материала с испытательной поверхности образцы помещают вертикально на впитывающую поверхность (лабораторное полотенце), чтобы вода стекала с испытательной поверхности.Относительное увеличение массы каждого образца после th цикла рассчитывается следующим образом: где — поглощение влаги массой каждого образца после th цикла, и — масса всего взвешенного материала в каждом интервале измерения, в граммах с точностью до 0,01 г. — контрольная масса каждого образца без герметизирующей массы после предварительного хранения, в граммах. — масса каждого образца, включая уплотнительную массу, до начала повторного насыщения, в граммах. — масса каждого образца в каждом интервале, г.

    Результаты поглощения влаги приведены на Рисунке 9.Результаты испытаний показали поведение, аналогичное результатам испытаний на масштабирование поверхности. Увеличение капиллярных пор вызвало увеличение значений влагопоглощения образцов SFC. Этот эффект можно объяснить отсутствием адекватного уплотнения смесей SFC без пластификатора. Уменьшенная пористость HSC с более низким соотношением вода / цемент и микрокремнезем привели к снижению поглощения влаги этими образцами.

    3.4.3. Внутреннее повреждение

    Внутреннее повреждение — это ухудшение внутренней структуры бетона, которое приводит к изменению свойств бетона.Внутреннее повреждение бетонных образцов определяли по методике RILEM TC 176 [22]. Динамический модуль упругости был рассчитан в соответствии с определением времени прохождения ультразвуком. Как определено в методе CIF, критерий повреждения ниже уровня 80%. Система измерения времени прохождения ультразвука на образце бетона показана на рисунке 10.

    Результаты относительного динамического модуля упругости () после 28 циклов приведены на рисунке 11. Согласно критерию повреждения все типы бетона, кроме SFC, находятся выше. критерий повреждения.Такое поведение произошло из-за неправильного уплотнения SFC из-за повышенной потребности в воде. Однако самые высокие значения получены на образце HSC. Воздухововлечение в бетон увеличивало стойкость бетона к действию замораживания-оттаивания. Тем не менее, за счет снижения соотношения вода / цемент ниже 0,35 с уменьшением количества замерзающей воды должна быть гарантирована более высокая морозостойкость, предполагая, что проблемы несовместимости между цементом и суперпластификатором предотвращены [26].

    4. Выводы

    Это исследование проводится с целью определения влияния водоцементного отношения и воздухововлечения на бетоны различной прочности, полученные с использованием летучей золы и микрокремнезема. По результатам испытаний можно сделать следующие выводы: (i) Воздухововлечение в бетон снижает прочность на сжатие для всех типов бетона. Но это повысило удобоукладываемость и устойчивость к замораживанию-оттаиванию. (Ii) Поверхность высокопрочного бетона не разрушается как в бетоне с воздухововлекающими, так и с воздухововлекающими добавками.Было обнаружено, что масштабирование поверхности HSC было в 4,24 раза ниже, чем NC. Такое поведение можно объяснить более высокой прочностью на сжатие при более низком соотношении вода / цемент (0,30) и надлежащим уплотнением пластификатором. (Iii) Поверхность бетона из дымчатого кремнезема была сильно повреждена, чем другие типы бетона. Этот факт зависит от пониженной обрабатываемости и надлежащего уплотнения образца SFC с повышенной капиллярной пористостью. (Iv) Летучая зола показала лучшие характеристики, чем микрокремнезем, для бетонных смесей без пластификатора при 0.Соотношение вода / связующее 40. (v) Важно уменьшить капиллярные поры в композите, чтобы улучшить сопротивление замораживанию-оттаиванию бетонов.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

    Благодарность

    Авторы выражают признательность за лабораторную помощь факультету гражданского строительства Университета Анадолу.

    Число морозостойкости для оценки морозостойкости неавтоклавных пенобетонов, содержащих измельченный доменный шлак и микрокремнезем. , а неавтоклавный газобетон (NAAC), обладающий отличными изоляционными свойствами, обычно используется в зданиях, расположенных в холодных регионах, таких как Нур-Султан в Казахстане, второй самой холодной столице в мире, потому что он может способствовать большой сохранение энергии.Однако, когда переменный ток напрямую подвергается повторяющимся циклам замораживания и оттаивания (F-T), его сопротивление F-T может иметь решающее значение из-за более низкой плотности и устойчивости переменного тока к образованию накипи. Более того, оценка сопротивления переменного тока FT на основе коэффициента долговечности (DF), рассчитанного с использованием относительного динамического модуля упругости, может переоценить морозостойкость переменного тока из-за миллионов равномерно распределенных воздушных пустот, несмотря на его слабую сопротивление масштабированию. В настоящем исследовании сопротивление FT смесей NAAC с различными бинарными или тройными комбинациями измельченного гранулированного доменного шлака (GGBFS) и микрокремнезема оценивалось в основном с использованием стандартного метода испытаний ASTM C 1262 / C1262M-16 для оценки замерзания. -Thaw долговечность монолитных сегментных подпорных стенок и связанных с ними бетонных элементов.Критические параметры, влияющие на характеристики сопротивления FT смеси NAAC, такие как прочность на сжатие, плотность, водопоглощение, соотношение воздух / пустоты (VR), влагопоглощение, коэффициент долговечности (DF), потеря веса (W

    потеря ), степень насыщения (S d ) и остаточной прочности (S res ). На основании определенных значений параметров было разработано число морозостойкости (FRN) для оценки устойчивости смеси NAAC к F-T. Результаты испытаний показали, что все смеси NAAC имели хорошую устойчивость к F-T, когда их оценивали с помощью DF.Бинарные смеси NAAC обычно показывают более высокие потери S d и W и более низкие DF и S res , ​​чем у тройных смесей NAAC. Было установлено, что S d является ключевым фактором устойчивости смесей NAAC к F-T. Наконец, разработанный FRN может быть подходящим инструментом для оценки устойчивости смеси NAAC к F-T.

