СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ КАМНЯ Российский патент 2010 года по МПК G01N3/60 G01N33/38 

Описание патента на изобретение RU2380681C1

Изобретение относится к способам оценки длительной прочности неразрушающим методом и предназначено для выяснения марки F по морозостойкости естественных и искусственных камней (кирпича, бетона), то есть числа стандартных термоциклов замораживания-оттаивания (например, от +20 до -20°С по 4 часа), необходимых для снижения предела прочности R образцов, насыщенных водой, на величину, оговоренную стандартом, в частности на 5 или 15% (ΔR/R=0,05…0,15).

За базовый (основной) принят способ [ГОСТ - 10060.1-95], включающий изготовление нескольких выборок образцов, каждая объемом n, и насыщение этих образцов водой, определение исходного значения R при сжатии первой выборки, термоциклирование остальных, разрушение сжатием этих выборок после различного числа N термоциклов и определения в качестве марки F числа термоциклов, необходимых для снижения R в пределах, оговоренных стандартом. Значительный случайный разброс значения R камня (коэффициент вариации 15…20%) при неизменных условиях изготовления и испытаний образцов обуславливает большой разброс выборочных средних и требует значительных объемов выборок (n=25…50) для доказательства значимости изменения ΔR/R=0,05…0,15 в результате термоциклирования. Даже при незначительном значении F≈50 суммарное время термоциклирования превышает 6 суток. Таким образом, основной недостаток базового способа - трудоемкость и малая оперативность.

Наиболее близок к педлагаемому способ [ГОСТ - 10060.3-95], заключающийся в изготовлении образцов, насыщении их водой, измерении относительной деформации образца (относительного изменения δ объема) при первом замораживании до нормированной температуры и термоциклирование образцов, выяснение их марки F, а также зависимости F от δ для того или иного типа камня и использование этой зависимости в дальнейшем для определения F по δ при первом замораживании образца.

Недостатки прототипа - трудоемкость и малая оперативность из-за необходимости выяснять зависимость F(δ) для каждого типа камня или вяжущего вещества.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение оперативности.

Цель достигают тем, что, как и в прототипе насыщенный водой образец замораживают до нормативной температуры, размораживают и при этом измеряют его деформацию. Но в отличие от прототипа

- перед замораживанием неразрушающим методом определяют при сжатии пороговую нагрузку для насыщенного водой образца, отвечающую его пределу длительной прочности;

- после размораживания образца измеряют остаточную деформацию в направлении, перпендикулярном предшествующему сжатию;

- добиваются не меньшей остаточной деформации циклическим стационарным сжатием образца в прежнем направлении от нулевой до нагрузки, превышающей пороговую не больше чем на треть;

- повторяя эти операции, определяют количество термоциклов, необходимых для снижения предела R длительной прочности до требуемого значения.

Использование неразрушающего контроля R позволяет определять марку F испытанием одного образца, что уже резко снижает трудоемкость. Однако такой контроль должен обладать высокой точностью (1…3%) и не увеличивать повреждаемость материала, что обуславливает выбор в качестве R предела длительной прочности - см. патент №2305281. Остальные отличительные операции направлены на замену термоциклов более оперативными циклами механического нагружения, эквивалентными по вносимой поврежденности, за меру которой принята величина остаточной деформации. При замене термоциклов механическими нагрузка должна превосходить пороговую не более чем на 1/3. В этом случае трещины сдвига при сжатии не будут переходить в трещины отрыва, параллельные сжатию, приводящие к фрагментации образца.

