RU2059243C1 - Способ определения морозостойкости бетона - Google Patents
Способ определения морозостойкости бетона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059243C1 RU2059243C1 RU94005775A RU94005775A RU2059243C1 RU 2059243 C1 RU2059243 C1 RU 2059243C1 RU 94005775 A RU94005775 A RU 94005775A RU 94005775 A RU94005775 A RU 94005775A RU 2059243 C1 RU2059243 C1 RU 2059243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- frost resistance
- modulus
- determination
- deformation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к испытаниям строительных материалов и может быть использовано для ускоренного определения морозостойкости бетона. Сущность изобретения заключается в том, что морозостойкость бетона определяют по результатам испытаний призматического образца на центральное осевое сжатие вплоть до разрушения, фиксируя в процессе испытания напряжение и соответствующие им продольные деформации и определяя начальный модуль упругости и модуль деформаций бетона в момент разрушения, по соотношению которых и судят о морозостойкости бетона. 1 ил. 1 табл.
Description
Изобретение относится к испытаниям строительных материалов и может быть использовано для ускоренного определения морозостойкости бетона.
Известен способ определения морозостойкости бетона, включающий насыщение испытуемых образцов водой в течение 96 часов и циклическое замораживание-оттаивание испытуемых образцов, причем замораживание проводят в воздушной среде при -16 -20оС в течение 2,5-5,5 ч в зависимости от размера образцов, а оттаивание проводят в воде при 16-20оС в течение 1,5-5,5 ч в зависимости от размера образцов. За морозостойкость бетона принимают количество циклов замораживания-оттаивания, после которого средняя прочность на сжатие испытуемых образцов будет меньше среднего значения прочности контрольных образцов более, чем на 5 Контрольные образцы испытываются на сжатие перед началом испытаний на циклическое замораживание-оттаивание (ГОСТ 10060-87. Бетоны. Методы контроля морозостойкости).
Однако указанный способ характеризуется большой трудоемкостью и продолжительностью испытаний. Например, продолжительность испытаний бетона с ожидаемой маркой по морозостойкости F 300 составит при двухсменной работе лаборатории 150 рабочих дней, причем при вынужденных перерывах в испытаниях, например выходные и праздничные дни, образцы должны находиться в замороженном состоянии. Большая трудоемкость связана с необходимостью дважды в цикл производить перекладывание образцов (из морозильной камеры и обратно), производить смену воды-среды через каждые 50 циклов, выполнять испытания на сжатие через промежуточное число циклов.
Известен также способ ускоренного контроля морозостойкости бетонов, включающий насыщение испытуемых образцов 5-ным раствором хлорида натрия в течение 96 ч и циклическое замораживание-оттаивание в 5-ном растворе хлорида натрия, причем замораживание проводят при -50-55оС в течение 2-3 ч, а оттаивание проводят при 16-20оС в течение 2-3 ч. Количество циклов испытаний при реализации способа сокращается в 28,5-37,5 раз в сравнении с рассмотренным выше способом.
Данный способ, значительно сокращая продолжительность испытаний, обладает следующими существенными недостатками:
применим для бетонов с наибольшей крупностью заполнителя 10 мм, так как для испытаний по способу применяются образцы-кубы с ребром 70 мм, а согласно ГОСТ 10180-90 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам" размер ребра образца для испытаний должен не менее чем в 4 раза превосходить размер крупного заполнителя. В связи с тем, что в строительстве применяют в основном бетоны с наибольшей крупностью заполнителя 20 мм и более, указанный способ имеет ограниченное применение;
требует применения низкотемпературного оборудования, которое дефицитно и на предприятиях по производству железобетонных изделий, как правило, отсутствует.
применим для бетонов с наибольшей крупностью заполнителя 10 мм, так как для испытаний по способу применяются образцы-кубы с ребром 70 мм, а согласно ГОСТ 10180-90 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам" размер ребра образца для испытаний должен не менее чем в 4 раза превосходить размер крупного заполнителя. В связи с тем, что в строительстве применяют в основном бетоны с наибольшей крупностью заполнителя 20 мм и более, указанный способ имеет ограниченное применение;
требует применения низкотемпературного оборудования, которое дефицитно и на предприятиях по производству железобетонных изделий, как правило, отсутствует.