    Ключевые слова: показатель морозостойкости , морозостойкость, неавтоклавный газобетон, доменный гранулированный измельченный шлак, микрокремнезем, степень насыщения

    1.Введение

    Газобетон (AC) возник в Европе как один из широко используемых типов легкого бетона (LWC). Как правило, AC изготавливается из цемента, материалов с высоким содержанием кремнезема, воды, мелких заполнителей и алюминиевого порошка [1]. Алюминиевый порошок вступает в реакцию со щелочами в цементе, а затем образует миллионы равномерно распределенных и однородных мелких пузырьков воздуха в бетонной матрице, необходимых для образования пористой структуры [2]. Как и любой LWC, AC, благодаря уникальной высокопористой структуре, обладает лучшим звукопоглощением, вызванным преобразованной звуковой энергией, переносимой по воздуху, в мельчайших каналах бетона [3,4,5].Более того, высокие пористые характеристики переменного тока придают ему отличные изоляционные свойства, способствуя снижению энергопотребления, связанного с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), подходящими для тяжелых условий окружающей среды [6,7,8]. Однако высокая просодия переменного тока также приводит к снижению плотности и низкой прочности на сжатие и изгиб по сравнению с обычным бетоном. Чтобы преодолеть эти недостатки и получить хорошее количество пор и равномерно распределенные поры, требуется отверждение в автоклаве под высоким давлением и температурой [9].

    Несмотря на свои прекрасные изоляционные свойства, сопротивление замораживанию и оттаиванию (F-T) переменного тока, по-видимому, является одним из наиболее фундаментальных и новых свойств переменного тока при прямом воздействии внешней среды [10]. Из-за высокой пористости AC, значительное количество замораживаемой воды, существующей в пористой структуре (капиллярные и захваченные поры), контактирующих с поверхностью AC, можно легко заморозить и оттаять. Повторяющиеся циклы F-T ответственны за постоянное и разрушительное внутреннее давление, которое вызывает микротрещины в бетоне и приводит к образованию накипи и растрескиванию [11,12].Таким образом, очевидно, что критическим параметром, влияющим на сопротивление F-T переменного тока, является степень влагонасыщения, то есть количество влаги (абсорбированная свободная вода), присутствующая внутри или на поверхности бетонной конструкции. Кроме того, важно уменьшить количество капиллярных пор в бетонной смеси, через которые выходит значительное количество замерзающей воды.

    Кроме того, коэффициент долговечности (DF), рассчитываемый на основе относительного динамического модуля упругости образца, часто используется для оценки сопротивления бетона F-T.Однако DF может переоценить морозостойкость переменного тока из-за миллионов равномерно распределенных воздушных пустот внутри кондиционера [12]. Например, несмотря на хороший DF в AC, AC иногда страдает большой потерей веса из-за своей слабой поверхности. Следовательно, необходимо разработать соответствующий инструмент для учета всех параметров, влияющих на сопротивление F-T переменного тока.

    Между тем, дополнительные вяжущие материалы (SCM), такие как измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS), микрокремнезем (MS), называемый микрокремнеземом, и летучая зола (FA), часто добавляются в бетон для улучшения некоторых физические свойства и прочность бетона в агрессивных средах [13,14].Например, было хорошо установлено, что GGBFS, несмотря на его относительно низкую скорость реакции, весьма полезен для производства бетона с низкой проницаемостью и вызывает значительно улучшенную долговременную прочность на старение за счет преобразования гидроксида кальция (CH) в гидрат силиката кальция ( CSH). GGBFS также увеличивает физическую и химическую стойкость бетона за счет уменьшения количества капиллярных пор и потенциала проникновения, миграции и концентрации ионов [15,16]. Однако до сих пор существуют разногласия по поводу использования GGBFS в бетоне, подвергнутом циклам F-T.Например, холодные погодные условия ограничивают процент GGBFS, который может использоваться в бетоне из-за потенциального замедления схватывания и медленного развития прочности в зависимости от содержания щелочи в бетонной системе [17,18].

    Кроме того, MS может вызывать плотную упаковку материалов, уменьшать просачивание и уменьшать размер пор, а также создавать больше центров зародышеобразования для ускорения реакций гидратации из-за значительного количества активного диоксида кремния и высокой удельной площади поверхности (типичный размер 0.1–0,2 мкм) [13,19,20]. Меньший размер капиллярных пор в бетоне, содержащем MS, уменьшает общее количество замерзающей воды, что впоследствии приводит к отличной стойкости в циклах F-T. Если GGBFS и MS используются вместе в AC, они могут дать некоторые синергетические эффекты. Это привело бы к увеличению плотности, улучшению структуры пор и снижению проницаемости, чтобы сделать бетон менее восприимчивым к циклам F-T наряду с соответствующим содержанием воздуха.

