Способ определения морозостойкости бетона

 

Использование: область испытаний строительных материалов. Производят одноосное сжатие испытуемых образцов Измеряют при нагружении продольные и поперечные относительные деформации . Рассчитывают призменную прочность, модуль упругости бетона строят деформационную кривую Определяют величины уровня нагружения, соответствующего верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона, полной относительной упругой и неупругой деформаций при этом уровне нагружения, удельной работы неупругих сил и деформирования при этом уровня нагружениа Находят отношение указанных работ. Морозостойкость рассчитывают по формуле 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по иатентам и товарным знакам (21) 5007793/33 (22}04.1 1.91 (46) 15.1193 Бюл. Ия 41-42 (Т6) Несветаев Григорий Васильевич (64} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА (57 Использование: область испытаний строительных материалов. Производят одноосное сжатие испытуемых образцов. Измеряют при нагружении продольные и поперечные относительные дефор(w <<<< <и 2 03101 1 (51) 5 01N33 38 мации. Рассчитывают призменную прочность, модуль упругости бетона, строят деформационную кривую. Определяют величины уровня нагружения, соответствующего верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона, полной относительной упругой и неупругой деформаций при этом уровне нагружения, удельной работы неупругих сил и деформирования при этом уровня нагружения. Находят отношение указанных работ. Морозостойкость рассчитывают по формуле. 1 ип

2003101

Изобретение относится к испытаниям строительных материалов и может быть использовано для ускоренного определения морозостайкости бетонов.

Известен способ определения морозостойкости бетона, по которому насыщенные водой в течение 96 ч образцы подвергают многократному замораживанию в морозильной камере при (-16-20) С и оттаиванию s воде при 16-20 С. За марку бетона по мороэостойкости принимают число циклов испытаний, которые выдерживают испытуемые образцы при снижении прочности не более чем на 5% в сравнении с контрольными (ГОСТ 10060-87. Бетона. Методы контроля морозостойкости). Этот способ имеет. существенный недостаток, а именно большую продолжительность и трудоемкость испытаний. Например, при испытании бетона с маркой по морозостойкости F300 при двухсменной рабате необходимо 30 недель, Известен также способ определения морозостайкости, отличающийся от вышеуказанного температурой замораживания (-50) С. Способ позволяет существенна сократить испытания (апределение марки по моразостойкости РЗОО занимает примерно

5 недель при двухсменной работе), однако значительная продолжительность способа не позволяет испольэовать его для контроля морозостойкости с целью оперативного управления технологическим процессом получения бетона требуемой марозостойкости.

Известен способ оперативного контроля марозостойкости бетона по одному циклу замораживания,. включающий насыщение образцов водой, замораживание бетонных образцов до (-50) С, определение модуля упругости и прочности цементнага камня в бетоне и расчет морозостойкасти no cooT ветствующей формуле.

Однако продолжительность испытаний вместе с ваданасыщением cocTBBëÿåò 5 сут, что затрудняет реализацию способа для оперативнога управления технологическим процессом. Определение модуля упругости и прочности на растяжение цементного камня в бетоне — трудоемкий процесс, требующий высококвалифицированных исполнителей. Для замораживания образцов до (-50) С необходимо специальное оборудо.вание, которое дефицитно и практически недоступно лабораториям заводов железобетонных изделий.

Наиболее близким из известных к изобретению является способ ускоренного определения марозостойкасти бетона путем определения удельной работы разрушения бетона по площади, ограниченной деформационной кривой, ординатай ее максимума и

F= a е " {2) где F — мороэостойкость бетона, циклы; к — отношение удельной работы неупругих сил к удельной работе дефармирования при уровне нагружения, соответствующем верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона; а,Ь вЂ” эмпирические коэффициенты.

Значения эмпирических коэффициентов соответственно а = 82,587; Ь = 1,1613 получены посредством статистической обработки результатов определения морозостойкости 25 серий образцов из тяжелого и осью абсцисс, определения капиллярной пористости бетона по водопоглащению, контракционной пористости по номограмме, построенной для бетонов с различным расходом цемента и воды, и расчета морозостайкости бетона по формуле:

F-=-а — (1+  — )

А Пг (1)

rl1 П1 где F — морозостойкость, циклы;

10 . А — удельная работа разрушения бетона, Джlдм;

П вЂ” капиллярная пористость, по объему;

Пг — контракционная пористость, % по

15 обьему; а,b — эмпирические коэффициенты.

Однако определение капиллярной пористости путем водопоглащения продолжается 3...4 сут, в связи с чем общая

20 продолжительность способа составляет не менее 3...4 сут, что затрудняет его применение для оперативного управления технологическим процессом. Контракционная пористасть бетона в значительной степени

25 зависит от минералогического состава цемента, в связи с чем при испытании бетонов на морозастойкость при изменении состава цемента, например при использовании новой партии цемента, необходимо строить

30 новую номограмму для определения контракционной пористости, что повышает трудоемкость и продолжительность испытаний.