Наиболее близким к изобретению по своей технической сути является способ определения термоморозостойкости бетона, включающий определение начальной морозостойкости бетона и модуля деформации при одноосном сжатии. Согласно способу определяют отношение модуля деформаций при уровне нагружения, равном верхней границе микротрещинообразования, к модулю деформаций, равном нижней границе микротрещинообразования, а термоморозостойкость после многоциклового нагревания-остывания расчитывают по формуле
Ft Fo ·a ·exp (B · Ev/Eo), где Ft термоморозостойкость после многоциклового нагревания-остывания;
Fo начальная морозостойкость бетона;
Ev модуль деформации при уровне нагружения, равном верхней границе микротрещинообразования бетона;
Eo модуль деформации при уровне нагружения, равном нижней границе микротрещинообразования бетона;
a, b эмпирические коэффициенты (Айрапетов Г.А. Панченко А.И. Несветаев Г. В. Черемисин В.В. Способ определения термоморозостойкости бетона. Положительное решение по заявке N 5058473/33/038547, приоритет 11.08.92).
Ft Fo ·a ·exp (B · Ev/Eo), где Ft термоморозостойкость после многоциклового нагревания-остывания;
Fo начальная морозостойкость бетона;
Ev модуль деформации при уровне нагружения, равном верхней границе микротрещинообразования бетона;
Eo модуль деформации при уровне нагружения, равном нижней границе микротрещинообразования бетона;
a, b эмпирические коэффициенты (Айрапетов Г.А. Панченко А.И. Несветаев Г. В. Черемисин В.В. Способ определения термоморозостойкости бетона. Положительное решение по заявке N 5058473/33/038547, приоритет 11.08.92).
Указанный способ предназначен для определения термоморозостойкости бетона, т.е. изменения начальной морозостойкости в результате многоциклового нагревания-остывания, и не позволяет определить начальную морозостойкость бетона. Кроме того, для определения уровней нагружения, соответствующих верхней и нижней границе микротрещинообразования, необходимо контролировать не только продольные, но и поперечные деформации, а также скорость распространения ультразвука в бетоне, что несколько усложняет испытания, затрудняя широкое применение способа в заводских лабораториях (Берг О.Я. Щербаков Е.Н. Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М. Стройиздат, 1971, с. 189).
Предполагаемое изобретение позволяет определить начальную морозостойкость бетона и упростить методику проведения испытаний.
Сущность изобретения достигается тем, что морозостойкость бетона определяют по результатам испытаний призматического образца на центральное осевое сжатие вплоть до разрушения, фиксируя в процессе испытания напряжения и соответствующие им продольные деформации и определяя начальный модуль упругости и модуль деформаций бетона в момент разрушения, по соотношению которых и судят о морозостойкости бетона.
При определении морозостойкости бетона по предлагаемому способу выполняют следующие операции:
проводят испытания образца-призмы на сжатие продольной осевой нагрузкой вплоть до разрушения, обеспечивая постоянную скорость нагружения 0,2-0,7 МПа/с;
фиксируют в процессе нагружения величину усилия N, по которой в дальнейшем определяют величину напряжений σ= N/A, где A площадь поперечного сечения образца, и соответствующую им величину продольных деформаций ε (методика указанных испытаний регламентирована ГОСТ 24452 "Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона" и доступна любой лаборатории завода по производству железобетонных изделий);
определяют начальный модуль упругости бетона
Eo σ03 / ε03 где σ03 величина напряжений, МПа, при уровне сжимающей нагрузки 30 от разрушающей; ε03 величина относительных продольных деформаций бетона при величине напряжений σ03
определяют модуль деформаций бетона при уровне нагружения, соответствующем пределу прочности испытуемого бетона (т.е. в момент разрушения)
ER Rb/ εR где Rb предел прочности испытуемого бетона при сжатии, МПа; εR величина относительных продольных деформаций бетона, соответствующая пределу прочности при сжатии Rb;
определяют морозостойкость испытуемого бетона при температуре замораживания -50оС по формуле
F a · exp(b· ER/Eo), где a, b эмпирические коэффициенты.
проводят испытания образца-призмы на сжатие продольной осевой нагрузкой вплоть до разрушения, обеспечивая постоянную скорость нагружения 0,2-0,7 МПа/с;
фиксируют в процессе нагружения величину усилия N, по которой в дальнейшем определяют величину напряжений σ= N/A, где A площадь поперечного сечения образца, и соответствующую им величину продольных деформаций ε (методика указанных испытаний регламентирована ГОСТ 24452 "Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона" и доступна любой лаборатории завода по производству железобетонных изделий);
определяют начальный модуль упругости бетона
Eo σ03 / ε03 где σ03 величина напряжений, МПа, при уровне сжимающей нагрузки 30 от разрушающей; ε03 величина относительных продольных деформаций бетона при величине напряжений σ03
определяют модуль деформаций бетона при уровне нагружения, соответствующем пределу прочности испытуемого бетона (т.е. в момент разрушения)
ER Rb/ εR где Rb предел прочности испытуемого бетона при сжатии, МПа; εR величина относительных продольных деформаций бетона, соответствующая пределу прочности при сжатии Rb;
определяют морозостойкость испытуемого бетона при температуре замораживания -50оС по формуле
F a · exp(b· ER/Eo), где a, b эмпирические коэффициенты.