    С точки зрения устойчивости GGBFS и MS представляют собой промышленные побочные продукты, полученные в результате закалки жидкого железного шлака из доменной печи и металлического кремния (ферросилиций), полученного в погружных электродуговых печах, соответственно.Оба побочных продукта повторно обрабатываются, а затем обычно используются в бетоне для улучшения физических, химических, механических характеристик и долговечности за счет двух основных механизмов, таких как пуццолановая реакция и эффект микронаполнителя. Примечательно, что как GGBFS, так и MS производятся в Караганде, Казахстан, и используются в бетоне промышленных и жилых зданий. Более того, как указывалось ранее, отверждение в автоклаве обычно используется для переменного тока, но оно неэкономично и дорого обходится окружающей среде из-за его работы при высоком давлении и температуре.Предыдущая работа авторов [21,22] показала, что 28-дневная прочность на сжатие, пористость и теплопроводность полностью затвердевшего неавтоклавного пенобетона (NAAC) не сильно отличается от таковых для автоклавного переменного тока. Поэтому для разработки устойчивой и прочной смеси NAAC с хорошим сопротивлением F-T и сохранением тепловой энергии GGBFS и MS были выбраны в качестве основных материалов для литья смесей NAAC в этом исследовании.

    В этом исследовании смеси NAAC с тройной системой цементных смесей с различными пропорциями портландцемента, GGBFS и MS при фиксированном количестве извести и алюминиевой пудры были исследованы на основе обширных лабораторных экспериментов, связанных с устойчивостью к F-T.Несмотря на то, что было проведено большое количество исследований, связанных с характеристиками долговечности газобетона, к сожалению, на сегодняшний день существует мало исследований и недостаточно данных, которые обсуждают и исследуют характеристики F-T и критические параметры, влияющие на сопротивление F-T переменного тока. Примечательно, что отсутствуют данные для оценки устойчивости NAAC к F-T. Следовательно, сопротивление F-T NAAC оценивалось с точки зрения прочности на сжатие, плотности в сухом состоянии, водопоглощения, соотношения воздух-пустоты, поглощения влаги и сопротивления F-T, включая коэффициент долговечности, степень влагонасыщения, потерю веса и остаточную прочность.На основании этих результатов испытаний было разработано число морозостойкости (FRN) для оценки устойчивости смеси NAAC к F-T.

    4. Обсуждение и морозостойкость №

    4.1. Факторы, влияющие на характеристики сопротивления F-T смесей NAAC

    В холодном климате воздействие мороза является значительной причиной повреждения бетона, если не приняты надлежащие меры предосторожности. Морозостойкость бетона подразделяется на два типа: (1) внутреннее морозное воздействие, вызванное замерзанием влаги внутри бетона, и (2) образование накипи на поверхности, вызванное замерзанием воды при контакте с поверхностью.Оба типа атак зависят от количества влаги внутри или на поверхности бетона. Влага в бетоне, связанная с морозом, представляет собой свободную воду в капиллярах и захваченных пустотах. Пористость капилляров можно увеличить, увеличивая в / ц. Увеличение объема пор в таких непрерывно соединенных поровых системах приводит к увеличению каналов для потока воды, что приводит к увеличению проницаемости, что позволяет большему количеству воды внутри бетона образовывать лед [33]. Следовательно, восприимчивость к морозу в значительной степени контролируется количеством капиллярных пустот и захваченных пустот, которые связаны со степенью насыщения (S d ).S d определяется как часть системы воздушных пустот, заполненная водой. Это означает, что чем выше S d , ​​тем быстрее начинается повреждение F-T.

    иллюстрирует DF, потерю веса (W потеря ) и остаточную прочность (S res ) по сравнению с S d после 300 циклов F-T. Как и ожидалось, обычная смесь C-0GGBFS-MS имеет 2-й самый низкий DF 91,7%, самые высокие потери W 2,91% и самые низкие S res 32,2% при максимальном S d из 44.05%. Несмотря на небольшое изменение, тройные смеси NAAC обычно показывают более низкие потери S d и W и более высокие DF и S res , ​​чем у бинарных смесей NAAC. Например, тройная смесь C-10GGBFS-5MS имеет S d 42,0%, потери W 1,46%, DF 96,0% и S res 44,7%, тогда как бинарная смесь C-0GGBFS- 5MS имеет S d 44,0%, потери W 1,53%, DF 90,4% и S res 41,1%. Повторяющиеся циклы F-T способствуют разрушению внутренней структуры смеси NAAC и приводят к увеличению пористости и снижению прочности сцепления между гидратированным цементным тестом и заполнителем.В конечном итоге это вызывает увеличение S d [35,36]. Следует отметить, что чем выше S d , ​​тем быстрее начинается повреждение F-T, что приводит к увеличению потерь W и уменьшению S res .

