СПОСОБ ОЦЕНКИ СЦЕПЛЕНИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЯ С РАСТВОРНОЙ ЧАСТЬЮ БЕТОНА Российский патент 1998 года по МПК C04B28/00 G01N33/38 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к способам оценки сцепления заполнителя с растворной частью бетона на неорганических вяжущих, и может быть использовано для сравнительной оценки механической долговечности контактной зоны бетонов различных составов.

Известен способ оценки силы сцепления битума с камнем в асфальтобетоне, включающий определение величины сцепления путем создания растягивающего усилия в контактной зоне штампа-эталона, выполненного из металла. Растягивающее усилие создают путем приложения к штампу-эталону динамической нагрузки (см. Рекомендации по применению битумных шламов для устройства защитных слоев износа на автомобильных дорогах с интенсивным движением. М.: Гипродор НИИ, 1982, с. 28 - 29).

Недостатком описанного способа является отсутствие объективности показателя сцепления в связи с несоответствием материала штампа-эталона (металл) материалу заполнителя (камень).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ оценки сцепления битума с камнем в асфальтобетоне, включающий определение величины сцепления путем создания растягивающего усилия в контактной зоне штампа-эталона, имеющего нижнюю часть, вдавливаемую в битум, из камня, а верхнюю - из металла. Растягивающее усилие создают путем приложения к штампу-эталону динамической нагрузки и фиксируют ее в момент отрыва штампа-эталона от битума (см. авторское свидетельство СССР N 1065776, МКИ⁵ G 01 N 33/38, G 01 N 19/04).

Недостатком указанного способа является то, что он не позволяет объективно оценить показатель сцепления, так как не учитывается механическая долговечность контактной зоны при действии статической нагрузки.

Техническим результатом является повышение объективности оценки показателя сцепления заполнителя с растворной частью бетона с учетом его влияния на прочность бетона при длительном твердении.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе оценки сцепления заполнителя с растворной частью бетона, включающем определение величины сцепления путем создания растягивающего усилия в контактной зоне штампа-эталона, имеющего нижнюю часть из заполнителя, растягивающее усилие создают путем приложения к штампу-эталону статической нагрузки на разрыв и определяют продолжительность ее действия до момента отрыва штампа-эталона от растворной части бетона, затем устанавливают линейную зависимость между напряжением в контактной зоне штампа-эталона и временем действия статической нагрузки вида
lg(τ) = aσ+b,
где
σ - напряжение в контактной зоне штампа-эталона, 10^-1 МПа;
τ - время действия статической нагрузки, с;
a, b - экспериментальные коэффициенты,
после чего по косвенной характеристике величины сцепления заполнителя с растворной частью бетона, полученной по формуле

где
τ₁ - фиксированное время действия статической нагрузки;
lgτ₁= 4,5,
судят об уровне сцепления заполнителя с растворной частью бетона.

Повышение объективности оценки показателя сцепления заполнителя с растворной частью бетона обеспечивается за счет того, что к штампу-эталону, погруженному в растворную часть бетона, через трособлочную систему прикладывают статическую нагрузку, определяют время действия статической нагрузки τ₁, т.е. время от момента приложения нагрузки до момента отрыва заполнителя, а затем с использованием метода наименьших квадратов для вычисления экспериментальных коэффициентов a и b (см. Н. Дрейпер, Г. Смит Прикладной регрессионный анализ, т. 1, М.: Финансы и статистика, 1986, с. 33 - 37) устанавливают зависимость вида (1). Если нагрузка, соответствующая точке, где lgτ = 0 (это значение, получаемое по способу-прототипу), может незначительно отличаться для различных видов бетонов, то наклон прямых lgτ = aσ+b различен (см. фиг. 1). В качестве косвенной характеристики для оценки сцепления предлагается использовать величину площади, ограниченной осями координат, прямой lgτ = aσ+b и прямой, параллельной оси абсцисс lgτ₁= 4,5, где τ₁ соответствует фиксированному времени действия статической нагрузки (до момента разрушения) и охватить при этом все полученные экспериментальные данные:

При этом по установленной зависимости между косвенной характеристикой S (3) и коэффициентом изменения прочности бетона K_д можно объективно судить об уровне сцепления заполнителя с растворной частью бетона.

Способ оценки сцепления заполнителя с растворной частью бетона поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен график зависимости между напряжением в контактной зоне штампа-эталона и логарифмом времени действия статической нагрузки для различных видов бетонов; на фиг. 2 - схема прибора для оценки механической долговечности контактной зоны; на фиг. 3 - разрез по линии А-А фиг. 2.

Прибор для оценки механической долговечности контактной зоны снабжен набором подложек, выполненных в виде каменных пластин 1, изготовленных из той каменной породы, которая используется в конкретном бетоне. Штамп-эталон 2, помещенный в свежеприготовленный раствор 3, соответствующий растворной части исследуемого бетона, выполнен из 2 частей: нижняя часть, помещаемая в раствор 3, изготовлена из камня, а верхняя часть, предназначенная для его соединения со струной 4, - из металла. Штамп-эталон 2 связан посредством струны 4, размещенной в направляющей трубке 5 и проходящей через блоки 6, с нагрузочным приспособлением 7.

Способ оценки сцепления заполнителя с растворной частью бетона осуществляют следующим образом.