Значения коэффициентов a и b определены в результате статистической обработки методом наименьших квадратов экспериментальных данных, полученных при испытаниях на морозостойкость при температуре замораживания -50оС 65 серий образцов тяжелого и керамзитобетона, изготовленных с применением 5 различных цементов. Расход цемента изменялся в пределах 310-500 кг/м3. При этом получены значения a 21,1; b 1,4 (чертеж).
Сущность предлагаемого способа определения морозостойкости бетона состоит в том, что предлагается определять морозостойкость по соотношению модуля деформаций бетона в момент разрушения при испытаниях в условиях одноосного центрального сжатия и начального модуля упругости бетона.
Теоретическое обоснование возможности определения морозостойкости бетона указанным выше способом основано на том, что соотношение модуля деформаций в момент разрушения и начального модуля упругости используется в качестве критерия стойкости структуры бетона к образованию и развитию трещин. Известно, что при одноосном испытании на сжатие бетон характеризуется нелинейной зависимостью "напряжения-относительные деформации" ( σ ε), нелинейность характерна для всех уровней нагружения, но практическое значение имеет при уровне нагружения выше нижней границы микротрещинообразования. Нелинейность зависимости σ ε обусловлена образованием микротрещин в структуре бетона при действии механических напряжений, причем чем меньше нелинейность (например, для высокопрочных бетонов), тем выше стойкость структуры бетона к образованию и развитию микротрещин (Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учеб. для вузов. М. Стройиздат, 1991, с.767; Берг О.Я. Щербаков Е. Н. Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М. Стройиздат, 1971 с.189; Бондаренко В. М. Некоторые вопросы нелинейной теории железобетона. Харьков: ХГУ, 1968, с.322; Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей. М. Высшая школа, 1991, с.288).
Известно также, что микротрещинообразование в структуре бетона является основной причиной его разрушения при температурных воздействиях, в том числе при замораживании-оттаивании, т.е. стойкость структуры к микротрещинообразованию характеризует морозостойкость бетона (Подвальный А.М. Коррозийное разрушение бетона при циклических воздействиях среды. Бетон и железобетон. 1982, N 9, с.9).
Способ основан на оценке стойкости структуры бетона к микротрещинообразованию посредством механических испытаний на одноосное сжатие, определении критерия стойкости к микротрещинообразованию в виде отношения модуля деформаций в момент разрушения к начальному модулю упругости и определении морозостойкости по установленной автором зависимости морозостойкости от указанного критерия стойкости структуры к микротрещинообразованию (чертеж).
П р и м е р. Требуется определить морозостойкость бетона в возрасте 28 сут. Состав бетона: цемент Ц=400 кг/м3; щебень известняковый Щ=1140 кг/м3; песок для строительных работ П=670 кг/м3; вода В=190 кг/м3. Условия твердения бетона нормальные. Начальная фактическая морозостойкость бетона, определенная при температуре замораживания -50оС прямыми испытаниями, т.е. многократным замораживанием-оттаиванием, составила Fo 52 цикла.
По методике ГОСТ 24452 определяются продольные относительные деформации образца призмы размером 10х10х40 см из бетона указанного состава при испытаниях на центральное одноосное сжатие. Результаты испытаний представлены в таблице.
Начальный модуль упругости бетона
Eo σ03 / ε03 0,3х31,5/24,5х10-538,6х103 МПа. Модуль деформаций бетона при уровне нагружения, соответствующем пределу прочности испытуемого бетона
ER Rb/ εR= 31,5/147,0х10-5 21,4х103 МПа. Морозостойкость испытуемого бетона при температуре замораживания -50оС по предлагаемому способу
F a · exp(bR ER/Eo 21,1 x x exp(1,4 · 21,4 · 103/38,6· 103) 46. Погрешность в сравнении с истинным значением, полученном при прямых испыта- ниях, составляет Δ
100 11,5 что допустимо при испытаниях бетонов на морозостойкость. Известно, что коэффициент вариации значений морозостойкости бетона при испытаниях может превышать 20 (Свиридов Н.В. Повышение долговечности цементобетонных аэродромных покрытий. М. Транспорт. 1979, с.165).