    Взаимосвязь между коэффициентом долговечности, потерей веса, остаточной прочностью и степенью насыщения смесей NAAC при 300 циклах F-T. ( a ) Коэффициент долговечности в зависимости от степени насыщения; ( b ) Зависимость потери веса от степени насыщения; ( c ) Остаточная прочность vs.Степень насыщенности.

    Концепция S d расширена до критической степени насыщения (S crit ). Когда бетон подвергается воздействию любого заданного цикла FT, существует критическое значение S d , ​​при превышении которого F-T повреждение бетона может быть начато быстро. Это значение называется S , крит и определяется как максимально допустимая доля системы воздух-пустоты, заполненной водой. Если бетон имеет более низкое значение S d , ​​чем S крит , ​​бетон не имеет значительного внутреннего растрескивания и имеет лучшее сопротивление F-T даже после большого количества циклов F-T.Определение S крит для бинарных и тройных смесей NAAC из соотношения между DF, потерями W и S res и S d может быть получено из. Значение S крит было определено как 41%. Например, S crit из взаимосвязи между DF и S d указывает значение S d , ​​когда DF бетонной смеси падает ниже 95%, как представлено в a. В смеси NAAC пороговое значение DF может стать более высоким из-за высокого содержания воздушных пустот с миллионами равномерно распределенных и однородных по размеру воздушных пузырьков, хотя DF для бетона с хорошим сопротивлением FT составляет 60% после завершения 300 циклов. Циклы FT [27].Кроме того, соотношение между потерями W и S d и S res и S d также подтверждает, что S crit смесей NAAC составляет 41%. b, c ясно показывают, что смеси NAAC, имеющие значение S d выше 41%, имеют более высокие потери W и более низкие S res .

    Даже если соотношение воздух / пустота является ключевым фактором, связанным с сопротивлением F-T смеси NAAC, другие параметры, такие как Вт / см, прочность на сжатие и содержание цементной пасты, содержащей другие вяжущие материалы.Более того, на сопротивление FT NAAC в раннем возрасте больше влияют как W loss , ​​так и S d , ​​чем у другого бетона, из-за его устойчивости к воздушным пустотам, вызванной объемным расширением, более медленной скоростью гидратации, относительно высокой капиллярной пористостью. , и более высокое поглощение. Было обнаружено, что эти два фактора сильно влияют на сопротивление F-T смеси NAAC.

    4.2. Число морозостойкости (FRN) для оценки устойчивости смесей NAAC к F-T

    Понятие числа морозостойкости (FRN) было впервые введено Gjorv et al.[37]. Для разработки FRN использовались такие параметры, как размер воздушных пустот в диапазоне 0–300 мкм, водосодержание, содержание цементного теста и прочность на сжатие, поскольку эти параметры в основном влияют на сопротивление бетона F-T. Например, если воздушные пустоты размером менее 300 мкм расположены близко друг к другу, они могут поглощать давление из-за образования льда, что в конечном итоге приводит к предотвращению внутренних микротрещин, вызванных повторяющимися циклами FT [33,38] . Более того, Shon et al. [33] модифицировали FRN Гьорва для оценки бетона, содержащего большой объем летучей золы ASTM класса F.Они добавили термин «устойчивость к образованию отложений на поверхности» к оригинальному FRN. Однако, поскольку оба FRN, предложенные Гьорвом и Шоном, требуют измерения объема воздушных пустот менее 300 мкм, это кажется непрактичным. Определить воздушные пустоты размером менее 300 мкм непросто, для чего требуются специальные инструменты. Поэтому авторы предлагают новый FRN для оценки устойчивости NAAC к F-T.

    Как указывалось ранее, DF смеси NAAC всегда превышает 60%, что считается пороговым значением повреждения F-T из-за высокого содержания воздушных пустот, состоящих из миллионов равномерно распределенных пузырьков воздуха одинакового размера.Трудно использовать DF в качестве критерия оценки устойчивости смеси NAAC к F-T. Чтобы оценить совокупное влияние всех параметров на сопротивление FT смеси NAAC, авторы вводят новую концепцию FRN, которая выражается следующим уравнением:

    FRN = (VRp) × (1 Вт / см) × Sres × ( 100 − Wблосс100) × (100 − Sd100)

    (8)

    где ФРН = число морозостойкости; VR = соотношение воздух / пустота; p = содержание цементного теста в NAAC, содержащем другие вяжущие материалы; Вт / см = соотношение воды и вяжущего материала; S res = остаточная прочность в МПа; W потеря = потеря веса, а S d = степень насыщения.

    представляет FRN, рассчитанный с использованием уравнения (8) для каждой смеси NAAC. Простые и бинарные смеси NAAC показали относительно более низкие значения FRN, чем тройные смеси, что привело к менее 200. Интересно, что когда простая смесь C-0GGBFS-0M, имеющая DF 91,68%, сравнивается со смесью C-0GGBFS-5MS с DF 90,43 %, обе смеси имеют одинаковое значение DF, но у простой смеси FRN в два раза меньше, чем у смеси C-0GGBFS-5MS. Следует отметить, что простая смесь C-0GGBFS-0M показала более высокое поглощение, S d и потерю W и более низкое значение S res по сравнению со смесью C-0GGBFS-5MS.Следовательно, результаты FRN для доступа к сопротивлению F-T смеси NAAC кажутся более разумными, чем DF.

