УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ АТМОСФЕРНЫХ И ХИМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
DEVICE TO ESTIMATE EFFECT OF ATMOSPHERIC AND CHEMICAL EXPOSURE PROCESSES AT CONSTRUCTION MATERIALS

Изобретение относится к области строительства, в частности к приборам для изучения воздействия различных погодных условий и сред различной агрессивности на композиционные строительные материалы, и может быть использовано для комплексной оценки и прогнозирования поверхностной прочности строительных материалов в зависимости от климатических факторов: влажности, температуры, воздействия ветровой нагрузки, морозостойкости, а также сред различной агрессивности.
Известно устройство для создания локальных погодных условий или их имитации (Патент на изобретение RU №2294785, кл. A63J 5/00, 2006 г.).
Известен прибор для изучения процессов атмосферных и химических воздействий на строительные материалы, содержащий два четырехугольных металлических сосуда, в которые помещается и аппаратура (термометр, манометр, вакуумметр, гигрометр, индикатор газа) и рамка с образцами материалов нескольких видов, на которые периодически влияют различными изучаемыми формами воздействия (повышенное давление, температура, влажность, вода, растворы солей или кислот). Применение прибора дает возможность сравнения воздействия изучаемых факторов (повышенное давление в среде, температура, влажность, концентрация) с воздействием тех же факторов, но в ослабленном варианте, при этом регистрируется количество продуктов разрушения строительного материала (Авторское свидетельство СССР №91251, класс 42b, 13, 1950 г.).
Недостатком известного прибора является то, что при испытании материала на любое воздействие погодных факторов и концентрации среды продукты разрушения изучаются только количественно, не учитывая их вид, размеры, химический состав, структуру дисперсных частиц, кроме того, образцы не защищены от случайных примесей извне, что значительно снижает достоверность их исследования. Устройство имеет достаточно сложную конструкцию и не позволяет постоянно в процессе воздействия указанных сред следить за состоянием поверхности образцов материала и процессом ее изменения в зависимости от времени воздействия выбранных экспериментальных факторов, т.е. не позволяет получить сведения о разрушении образцов во времени.
Целью изобретения является повышение скорости испытаний материала, точности оценки количества и качества частиц материала, выделившегося при деструкции, получение возможности контроля за процессом деструкции с поверхности образцов во времени, упрощение конструкции, а также расширение области применения устройства.
Это достигается тем, что прибор или устройство для оценки влияния атмосферных и химических воздействий на строительные материалы, содержащее два соединенных между собой сосуда с фланцами для крепления, в которые устанавливается исследуемый образец и подвергаются усиленному воздействию различных погодных факторов, согласно изобретению сосуды имеют разную длину и составляют единую герметичную испытательную кассету, выполненную из прозрачного материала, обеспечивающую в длинной ее части визуальный контроль состояния поверхности образца в процессе испытаний с определением изменения состояния поверхности во времени (разрыхление структуры, интенсификация микротрещинообразования, расслоение поверхностного слоя образца материала на составляющие композиционной смеси), определения времени и скорости появления продуктов деструкции, сохранности выпавших частиц внутри длинной части кассеты, гарантированности сбора всех выпавших частиц за счет наблюдения через прозрачную кассету процесса их сбора и за счет гладкой, без резких переходов внутренней поверхности сосуда. Торцы кассеты выполнены с сужениями, оканчивающимися патрубками с фланцами (входным и выходным), снабженными фильтрами, для воздействия различными погодными факторами на образцы и отбора продуктов деструкции материала. Кассета во время воздействия той или иной среды или после прекращения ее действия, если воздействие идет из вне (например, ветровой поток), закрывается крышками через резиновые прокладки. Использование фильтров позволяет исключить попадание в кассету посторонних дисперсных включений и засорение ими продуктов деструкции, а использование притертых крышек позволяет сохранять неизменной среду испытаний весь заданный временной цикл. Это обеспечивает герметичность кассеты и достижение главной цели - сохранность неизменными полученные пробы разрушения испытуемого материала.
На чертеже изображено заявленное устройство.