Для проверки корректности предложенного способа его реализовали параллельно с базовым методом определения морозостойкости [ГОСТ - 10060.1-95] на образцах с ребром 15 см, изготовленных из смеси портландцемента (1 весовая часть) марки 400, песка (2 в.ч.), гранитного щебня 5…20 мм (4,5 в. ч.) и воды (0,6 в.ч.). Из одного замеса изготовили 108 образцов, форма которых отличалась от куба с ребром 15 см тем, что точки пересечения диагоналей двух отформованных противоположных граней (реперные точки) отстояли друг от друга дальше (до 1,5 мм), чем остальные точки этих граней, соответствующие друг другу. Образцы твердели 28 дней в воде при комнатной температуре, а затем 60 дней во влажном песке при 18…26°С. При реализации базового метода расстояние ℓ между реперными точками каждого образца (100 шт) измеряли с помощью инструментального микроскопа до и после испытаний на морозостойкость. Остаточную деформацию ε рассчитывали как Δℓ/ℓ. Изменение расстояния Δℓ между реперными точками при реализации предложенного метода на 8 образцах приводили при 20±2°С до и после термоциклирования с помощью скобы с переменной базой и с измерительной головкой часового типа (цена деления 1 мкм). Пороговую нагрузку L0 водонасыщенного образца определяли, регистрируя акустическую эмиссию (АЭ) с помощью прибора АФ-15 при циклическом нагружении и разгружении образца до нуля. В первом цикле нагрузку L доводили до 11 т; при отсутствии АЭ при окончании разгрузки значение L увеличивали на 5% и так до тех пор, пока при окончании нагрузки не возникала АЭ. За L0 принимали среднее L двух последних циклов. Термоциклирование упомянутых 8 образцов от +20 до -20°С проводили по 10 раз подряд (декадами), после чего измеряли остаточную деформацию ℓΔТ. Затем образец нагружали механически до нагрузки 1,33R за 1…2 мин и разгружали. Циклы повторяли до тех пор, пока остаточная деформация Δℓ между реперными точками не превышала ΔℓТ (от 12 до 19 циклов). После чего проводили очередную декаду термоциклов и т.д. до снижения ΔR/R=0,12…0,18. Результаты испытаний частично приведены в таблице, где приняты следующие обозначения: i - порядковый номер декады термоциклирования; ΔεTi= ΔℓТ/ℓ - приращение относительной остаточной деформации после i-й декады термоциклирования; Ri - предел длительной прочности перед i-ой декадой термоциклирования; Кi=ΔεiТi - коэффициент эквивалентности механического и термического нагружения; Δεi - приращение относительной остаточной деформации при механическом циклировании после i-й декады термоциклов; - сумма термоциклов и эквивалентных им механических нагружений

(каждое от 12…19 механических циклов). Как видно из таблицы, ΔR/R=0,142 при ∑=102…107, а в среднем 105. С учетом этого результаты 50 образцов, насыщенных водой, термоциклировали 105 раз (от 20 до -20°С), после чего для каждого из них замеряли остаточную деформацию Δℓ и разрушающим методом определили временное сопротивление Ri. Для Ri среднее значение составило а среднее квадратическое отклонение для остаточных деформаций εi среднее показалось равным 1448×10-5, Sε=77·10-5, Для других 50 таких же образцов без термоциклирования получено =34,8 МПа, S=5,92. Так как для выборочных средних то доверительный интервал отношений лежит в диапазоне 0,12…0,20, что не противоречит результату, полученному с помощью предложенного способа (0,142) и подтверждает его корректность. Такое же заключение справедливо для остаточных деформаций.

Предложенный способ по сравнению с базовым [ГОСТ - 10060.1-95] уменьшает объем испытаний на порядок и увеличивает их оперативность.