    Число морозостойкости смесей NAAC.

    5. Выводы

    Был разработан FRN для оценки устойчивости к замерзанию и оттаиванию неавтоклавных пенобетонов, содержащих GGBFS и MS. Результатом этого исследования было сравнение прочности на сжатие, плотности в сухом состоянии, пустотности и водопоглощающей способности смесей NAAC и определение RDME, DF, изменения веса, поглощения влаги, S d , ​​W потеря , и S res .По результатам испытаний можно сделать следующие выводы:

    • (1)

      Смеси с более высоким уровнем замещения МС показали высокую прочность на сжатие независимо от бинарных и тройных смесей.

    • (2)

      В то время как смеси NAAC с высоким отношением пустот не обязательно приводят к более высокой прочности на сжатие, отношение плотности к пустоте доминирует над прочностью на сжатие смесей NAAC (чем ниже D / VR, тем ниже прочность на сжатие). ).

    • (3)

      Водопоглощение, плотность в сухом состоянии и коэффициент пустотности тесно связаны друг с другом, и смесь NAAC с более низкой плотностью в сухом состоянии приводит к увеличению коэффициента пустотности и высокой степени водопоглощения.

    • (4)

      Все смеси NAAC имели хорошее сопротивление F-T с точки зрения RDME и DF, которое составляло более 90%.

    • (5)

      Поглощение влаги смесью NAAC в первую очередь зависит от коэффициента пустотности независимо от типа вяжущего материала в отношении комбинации GGBFS и MS.

    • (6)

      Бинарные смеси NAAC обычно показывают более высокие потери S d и W и более низкие DF и S res , ​​чем у тройных смесей NAAC. Это означает, что чем выше S d , ​​тем быстрее начинается повреждение F-T, что приводит к увеличению потерь W и уменьшению S res .

    • (7)

      На основании взаимосвязи между DF, W loss , ​​S res и S d , ​​S crit смеси NAAC был определен как 41%.

    • (8)

      Разработанный FRN кажется подходящим инструментом для оценки сопротивления F-T смеси NAAC.

    Основываясь на результатах этого исследования, тройные смеси NAAC с комбинацией GGBFS и MS показывают лучшие характеристики в отношении устойчивости к F-T. Кроме того, разработанный FRN показывает лучшую точность, чем DF, для оценки устойчивости NAAC к F-T. Однако следует отметить, что эти данные ограничиваются NAAC, который является одним из типов газобетонов.Как уже говорилось ранее, AC также содержит пенобетон и ячеистый бетон. Чтобы установить вновь предложенный FRN для оценки сопротивления F-T переменного тока, необходимо провести дальнейшие испытания для различных типов переменного тока.

    Вклад авторов

    Концептуализация: C.-S.S., D.Z., C.-W.C., J.K., and S.B .; курирование данных: E.S .; формальный анализ: E.S .; привлечение финансирования: D.Z. и J.K .; расследование: E.S., C.-S.S. и C.-W.C .; методология: C.-S.S., D.Z., C.-W.C. и S.B .; руководство проекта: Д.Z. and J.K .; контроль: C.-S.S., D.Z., and J.K .; проверка: C.-W.C. и S.B .; письменность — оригинал черновика: E.S .; написание — просмотр и редактирование: C.-S.S., D.Z., C.-W.C., J.K., and S.B.

    Устойчивость к замораживанию-оттаиванию

    Когда вода замерзает, она расширяется примерно на 9 процентов. Когда вода во влажном бетоне замерзает, она создает давление в порах бетона. Если создаваемое давление превышает предел прочности бетона на разрыв, полость расширится и разорвется. Накопительный эффект последовательных циклов замораживания-оттаивания и разрушение пасты и заполнителя может в конечном итоге вызвать расширение и растрескивание, образование окалины и крошение бетона.

    Противообледенительные химикаты для тротуаров включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид магния и хлорид калия. Эти химические вещества снижают температуру замерзания осадков, выпадающих на тротуары. Недавняя тенденция заключалась в использовании широкого спектра смесей этих материалов для улучшения характеристик при одновременном снижении затрат, а передовая практика показывает, что чрезмерная дозировка раствора более четырех процентов имеет тенденцию к снижению вероятности образования накипи на поверхностях дорожного покрытия.Высокая концентрация антиобледенителя сокращает количество циклов замораживания и оттаивания дорожного покрытия за счет значительного снижения температуры замерзания.

    Антиобледенители для специальных применений, таких как тротуары в аэропортах, требуют нехлоридных материалов для предотвращения повреждения самолетов. Список антиобледенителей, используемых для этих целей, включает мочевину, ацетат калия, пропиленгликоль и этиленгликоли.

    Поскольку образование накипи на покрытиях всех типов вызвано физическим воздействием солей, использование высокопрочного (4000 фунтов на квадратный дюйм или более), воздухововлекающего бетона с низкой проницаемостью имеет решающее значение для обеспечения хорошей долговечности в этих применениях.

