СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ В БЕТОНАХ Российский патент 2011 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к области исследования физических свойств строительных материалов и может быть использовано для оценки морозостойкости разных видов крупных заполнителей в бетонах.

Известен способ определения морозостойкости заполнителя путем циклического замораживания-оттаивания зерен заполнителя и измерения потери их массы (см., например, ГОСТ 8269.0-97 «Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний»).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности прогнозировать поведение заполнителя при замораживании его непосредственно в бетоне.

Наиболее близким к предложенному по технологическим приемам и достигаемому эффекту техническим решением, принятым за прототип, является способ определения морозостойкости крупного заполнителя путем насыщения образцов исследуемого бетона водой и их циклического замораживания-оттаивания (см., например, «ASTM Disighation С 682-71, Tentative Recommended Practice for Evaluation of Frost Resistance of Coarse Aggregates in Air-entrai-ned Concrete by Critical Delation Procedures»). Недостатками известного способа являются невозможность определения фактической морозостойкости крупного заполнителя и выявление кинетики разрушения отдельно зерен заполнителя и растворной части бетона.

Целью изобретения является определение фактической морозостойкости крупного заполнителя в бетонах, с одновременным выявлением кинетики разрушения зерен заполнителя и растворной части бетона.

Поставленная цель достигается тем, что до испытания с образцов бетона снимают поверхностный слой, обнажая зерна крупного заполнителя, причем толщина снимаемого слоя составляет не менее половины диаметра зерен крупного заполнителя, а в процессе циклического замораживания-оттаивания определяют твердость обнаженных зерен заполнителя.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Перед началом испытания с поверхности образца снимают поверхностный слой бетона толщиной не менее половины приведенного диаметра наименьшей фракции крупного заполнителя. Образец бетона с обнаженными зернами крупного заполнителя насыщают водой и подвергают циклическому замораживанию-оттаиванию.

В процессе циклического замораживания-оттаивания определяют твердость обнаженных зерен заполнителя, например, с помощью прибора Бринелля.

Для получения статистически достоверных результатов твердость щебня из осадочных пород определяют не менее чем на 40-50 зернах, а твердость растворной части - по данным 15-20 измерений. При оценке твердости зерен заполнителя из плотных изверженных и метаморфических пород количество контролируемых зерен может быть снижено до 15-20.

Пример. Определяли возможность использования четырех видов крупного заполнителя различных месторождений в производстве морозостойких бетонов.

Результаты предварительного определения морозостойкости заполнителей из известнякового и доломитового щебня способом непосредственного замораживания и оттаивания проб зерен (табл.1) показали, что их нельзя использовать в производстве бетонов с маркой по морозостойкости Mp₃≥25.

По предлагаемому способу оценивали морозостойкость крупных заполнителей в бетоне. Мелким заполнителем служил кварцевый песок с модулем крупности 2,5, вяжущим - среднеалюминатный портладцемент с активностью 42,9 МПа. Состав бетона 1:2,03:3,01 (цемент:песок:щебень); водоцементное отношение 0,37. В бетонную смесь вводили комплексную добавку СНВ+СДБ в количестве 0,005 и 0,2% от массы цемента соответственно.

Результаты испытаний в бетоне (табл.2) показали, что заполнители №1 и №4 могут быть использованы для получения высокоморозостойких бетонов с маркой F 500 циклов (что соответствует 100 циклам ускоренных испытаний при температуре замораживания t_зам=-50°C). На заполнителях №2 и №3 возможно получение бетона с маркой F>300 циклов.

Из сопоставления данных табл.1 и 2 следует вывод, что потери в массе проб не могут служить критерием оценки пригодности заполнителя для производства морозостойких бетонов.

Разработанный способ позволяет установить причины разрушения бетона. Например, основной причиной разрушения бетона на гранитном щебне (заполнитель №4) является ослабление контактной зоны, а снижение прочности бетона на известняковом щебне (заполнителе №2) обусловлено разрушением самого заполнителя.