Предварительно приготавливают раствор, соответствующий растворной части исследуемого бетона. Раствор помещают в ванночку и встряхивают для получения ровной поверхности. В момент начала схватывания в раствор погружают штампы-эталоны правильной формы, при этом глубину погружения фиксируют с помощью риски на штампе-эталоне. Раствор со штампами-эталонами твердеет в течение 24 часов при t = 20^oC. Затем ванночку помещают на съемную решетчатую полку, установленную в бачок с кипящей водой (ГОСТ 310.3 - 76). Кипение в бачке поддерживают в течение 3 часов, после чего ванночку вынимают из бачка и остужают при t = 20^oC в течение 1 часа.

Затем создают растягивающее усилие в контактной зоне штампа-эталона путем приложения к нему статической нагрузки на разрыв и определяют продолжительность действия этой нагрузки для каждого штампа-эталона 2 с помощью прибора для оценки механической долговечности контактной зоны (см. фиг. 2, 3).

Статическую нагрузку на разрыв создают прикладываемым к штампу-эталону 2 грузом посредством нагрузочного приспособления 7, который (груз) обеспечивает осевое растягивающее напряжение, при соответствующей площади контакта заполнителя с растворной частью бетона, а именно нижней частью из камня штампа-эталона 2 и раствора 3. При этом верхняя часть штампа-эталона 2, выполненная из металла, соединяется струной 4 с нагрузочным приспособлением 7.

Продолжительность времени действия статической нагрузки на разрыв до момента отрыва штампа-эталона от растворной части бетона определяют следующим образом. Фиксируют нагрузку, при которой произошел отрыв первого штампа-эталона, определяют площадь контакта заполнителя с растворной частью бетона и вычисляют величину напряжения в контактной зоне (в 10^-1 МПа, равную отношению нагрузки к площади контактной зоны штампа-эталона. При этом для первого штампа-эталона считают, что τ = 1 c и lgτ = 0. Для получения следующих экспериментальных точек в системе координат σ-lgτ (см. фиг. 1) аналогичные испытания проводят для остальных штампов-эталонов, последовательно уменьшая нагрузку на 2-5% и фиксируя время в секундах от момента нагружения до момента отрыва. Полученные в результате эксперимента значения σ и lgτ подвергают статистической обработке по методу наименьших квадратов и между ними устанавливают линейную зависимость вида (1). По вычисленным значениям a и b рассчитывают по формуле (2) S для фиксированного времени действия статической нагрузки (lgτ₁= 4,5) - косвенную характеристику величины сцепления заполнителя с растворной частью бетона.

Установлено, что между S, определенной предлагаемым путем, и коэффициентом изменения прочности бетона K_д (отношение прочности при сжатии в возрасте 1 года к прочности при сжатии в возрасте 28 суток) имеется тесная корреляционная связь, наблюдаемая при варьировании технологических факторов изготовления бетона, а также соотношений компонентов в однотипных бетонах. Косвенная характеристика S коррелируется с прочностью бетона при сжатии в возрасте 28 суток (коэффициент корреляции 0,86) и коэффициентом K_д (коэффициент корреляции 0,97), что свидетельствует о взаимосвязи этой косвенной характеристики с долговечностью. В табл. 1 приведены данные, характеризующие зависимость K_д и R₂₈ от S для различных бетонов.

В результате вычисления S для значительного количества образцов бетона при различном сцеплении растворной части с заполнителем установлено, что по значению этой косвенной характеристики можно осуществить оценку уровня сцепления. Высокому уровню сцепления соответствует S более 8,5, низкому уровню - S менее 3 (см. табл. 2).

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение объективности оценки показателя сцепления заполнителя с растворной частью бетона при установлении связи между полученной косвенной характеристикой величины сцепления заполнителя с растворной частью бетона и уровнем адгезионной прочности.

Изобретение может найти применение в промышленности стройматериалов. Технический результат - повышение объективности оценки показателя сцепления заполнителя с растворной частью бетона. При оценке показателя сцепления штамп - эталон, нижняя часть которого выполнена из заполнителя, а верхняя - из металла, фиксируют нижней частью в растворной части исследуемого бетона. Затем создают растягивающее усилие в контактной зоне путем приложения статической нагрузки на разрыв и определяют продолжительность ее действия до момента отрыва штампа с помощью прибора для оценки механической долговечности контактной зоны. После этого по косвенной характеристике величины сцепления заполнителя с растворной частью бетона с учетом связи между этой характеристикой и коэффициенотом изменения прочности бетона судят об уровне сцепления заполнителя с растворной частью бетона. 2 табл., 3 ил.

Способ оценки сцепления заполнителя с растворной частью бетона, включающий определение величины сцепления путем создания растягивающего усилия в контактной зоне штампа-эталона, имеющего нижнюю часть из заполнителя, отличающийся тем, что растягивающее усилие создают путем приложения к штампу-эталону статической нагрузки на разрыв и определяют продолжительность ее действия до момента отрыва штампа-эталона от растворной части бетона, затем устанавливают линейную зависимость между напряжением в контактной зоне штампа-эталона и временем действия статистической нагрузки вида
lg(τ) = aσ + b ,
где σ - напряжение в контактной зоне штампа-эталона, 10^-1 МПА;
τ - время действия статической нагрузки, с;
a и b - экспериментные коэффициенты,
после чего по косвенной характеристике величины сцепления заполнителя с растворной частью бетона (S), полученной по формуле

где τ₁ - фиксированное время действия статической нагрузки;
lgτ₁ = 4,5 ,
судят об уровне сцепления заполнителя с растворной частью бетона.