    Таблица 11-5 15-го издания «Проектирование и контроль бетонных смесей» дает прекрасное руководство по эффективным температурам и включает влияние на бетон, практические пределы температуры, химическую форму и коррозию металлов.

    Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с примером использования проводящего бетона для борьбы с обледенением настила моста.

    D-Cracking — Растрескивание бетонного покрытия, вызванное разложением заполнителя в бетоне в результате замерзания-оттаивания, называется D-растрескиванием.D-образные трещины представляют собой близко расположенные трещины, параллельные поперечным и продольным швам, которые впоследствии многократно расширяются от швов к центру панели дорожного покрытия. D-растрескивание является функцией основных свойств определенных типов частиц заполнителя и окружающей среды, в которой находится дорожное покрытие.

    Из-за естественного накопления воды под дорожным покрытием в слое основания и основания, заполнитель может со временем стать насыщенным. Затем при циклах замораживания и оттаивания в насыщенном заполнителе в нижней части плиты начинается растрескивание бетона и продолжается вверх, пока не достигнет изнашиваемой поверхности.Эту проблему можно уменьшить либо путем выбора агрегатов, которые лучше работают в циклах замораживания-оттаивания, либо, если необходимо использовать маргинальные агрегаты, путем уменьшения максимального размера частиц. Также может оказаться полезным установка эффективных дренажных систем для отвода свободной воды из-под тротуара.

    Поперечное сечение воздухововлекающего (справа) и невововлекающего бетона. Воздушные пустоты большого размера — это захват воздуха. Маленькие пузырьки точечного размера (увлеченный воздух), равномерно распределенные в пасте, представляют собой полезные воздушные пустоты.Обратите внимание на сравнение с обычным выводом.

    Воздухововлечение — Степень воздействия замораживания-оттаивания варьируется в зависимости от региона США. Местные погодные записи могут помочь определить серьезность воздействия. Устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию во влажном состоянии значительно повышается за счет использования специально втянутого воздуха. Крошечные пустоты с увлеченным воздухом действуют как пустые камеры в пасте для замораживания и миграции воды, что снижает давление в порах и предотвращает повреждение бетона.Бетон с низкой проницаемостью (то есть с низким водоцементным соотношением и адекватным отверждением) лучше выдерживает циклы замораживания-оттаивания. В редких случаях может происходить скопление воздушных пустот, что приводит к потере прочности на сжатие. Подробнее о кластеризации воздушных пустот.

    Типичный пример покрытой окалиной бетонной поверхности

    Предотвращение образования окалины в бетоне

    Образование окалины определяется как общая потеря поверхностного раствора или раствора, окружающего крупные частицы заполнителя на поверхности бетона.Эта проблема обычно вызвана расширением воды из-за циклов замораживания и оттаивания и использования химикатов для борьбы с обледенением; однако бетон надлежащего качества, изготовленный, обработанный и затвердевший, не должен подвергаться такому типу разрушения. Существует четкая цепочка ответственности за производство устойчивого к образованию накипи бетона.

    Крупным планом вид на ледяные вмятины в замороженном свежем бетоне. Образования кристаллов льда возникают в виде замерзания незатвердевшего бетона.


    Замерзание.
    Бетон очень мало прочности при низких температурах. Соответственно, свежеуложенный бетон необходимо защищать от замерзания до тех пор, пока степень насыщения бетона не будет достаточно снижена за счет гидратации цемента. Время, за которое достигается это уменьшение, примерно соответствует времени, необходимому для достижения бетоном прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм. Бетон, который будет подвергаться воздействию антиобледенителя, должен достичь прочности 4000 фунтов на квадратный дюйм перед повторными циклами замораживания и оттаивания.

    Оптимизация использования летучей золы в бетоне Холодная погода и зимние условия могут быть сложными, если бетон содержит летучую золу. Зольный бетон, особенно при использовании на более высоких уровнях, обычно имеет увеличенное время схватывания и медленный набор прочности, что приводит к низкой прочности в раннем возрасте и задержкам в темпах строительства. Кроме того, бетон, содержащий летучую золу, часто считается более восприимчивым к образованию накипи на поверхности при воздействии химикатов для борьбы с обледенением, чем бетон из портландцемента.Поэтому важно знать, как отрегулировать количество летучей золы, чтобы минимизировать недостатки и при этом максимизировать преимущества.

    Архитектор высотной квартиры Bayview оптимизировал количество летучей золы на основе требований спецификации бетона, графика строительства и температуры. Он ограничил количество летучей золы в плитах на уклоне, уложенном в зимние месяцы, до 20 процентов. Если невозможно обеспечить адекватное отверждение или если бетон подвергается замерзанию и оттаиванию в присутствии антиобледенительных солей, количество летучей золы всегда должно быть менее 25 процентов.Подробнее об оптимизации использования летучей золы в бетоне.

    Публикации

    Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от окружающей среды и желаемых свойств. Руководство Specifer по долговечному бетону, EB221, предназначено для предоставления достаточной информации, чтобы позволить практикующему специалисту выбрать материалы и параметры конструкции смеси для получения прочного бетона в различных средах.