Использование предлагаемого способа для оценки морозостойкости заполнителя в бетоне обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

- возможность определения фактической морозостойкости крупного заполнителя непосредственно в бетоне, с учетом взаимного влияния заполнителя и растворной части бетона, а также выявления причин и характера разрушения как бетона, так и его составляющих;

- возможность сравнения морозостойкости различного рода заполнителей в бетоне с одинаковыми структурными характеристиками;

- возможность установления допустимого содержания неморозостойких зерен в заполнителе;

- позволяет давать окончательную оценку пригодности крупного заполнителя в производстве морозостойких бетонов;

- отпадает необходимость предварительного испытания заполнителя способом непосредственного замораживания проб зерен как необъективного показателя, что значительно снижает трудоемкость подбора составов морозостойких бетонов, повышает качество и надежность конструкций из них, а также расширяет область использования различных каменных материалов как заполнителей в бетонах.

Таблица 1 Результаты испытания заполнителей на морозостойкость № Вид заполнителя, месторождение Крупность фракции, мм Потери в массе, % в зависимости от температуры замораживания и количества циклов -20°C -50°C 25 50 75 100 25 50 75 100 1. Доломитовый щебень 20-30 8,6 12,0 20,2 27,6 0,0 14,0 25,0 30,8   Гатчинского месторождения (Ленинградская область)                   2. Известняковый щебень 20-30 9,2 14,7 21,6 29,7 15,4 22,3 55,3 65,0   Путиловского месторождения (Ленинградская область)                   3. Доломитовый щебень 20-30 7,9 13,9 22,9 26,9 10,8 16,7 29,5 36,2   Екабпилсского месторождения (Латвия)                   4. Гранитный щебень 20-30 0 0 0 0 0 0 0 0   Приветского месторождения (Ленинградская область)                  

Таблица 2 Изменение твердости зерен, заполнителей и растворной части, а также прочности бетона в процессе испытания на морозостойкость при температуре замораживания - 50°C № Составляющие бетона Твердость по Бринеллю в МПа до начала испытаний на морозостойкость Изменение твердости в % после циклов Прочность при сжатии бетонных образцов в % после циклов -20°С -50°С 25 50 75 100 25 50 75 100 1 Заполнитель 412 0 0 0 -18,6 101,8 104,8 105,9 109,0 Растворная часть 298 +2,1 +3,9 +7,0 +8,6         2 Заполнитель 398 -9,0 -17,1 -28,6 -37,6 90,7 85,7 74,8 65,2 Растворная часть 292 -9,8 -13,8 -22,9 -33,2         3 Заполнитель 402 -2,5 -7,1 -10,9 -12,9 97,4 91,1 85,9 77,6 Растворная часть 296 -1,7 -9,8 -12,9 -19,9         4 Заполнитель 728 0 0 0 0 96,5 95,2 86,3 85,1 Растворная часть 300 -2,5 -4,8 -10,7 -13,9         Образцы из растворной части бетонов 300,0 - +16,8 - +24,4 - 114,2 - 124,8

Изобретение относится к области исследования физических свойств строительных материалов и может быть использовано для оценки морозостойкости разных видов крупных заполнителей в бетонах. Техническим результатом является определение фактической морозостойкости крупного заполнителя в бетонах, с одновременным выявлением кинетики разрушения зерен заполнителя и растворной части бетона. Способ определения морозостойкости крупного заполнителя в бетонах путем насыщения образцов исследуемого бетона водой и их циклического замораживания-оттаивания характеризуется тем, что до испытания с образцов снимают поверхностный слой, обнажая зерна крупного заполнителя. Толщина снимаемого слоя составляет не менее половины диаметра зерен крупного заполнителя, а в процессе циклического замораживания-оттаивания определяют твердость обнаженных зерен заполнителя. 2 табл.

Способ определения морозостойкости крупного заполнителя в бетонах путем насыщения образцов исследуемого бетона водой и их циклического замораживания-оттаивания, отличающийся тем, что до испытания с образцов снимают поверхностный слой, обнажая зерна крупного заполнителя, причем толщина снимаемого слоя составляет не менее половины диаметра зерен крупного заполнителя, а в процессе циклического замораживания-оттаивания определяют твердость обнаженных зерен заполнителя.