Устройство для оценки влияния атмосферных и химических воздействий на строительные материалы содержит прозрачную цилиндрическую герметично закрываемую испытательную кассету, состоящую из длинной (1) и короткой (2) частей, стыковка которых происходит через упругую резиновую прокладку (3) путем обжима фланцев пружинными скобами (4). Внутренняя поверхность кассеты имеет мягкие переходы, чтобы не допустить в них задержку продуктов деструкции при отборе. В торцевых частях кассеты имеются зауженные патрубки, справа - входной для воздействия различными погодными факторами на материал, с установленным фильтродержателем с фильтром (5), исключающим попадание в кассету посторонних загрязнений при испытании, слева - выходной с установленным фильтродержателем с фильтром (6) для сбора продуктов деструкции. В интервале времени между операциями сбора продуктов деструкции оба патрубка герметизируют плоскими заглушками (7). При действии различных погодных факторов (например, газовой среды, ветра) к входному патрубку присоединяется гибкий резиновый шланг для подачи в сосуд этих сред, а к выходному патрубку подсоединяют гибкий резиновый шланг для отвода в том числе и этих сред после их циркуляции через сосуд, а также для отбора пробы на фильтр с помощью воздухозаборного устройства, если проба не выводится непосредственно из сосуда полностью без фильтра.
Устройство работает следующим образом.
Для испытаний изготавливают образцы материала (8) распиловкой исходных изделий, очищают от заусенец на кромках, протирают ацетоном, а остатки частиц удаляют пылесосом для исключения посторонних частиц на поверхности. Опорные кромки по всему периметру образца покрывают водостойкой краской или лаком для предотвращения их механического разрушения и исключения выпадения продуктов деструкции из ставших более рыхлыми после распиловки материала торцевых слоев и при перемещении образцов внутри кассеты. Образцы помещают в длинную часть (2) тщательно очищенной кассеты, обеспечивающей при воздействии на образец различными погодными факторами визуальный контроль состояния поверхности образца и сохранность выпавших частиц. Затем обе части кассеты стыкуют через упругую резиновую прокладку (3) с наклоном в сторону длинной части. Это позволяет гарантировать полный сбор выпавших с поверхности образцов частиц в длинную часть кассеты в процессе воздействия нагрузок. Через входной патрубок с фильтром (5) кассеты происходит воздействие различными погодными факторами на материал, например водная среда и среда различной агрессивности, ветровая нагрузка и т.п. После проведения ряда циклических воздействий на материал проводят сбор продуктов деструкции с помощью воздухозаборного устройства через выходной патрубок с фильтром (6) продувом через кассету воздуха или прогонкой воды, контролируя полное выведение выпавших частиц на фильтры. Пробы с продуктами деструкции исследуются в световом и электронном микроскопах для определения выпавших частиц, их вида, размера, химического состава, поверхностных характеристик, структуры (путем осветления фильтра (6) в парах ацетона до прозрачности). По количеству и химическому составу продуктов деструкции материала изучают влияние климатических факторов и химических сред на степень деструкции материала в зависимости этих факторов от времени и интенсивности воздействия сред.
В интервале между операциями сбора продуктов деструкции оба патрубка герметизируют плоскими заглушками (7).
Для создания разрежения при отборе на выходной фильтр продуктов деструкции материала, образовавшегося в результате климатических факторов, используют электроаспиратор М-822.
Для испытания на морозостойкость серию кассет с образцами предварительно насыщенными водой или в водных средах различной агрессивности до заданного влагосодержания (преимущественно максимального, что соответствует выдержке в воде или в водных средах не менее 48 часов) на подставках в количестве 10 штук устанавливают в климатическую камеру (например, «Фейтрон-3000»), с наклоном в сторону длинной части, при температуре не выше минус 15°С и выдерживают не менее 3 часов, после чего вынимают и проводят ускоренное оттаивание образцов, например, лучистым теплом инфракрасной лампы, в течение не менее одного часа до температуры плюс 20°С. После первых 25 циклов испытаний и далее через каждые последующие 5-10 циклов проводят отбор продуктов деструкции из объема каждой рабочей кассеты с помощью электроаспиратора.