Похожие патенты RU2380681C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ МАРКИ ПО МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА ОТ ВОДОЦЕМЕНТНОГО ОТНОШЕНИЯ 2012
  • Никольский Сергей Григорьевич
  • Воронцова Елена Андреевна
RU2490631C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ 2014
  • Никольский Сергей Григорьевич
  • Перцева Ольга Николаевна
RU2609791C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРКИ БЕТОНА ПО МОРОЗОСТОЙКОСТИ 2013
  • Никольский Сергей Григорьевич
  • Перцева Ольга Николаевна
RU2543669C2
ОБРАЗЕЦ ДЛЯ СЖАТИЯ КАМНЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ЕГО МОРОЗОСТОЙКОСТИ 2008
  • Акимов Станислав Васильевич
  • Никольская Татьяна Сергеевна
  • Никольский Сергей Григорьевич
RU2370767C1
ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА 2006
  • Губайдуллин Герман Асфович
  • Леонидов Сергей Михайлович
  • Сушкин Константин Евгеньевич
RU2340887C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА 1992
  • Притула В.В.
  • Бачин В.А.
  • Барабанова О.А.
RU2009031C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ РЕСУРСА ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2014
  • Любимова Людмила Леонидовна
  • Заворин Александр Сергеевич
  • Ташлыков Александр Анатольевич
  • Фисенко Роман Николаевич
  • Табакаев Роман Борисович
RU2555202C1
СЕГМЕНТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ 2016
  • Желдаков Дмитрий Юрьевич
  • Гагарин Владимир Геннадьевич
  • Иванова Татьяна Игоревна
  • Козлов Владимир Владимирович
  • Пастушков Павел Павлович
  • Иванов Сергей Юрьевич
RU2622007C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАБЕГА ФАЗЫ МОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА 2012
  • Кирьянов Анатолий Павлович
  • Князев Борис Александрович
  • Никитин Алексей Константинович
  • Хитров Олег Владимирович
RU2491522C1
Способ термопластической обработкижЕлЕзОуглЕРОдиСТыХ СплАВОВ 1979
  • Калачев Михаил Ильич
  • Гайко Виктор Андреевич
  • Давидович Александр Николаевич
SU806777A1

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ КАМНЯ

Изобретение относится к способам оценки длительной прочности неразрушающим методом. Сущность: насыщенный водой образец камня замораживают до нормативной температуры. Размораживают и замеряют при этом деформацию. Перед замораживанием неразрушающим методом определяют пороговую нагрузку, отвечающую пределу длительной прочности образца при сжатии. После ряда термоциклов измеряют остаточную деформацию размороженного образца в направлении, перпендикулярном предшествующему сжатию, добиваются не меньшей остаточной деформации циклическим сжатием образца в прежнем направлении от нулевой до нагрузки, превышающей пороговую не более чем на треть. Повторяя эти операции, определяют количество термоциклов, необходимых для снижения предела длительной прочности до требуемого значения. Технический результат: снижение трудоемкости и повышение оперативности. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 380 681 C1

Способ определения морозостойкости камня, заключающийся в том, что насыщенный водой образец камня замораживают до нормативной температуры, размораживают и замеряют при этом деформацию, отличающийся тем, что перед замораживанием неразрушающим методом определяют пороговую нагрузку, отвечающую пределу длительной прочности образца при сжатии, после ряда термоциклов измеряют остаточную деформацию размороженного образца в направлении, перпендикулярном предшествующему сжатию, добиваются не меньшей остаточной деформации циклическим сжатием образца в прежнем направлении от нулевой до нагрузки, превышающей пороговую не более чем на треть, повторяя эти операции, определяют количество термоциклов, необходимых для снижения предела длительной прочности до требуемого значения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2380681C1

Способ определения морозостойкости образцов строительных материалов 1982
  • Садунас Антанас Сильвестрович
  • Буре Домас Аугустович
  • Виткаускас Каликстас Пранович
  • Мачюлайтис Ромуальдас Винцович
  • Валюкявичюс Чесловас Адамович
SU1185060A1
Способ определения морозостойкости строительных материалов 1977
  • Щеканенко Александр Ростиславович
SU734569A1
SU 94023432 A1 27.06.1996
JP 2007047133 A 22.02.2007.

RU 2 380 681 C1

Авторы

Никольская Татьяна Сергеевна

Никольский Сергей Григорьевич

Акимов Станислав Васильевич

Даты

2010-01-27Публикация

2008-07-01Подача