Целью изобретения является сокращение продолжительности и трудоемкости испытаний.

Это достигается тем, что в способе определения морозостойкости бетона путем определения удельной работы разрушения бетона и расчета мороэастайкасти по фор40 муле определяют отношение удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования при уровне нагружения, соответствующем верхней границе микротрещинообраэования испытуемого бетона, а расчет морозостайкости производят по формуле

2003101 легкого бетона, изготовленных на различных цементах с расходом вяжущего от 300 до 500 кг/м при различных условиях твердения, по предлагаемому способу и непосредственным эамораживаниемоттаиванием образцов при температуре замораживания -50 С, Сущность предлагаемого способа определения морозостойкости бетона состоит в том, что определяют мороэостойкость по величине отношения удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования при одноосном сжатии до уровня нагружения, соответствующего верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона.

На чертеже представлена кривая деформирования бетонного образца при одноосном сжатии в осях: абсцисс— относительные деформации сжатия напр; ординат — уровень нагружения t7/Rrlp, представляющих отношение сжимающих напряжений о, соответствующих определенному значению е р, к прочности образца при испытании на одноосное сжатие (в данном случае — призменной прочности). Отношение .удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования определяется отношением площади S фиг. OAP (SOAP} к площади S фиг. ОАС (SOAC) на чертеже. . Фиг.OAP образована деформационной кривой до точки А, имеющей ординату, равную значению верхней границы микротрещинообразования Ят испытуемого бетона, отрезком ОР на оси абсцисс, равном величине пластических деформаций ep l испыту-. емого бетона при уровне нагружения а/Rnp. равном значению верхней границы микротрещинообразования R " линией АР;

Фиг. ОАС образована деформационной кривой до точки А, имеющей ординату, равную значению Ry испытуемого бетона; ординатой АС точки А; отрезком ОС на оси абсцисс.

Площадь фигуры ОАР представляет удельную работу неупругих сил, т.е. работу по разрушению структуры материала по схеме: микротрещины - макротрещины, Верхняя граница микротрещинообразования характеризует начало перехода микротрещин в макротрещины, т,е. начало интенсивного разрушения бетона. Площадь фигуры ОАС представляет полную удельную работу flo деформированию бетона до уровня нагружения. соответствующего значению верхней границы микротрещинообраэования. Эта работа состоит иэ упругой (обратимой) и неуп ругой (работа неуп руполученным данным строят кривую дефор50. мирования испытуемого бетона. По извест55

45 гих сил). Упругая составляющая удельной работы реформирования не вызывает нарушения структуры бетона. Отношение работы неупругих сил к полной работе деформирования характеризует процесс микротрещинообраэования структуры бетона: чем выше величина этого отношения (т,е. чем выше доля работы неупругих сил в значении полной работы деформирования), тем интенсивнее протекает процесс микротрещинообразования, s связи с чем отношение удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования характеризует стойкость структуры бетона к образованию микротрещин при действии внутренних напряжений. Такое микротрещинообраэование является основной причиной разрушения материала при температурных воздействиях, т.е. стойкость структуры бетона к микротрещинообразованию определяет его морозостойкость.

При проведении патентных исследований не были выявлены признаки, сходные с новыми признаками предлагаемого способа, а именно определение морозостойкости бетона по величине отношения удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования при одноосном сжатии при уровне нагружения, соответствующем верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона, что свидетельствует о новизне предлагаемого технического решения. Кроме того, данное техническое решение отвечает критерию патентноспособности "изобретательский уровень", поскольку оно для специалистов не следует явным образом иэ уровня техники, Способ осуществляют следующим образом.

На бетонных образцах-призмах размером 100 100 400 мм или 150 150 600 мм (в зависимости от крупности заполнителя) определяют относительные продольные и поперечные деформации, модуль упругости Ео и призменную прочность бетона R

R>" — по графику точка С;

2003101 упругих относительных деформаций е„- по формуле еу = о/Ео (закон Гука), где a — величина сжимающих напряжений . при уровне нагружения 67/Rnp, соответствующем йт". МПа;

Ео — модуль упругости бетона, МПа; пластических (неупругих) деформаций ер 1 — по формуле ч 10

Ер i =Ет Еу

На чертеже по оси абсцисс от точки "О" откладывают значение неупругих деформаций (отрезок ОР, фиг.1). На чертеже на кривой деформирования наносят точку А с ординатой, соответствующей верхней границе микротрещинообразования RT". Соединяя попарно точки А и Р, А и С, проводят отрезки AP и АС; в результате чего образуются фигуры ОАР и OAC с площадями соответственно SoAp и $одс. Определяют площади Soäp и Sодс(геометрически) и рассчитывают их отношение К - SoAp/SoAc.

Расчет морозостойкости бетона производят по формуле (2), 25

Пример. Требуется определить морозостойкость бетона в возрасте 28 сут при температуре замораживания (-50) С. Состав бетона: цемент Ц = 400 кгlм; гравий керамз, зитовый К " 850 л/м; песок для строитель- 30 з. ных работ П - 460 л/м; вода 210 л/м . з. з 3

Условия твердения — нормальные.