    Оптимизация использования летучей золы в бетоне обсуждает вопросы, связанные с использованием летучей золы в бетоне от низкого до очень высокого уровня, и дает рекомендации по использованию летучей золы без ущерба для процесса строительства или качества готового продукта.Тематические исследования были выбраны в качестве примеров некоторых из наиболее требовательных применений зольного бетона для снижения ASR, устойчивости к хлоридам и экологичного строительства.

    Основные методы определения морозостойкости бетона Гарант Эксперт в Москве, Калуге, Ростове-на-Дону

    Первый способ

    Бетон всех типов, кроме бетонных дорожных и аэродромных покрытий и бетонных конструкций, эксплуатируемых в минерализованной воде

    Средства тестирования и вспомогательные устройства

    • Морозильная камера, обеспечивающая достижение и поддержание температуры замерзания минус (18 ± 2) ° С.Неравномерность температурного поля в воздухе полезного объема камеры не должна превышать 3 ° С.
    • Ванна для насыщения образцов водой с температурой (20 ± 2) ° С.
    • Баня для оттаивания образцов, снабженная устройством, обеспечивающим поддержание температуры воды (20 ± 2) ° С.
    • Деревянная вагонка треугольного сечения высотой 50 мм.
    • Весы лабораторные по ГОСТ 24104 с погрешностью взвешивания ± 1 г.
    • Сетчатый контейнер для хранения основных образцов.
    • Сетчатый штатив для размещения образцов в морозильной камере.
    • Вода по ГОСТ 23732 с содержанием растворимых солей не более 2000 мг / л.

    Подготовка к экзаменам

    • Образцы бетона изготавливаются в формах по ГОСТ 22685.
    • Контрольные и базовые образцы насыщены водой.

    Тестирование

    • Водонасыщенные контрольные образцы вынимают из воды, протирают влажной тканью и испытывают на сжатие.ГОСТ 10180 с результатами обработки;
    • Рассчитывается коэффициент вариации внутрирядной прочности. Серия образцов с внутрисерийным коэффициентом вариации прочности, превышающим 9%, снимается с испытаний и испытывается новая серия образцов.
    • Водонасыщенные основные образцы вынимают из воды, протирают влажной тканью и помещают в морозильную камеру в контейнер или устанавливают на сетчатую стойку камеры таким образом, чтобы расстояние между образцами, стенками контейнера и стеллажами расположенная выше, составляет не менее 20 мм.Включите камеру и снизьте температуру. Началом замораживания считается момент, когда температура в камере установлена ​​минус 16 ° С.
    • Количество циклов замораживания и оттаивания, после которых определяется прочность на сжатие образцов бетона, принимают по таблице.
    • Образцы тестируются в соответствии с режимом, указанным в таблице.
    • Минимальная продолжительность замораживания образцов легкого бетона марок Д1500-Д1200 со средней плотностью увеличена на 0,5 часа, марок Д1200-Д1000 — на 1 час, марок Д900 и менее — на 1,5 часа.
    • Температура воздуха в морозильной камере измеряется в центре ее объема в непосредственной близости от образцов.
    • После замораживания образцы размораживают в бане с водой при температуре (20 ± 2) ° С. При оттаивании образцы размещают на расстоянии не менее 20 мм друг от друга, стенки и дно ванны, слой воды над верхней гранью образца должен быть не менее 20 мм.
    • Температура воды в ванне измеряется в центре ее объема в непосредственной близости от образцов.
    • Воду в ванне для оттаивания образцов меняют каждые 100 циклов чередования замораживания и оттаивания.
    • Основные образцы после заданного количества циклов замораживания и оттаивания извлекают из воды, протирают влажной тканью и испытывают на сжатие в соответствии с 5.1.3.1.
    • Если при испытании появляются трещины и (или) сколы и (или) отслоение ребер, испытания прекращают.

    Второй способ

    Бетонные покрытия дорог, аэродромов и бетонные конструкции, эксплуатируемые в минерализованной воде

    Средства тестирования и вспомогательные устройства

    • Средства поверочные и вспомогательные по 1 методу.
    • Натрия хлорид ГОСТ 4233.

    Испытательный препарат

    • Образцы бетона изготавливают в формах по ГОСТ 22685.
    • Базовый и контрольный образцы перед испытанием пропитывают 5% -ным водным раствором хлорида натрия.
    • Контрольные образцы вынимают из раствора, протирают влажной тканью, взвешивают и испытывают на сжатие.
    • Основные образцы после насыщения подвергаются испытаниям на замораживание и оттаивание по режиму, приведенному в таблице.

    Тестирование

    • Основные образцы помещают в морозильную камеру в соответствии с 5.1.3.2. Началом замораживания считается момент установления температуры в камере минус 16 ° С.
    • Количество циклов замораживания и оттаивания, после которых определяют прочность на сжатие образцов бетона, принимают по таблице 4.
    • Водный раствор хлорида натрия в ванне для оттаивания меняют каждые 100 циклов.
    • Основные образцы после проведения заданного количества циклов замораживания и оттаивания проверяются. Отделившийся от образца материал удаляется жесткой нейлоновой щеткой. Образцы протирают влажной тканью, взвешивают и испытывают на сжатие.

