Ускоренные испытания материалов на долговечность

Определение технических характеристик долговечности

Дисперсность порошкообразных материалов

Многие строительные материалы и сырье для их производства

представляют собой твердые тонкодисперсные порошкообразные частицы.

Кинетика химического взаимодействия в гетерогенных системах зависит от

дисперсности твердой фазы. При этом важен не только размер частицы, но и

соотношение зерен различных фракций в измельченном материале.

Для оценки степени измельчения вяжущих веществ применяют

механический, физический и физико-химический методы. Основным

является механический метод – ситовой анализ, т.е. рассев материала через

сита с ячейками установленного размера. Для вяжущих используют сита с

номерами сетки 09; 05; 02; 008, имеющие размер ячеек по ее сторонам 0,9;

0,5; 0,2; 0,08 мм, а число ячеек на площади в 1 см2 - 59; 177; 980; 5491

соответственно. Тонкость помола характеризуют количеством материала,

прошедшего через сито либо оставшегося на нем, %.

Физические и физико-химические методы основаны на связи степени

измельчения с суммарной поверхностью зерен. С ростом дисперсности зерен

растет и удельная поверхность, имеющая размерность см2/г.

К физическим методам определения удельной поверхности относится

метод воздухопроницаемости, основанный на зависимости между удельной

поверхностью и сопротивлением, которое оказывает столбик порошка

прохождению через него воздуха.

К физико-химическим методам относится определение удельной

поверхности по величине адсорбции порошком некоторых веществ.

Используют метод низкотемпературной адсорбции азота (метод БЭТ).

К физическим методам относят также сепарационные и

седиментационные методы, используемые для определения зернового

состава вяжущего. При сепарационном методе порошок вяжущего разделяют

на отдельные фракции зерен воздушной струей. Седиментационный метод

основан на зависимости скорости осаждения зерен в жидкой среде от их

размера. По закону Стокса крупные зерна осаждаются быстрее мелких.

Последовательно удаляя отдельные частицы суспензии, разделяют зерна по

крупности

Наиболее важной характеристикой пористого строительного

материала является морозостойкость, характеризующая поведение влажного

материала в условиях многократного замораживания и оттаивания. Марка

материала по морозостойкости характеризуется числом таких циклов, при

которых потеря прочности бетона не превышает 15 %, а потеря массы для

стеновых материалов не превышает 5 % (также учитываются показатели

внешнего вида). Для стеновых материалов выделяют марки 15, 25, 35, 50, а

для бетонов, используемых в дорожном и гидротехническом строительстве –

50, 100 и 200 циклов; для суровых климатических условий – марки 300, 400 и

500. Методические основы испытания различных материалов совпадают,

хотя в процедурах могут быть отличия. Стандартизуются следующие

основные положения методики определения морозостойкости

применительно к бетону:

1) форма и размеры образцов определяются наибольшей

крупностью заполнителя и видом испытания (прочность при сжатии и

изгибе). В таблице 4 приведена зависимость размера образцов от

максимальной крупности заполнителя.

Иногда допускается использовать кубы 70×70×70 мм. При

изготовлении призм 100×100×300(400) мм из бетонной смеси с крупностью

зерен 70 мм частицы размером более 40 мм удаляют вручную;

Наибольшая крупность зерен заполнителя, мм	Размеры образцов, мм
Кубов	Призм
	100×100×100	70×70×210(280)
	150×150×150	100×100×300(400)
	200×200×200	100×100×300(400)

установившейся температуре минус 16 С зависит от объема образца: для

Таблица 4 - Размеры контрольных образцов

2) число образцов (контрольных и основных), а также циклов

испытания устанавливают соответствующим стандартом. Например, для

бетона руководствуются ГОСТ 10060.0-2000. Для марки по морозостойкости

F50 число контрольных образцов – 3, основных – 3; а для F75 и более:

контрольных – 9, основных – 6. При увеличенном количестве образцов

проводят испытания образцов дополнительно после достижения числом

циклов замораживания и оттаивания значений, соответствующих ближайшей

меньшей марке (для марки F100, число циклов n = 75 и 100);

3) возраст образцов. Основные и контрольные образцы испытывают

после 28 суток нормального твердения или 7 суток нормального твердения

после тепловой обработки. Гидротехнический бетон испытывают в 90 и 180

суточном возрасте;

4) время насыщения образцов водой до испытания составляет 96 ч;

5) конструкция морозильной установки должна обеспечивать

температуру не выше минус 16 0С и быть оборудована принудительной

вентиляцией. Желательно иметь автоматизированную установку;

6) продолжительность одного замораживания при

образца с ребром до 15 см – 3,5 ч; а с ребром 20 см – 5,5 ч (а также зависит от

объема и мощности морозильной установки);

7) условия оттаивания. Проводится в ванне с водой, имеющей

температуру 15-20 0С; время выдерживания в воде – не менее 3,5 ч.

В качестве критерия долговечности материала, как правило,

принимается его морозостойкость. Но оценка морозостойкости по

стандартной методике имеет ряд недостатков: метод трудоемок, дорог,

требует применения специальных холодильных установок, длителен.

Поэтому для производственного контроля могут использоваться другие

методики.

Ультразвуковой метод (ГОСТ 26134-84*) используют для оценки

морозостойкости тяжелого и легкого бетонов. Морозостойкость оценивают

по критическому числу циклов замораживания-оттаивания, после которого

резко возрастает время распространения ультразвука, что свидетельствует об

интенсивном разрушении материала.

Метод глубокого замораживания. Замораживание проводится при

температуре минус 50 0С, а не при минус 16 0С. Ускорение процесса

испытания достигается за счет образования большего количества льда в

результате замерзания воды в малых порах и капиллярах цементного камня.

50 циклам обычного испытания - температура минус 15-20 0С -

соответствует 5 циклов при температуре минус (50±2) 0С; 75 циклам – 8

циклов; 100 циклам – 15 циклов и т.д.

Метод ускоренного определения морозостойкости бетонов по

накоплению остаточных деформаций. Основан на том, что под действием

замораживания и оттаивания бетон постепенно разрыхляется и при

воздействии нагрузок на бетон наблюдается увеличение остаточных

деформаций.

Метод оценки морозостойкости по капиллярной пористости

основан на расчете капиллярной пористости бетона и сравнении ее с таковой

эталонного бетона, для которого известна морозостойкость.

Дата добавления: 2014-01-20