По методике ГОСТ 24452 определяются продольные и поперечные относительные деформации призмы 10х10х40 см иэ испы 35 туемого бетона, Результаты испытаний даны в таблице, Разрушающая нагрузка Rnp = 25 4 кН (25;4 МПа), Модуль упругости составляет

Ер = — = = 22,6 10 ЧПв. 40 йРР 364 . 10

По методике (Берг О.Я., Щербаков Е,Н., Писаренко Г.H. Высокопрочностный бетон.—

М,: Стройиздат. 1971. — 207 с. стр.23-24) определяют значение уровня нагружения. 45

-соответствующего верхней границе микротрещинообразования . (при значении

ЬV = Ьапоп/Ьапр =0,5). В примере это GD" ответствует эначейию o/Rnp = 0,86, т.е. Ят" =

0,86 Rnp . .50

Строится зависимость епр р f (0/Rnp), Определяются величины полных относительных деформаций ет ". соответствующих уровню нагружения

Оlйпр = Ят = 0.86 йпр. ч» 55

По данным чертежа ет " 139 10 упругих относительных деформаций при уровне нагружения о/Rnp = йт" -0,86 Rnp еу = =96 10

0.86 25,4

22,8 10 пластических (неупругих) деформаций ер! при уровне нагружения и/Rnp - ттт" =

=0,86Rnp. ер 1 = 139 10 — 96 10 = 43 10 площади фигуры ОАР, характеризующей удельную работу неупругих сил

Вод =25ед площади фигур ОАС, характеризующей удельную работу деформирования бетона до уровня нагружения, соответствующего верхней границе микротрещинообразования

SoAc = 65 ед отношения К = 25/65 = 0,38; морозостойкости бетона в циклах замораживания-оттаивания при температуре замораживания (-50)ОС:

Р = 82 587 е 1,1á13 О,ЗВ = 53 . Фактическая морозостойкость, определенная непосредственно замораживаниемоттаиванием образцов, 57 циклов.

Ошибка определения

Л= — 100 -1 .

57- 53

57

Предлагаемый способ может быть эф- . фективно использован для организации оперативного контроля мороэостойкости бетонов в промышленности сборного железобетона, поскольку позволяет получить результат в течение 2-3 ч. Существенным достоинством способа является то, что необходимое для его реализации оборудова- . ние (по ГОСТ 24452) доступно любой заводской лаборатории. Оперативный контроль морозостойкости бетона одновременно с контролем прочности позволяет своевременно корректировать технологический процесс производства сборного (а также монолитного) железобетона. что должно дать существенный экономический эффект за счет снижения брака, возможного снижения расхода цемента. 8 настоящее время не представляет возможным оценить величину эффекта в числовом выражении. поскольку статистический контроль морозостойкости бетона на предприятиях до сих пор не проводился из-за отсутствия доступных способов оперативного контроля морозостойкости. Но известно, что внедрение в промышленность статистического контроля прочности бетона с учетом его однородности (ГОСТ 18105-86 Бетоны, Правила контроля прочности) принесло существенный зкономический эффект. Можно ожидать, что разработка статистического контроля морозостойкости бетона на основе предлагаемого способа также даст положительный эффект.

2003101

10 (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1446568, кл, 6 01 и 33/38, 1987.

Пиралов Т,С, и др, Способ ускоренного

onределения морозостойкасти бетона, ж, "Бетон и железобетон", 1980, М 9.

ЛЧ =- —

+%an акр е о ма иип10

Примечание

Наг зка абсол. КН относ. о/Rnp продольные

<и поперечные

@ оп

Йт" = 0,86 Япр

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА, включающий определение удельной работы разрушения испытуемого бетона и расчет 10 морозостойкости по формуле, отличающийся тем, что определяют удельную работу неупругих сил и удельную работу деформирования при уровне нагружения, соответствующем верхней границе микро-15 трещинообразования испытуемого бетона. находят их отношение, а морозостойкость рассчитывают по формуле

F=а е где F - морозостойкость бетона, циклы;

k - отношение удельной работы неупругих сил к удельной работе деформирования при уровне нагружения, соответствующем верхней границе микротрещинообразования испытуемого бетона; а, Ь - эмпиричеСкие коэффициенты.

20.

254. 0

0,078

0,15

0,23

0,31

0,39

0,47

0,55

0,62

0,72

0,78

0,86

0,90

0,94

0.98

160

5,3

16,2

25,6

36,4

61,5

75,1

88,9

104,3

120,5

138.4

148,2

159

178,5

190

1

2

6

8

12

t4

24

29

36

49

0,18

0.09

0,11

0,27

0,07

0,09

0,07

0,29

0,13

0,06

0,5

0,54

0,65

0,67

1,91

2003101 ар 10

Редактор

Заказ 3231

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

gy

И

О

Техред М.Моргентал Корректор M.TKà÷

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5