    Деформация бетонной матрицы при циклическом замораживании-оттаивании

    Циклический процесс замораживания-оттаивания был признан одним из основных факторов, ведущих к структурному и функциональному разрушению бетона.Деформация, которая может иметь определенные неотъемлемые преимущества по сравнению с традиционными параметрами испытаний, такими как неразрушающий контроль в реальном времени, который является более точным и непрерывным с небольшими ошибками, вызванными ручным вмешательством, использовалась для характеристики деформации и разрушения бетонной матрицы. при циклическом замораживании-оттаивании в данном исследовании. При циклическом процессе замораживания-оттаивания петля гистерезиса деформации поднимается вверх, указывая на то, что в матрице бетона возникает остаточная деформация.Возникающая остаточная деформация доказывает, что повреждения в бетонной матрице непрерывно накапливаются и это необратимый процесс разрушения. Изменение характеристической температуры замерзания Δ T f и кажущегося коэффициента морозостойкости Δ α f , определенных в данном исследовании, можно использовать для характеристики степени повреждения от замерзания-оттаивания и морозостойкости. бетона соответственно. Путем теоретического анализа была вычислена и проверена численная модель, которая может показать взаимосвязь между повреждением бетона от замерзания-оттаивания и остаточной деформацией, что указывает на то, что остаточная деформация может использоваться для характеристики морозостойкости бетона, подвергающегося циклическому замораживанию-оттаиванию. процесс, такой как традиционные параметры.Более того, остаточная деформация, возникающая в растворе NaCl с концентрацией 3,5 мас.%, Больше, чем в воде, что свидетельствует о том, что воздействие хлоридов ускоряет повреждение бетона при замерзании-оттаивании.

    У вас есть доступ к этой статье

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

    Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

    Анализ морозостойкости и механизма повреждения эолового песка …: Ingenta Connect

    В настоящее время недостаточное хранение речного песка и рост стоимости строительства не позволяют удовлетворить требования конкретных проектов в пустынной зоне и на прилегающих орошаемых территориях.Однако это состояние можно значительно облегчить, если использовать
    богатый песок пустыни на окружающей орошаемой территории в регионе Хетао Внутренней Монголии, который также известен как эоловый песок. Поэтому очень важно провести исследования морозостойкости эолового песчаника (ASC), который может быть разновидностью альтернативного материала.
    широко используется при строительстве объектов водного хозяйства в холодном северо-западном регионе, таких как облицовка оросительных каналов и плотины. В этой статье было разработано 5 типов эоловых песчаных бетонов C25 в соответствии с процентной долей речного песка, замененного эоловым песком, т.е.е. 20%,
    40%, 60%, 80% и 100%, которые сравнивались с обычным портландцементным бетоном (OPC) с такой же прочностью. Морозостойкость этих 6 типов бетонов была изучена методом ускоренных испытаний в Лаборатории конструкций Сельскохозяйственного университета Внутренней Монголии, и
    наконец, были продемонстрированы законы разрушения обычного бетона и эолового песчаника. Кроме того, был проанализирован механизм повреждения эолового песчаного бетона в условиях замораживания-оттаивания с использованием таких средств тестирования, как сканирующий электронный микроскоп окружающей среды (ESEM), мониторинг деформации и т. Д.
    Рентгеноструктурный анализ (XRD), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и т. Д.В начале замораживания-оттаивания увеличение содержания эттрингита действительно сделало структуру бетона плотной, но внутренняя сила морозного пучения вызвала непрерывное расширение микротрещин и пор в конце
    замораживание-оттаивание. В результате ASC, содержащий 60% эолового песка, показал слоистое расслоение на поверхности, и динамический модуль упругости сначала увеличился, а затем уменьшился, что доказало постепенное увеличение внутреннего повреждения. После завершения цикла замораживания-оттаивания остаточная деформация
    ASC 60% было наибольшим, а остаточная деформация 6 групп бетонов составляла 60%> 40%> 0%> 100%> 20%> 80%.Этот результат показал, что внутреннее напряжение, вызванное 6 типами бетонов при 8-кратном цикле замораживания-оттаивания, было достаточным, чтобы привести к трещинам в матрице.
    Более того, пористость и проницаемость ASC 20% и 40% были намного больше. Что касается 6 типов бетонов, пористость АСЦ 60% была относительно небольшой. Однако явление увеличения пористости появилось с увеличением количества смешанного эолового песка, что указывало на
    чем больше закрытые поры в бетоне, тем ниже проницаемость.Все результаты показали, что повреждение произошло, когда цикл замораживания-оттаивания эолового песчаного бетона, количество которого составляло не более 40%, достигал 100 раз, в то время как обычный бетон выдерживал 125 раз. Оба из них
    показали расширение трещин и быстрое снижение качества и динамического модуля упругости. Тем не менее, время замораживания-оттаивания, которое может выдержать эоловый песчаный бетон, увеличилось, когда количество смешиваемого эолового песка достигло 60% -100%. При этом морозостойкость
    бетон был явно улучшен, и повреждения характеризовались слоистым рассечением на поверхности.Кроме того, морозостойкость была наилучшей, когда количество эолового песка в смеси достигало 100%, потому что эоловый песчаный бетон имел массу закрытых капилляров и тормозящее действие.

    Leave a reply

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *