СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ В БЕТОНАХ
METHOD TO DETECT FROST-RESISTANCE OF COARSE FILLER IN CONCRETES

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.
3
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 Mp≥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.
зам
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=-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