способ определения морозостойкости крупного заполнителя в бетонах

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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