Eo σ03 / ε03 0,3х31,5/24,5х10-538,6х103 МПа. Модуль деформаций бетона при уровне нагружения, соответствующем пределу прочности испытуемого бетона
ER Rb/ εR= 31,5/147,0х10-5 21,4х103 МПа. Морозостойкость испытуемого бетона при температуре замораживания -50оС по предлагаемому способу
F a · exp(bR ER/Eo 21,1 x x exp(1,4 · 21,4 · 103/38,6· 103) 46. Погрешность в сравнении с истинным значением, полученном при прямых испыта- ниях, составляет Δ
Предлагаемый способ может быть эффективно использован для организации оперативного контроля морозостойкости бетона в промышленности сборного железобетона, а также при проведении исследовательских работ в области технологии бетонов высокой морозостойкости. Существенным достоинством способа является доступность необходимого для его реализации оборудования (по ГОСТ 24452) любой заводской лаборатории, а результат оценки морозостойкости бетона может быть получен в течение 2-3 ч.
В настоящее время не представляется возможным оценить величину экономического эффекта от реализации способа, однако организация статистического контроля морозостойкости бетона на базе заявляемого способа может дать эффект по аналогии со статистическим контролем прочности (ГОСТ 18105 Бетоны. Правила контроля прочности).
Claims (1)
- СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА, включающий нагружение призматического образца сжимающей нагрузкой по его торцам, определение моделей деформаций бетона и расчет морозостойкости по формуле, отличающийся тем, что определяет модуль деформации бетона при уровне нагружения, равном пределу кратковременной прочности, и начальный модуль упругости, находят их отношение, а морозостойкость бетона определяет по формуле
F a • exp(b • Er/Eo),
где F морозостойкость бетона в циклах при температуре замораживания -50oС;
Er, Eo модуль деформации при уровне нагружения, равном пределу кратковременной прочности, и начальный модуль упругости бетона соответственно, МПА;
a, b эмпирические коэффициенты.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005775A RU2059243C1 (ru) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Способ определения морозостойкости бетона |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005775A RU2059243C1 (ru) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Способ определения морозостойкости бетона |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94005775A RU94005775A (ru) | 1995-10-20 |
| RU2059243C1 true RU2059243C1 (ru) | 1996-04-27 |
Family
ID=20152680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94005775A RU2059243C1 (ru) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Способ определения морозостойкости бетона |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2059243C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101382535B (zh) * | 2008-09-17 | 2012-07-04 | 东南大学 | 一种生态型多孔混凝土抗冻性试验方法 |
| RU2490631C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Способ определения зависимости марки по морозостойкости бетона от водоцементного отношения |
| LT5963B (lt) | 2011-09-20 | 2013-09-25 | Vilniaus Gedimino technikos universitetas | Sieninių gaminių ilgalaikiškumo vertinimo būdas |
-
1994
- 1994-02-17 RU RU94005775A patent/RU2059243C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 10060-87. Бетоны. Методы контроля морозостойкости. Мощанский Н.А. (ред) Морозостойкость бетонов. Труды НИИЖБа, вып.19, Стройиздат, 1959. RU, патент 2003101, G 01N 33/38, 1993. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101382535B (zh) * | 2008-09-17 | 2012-07-04 | 东南大学 | 一种生态型多孔混凝土抗冻性试验方法 |
| LT5963B (lt) | 2011-09-20 | 2013-09-25 | Vilniaus Gedimino technikos universitetas | Sieninių gaminių ilgalaikiškumo vertinimo būdas |
| RU2490631C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Способ определения зависимости марки по морозостойкости бетона от водоцементного отношения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Graybeal et al. | Strength and durability of ultra-high performance concrete | |
| Dobiáš et al. | Water transport properties and depth of chloride penetration in ultra high performance concrete | |
| Cai et al. | Uniaxial compressive properties of ultra high toughness cementitious composite | |
| Ayano et al. | Improvement of concrete properties using granulated blast furnace slag sand | |
| Ambrose et al. | Influence of relative humidity on tensile and compressive creep of concrete amended with ground granulated blast-furnace slag | |
| RU2059243C1 (ru) | Способ определения морозостойкости бетона | |
| De Schutter et al. | Towards a more fundamental non-linear basic creep model for early age concrete | |
| Sanjeewa et al. | A review of mechanical properties of deteriorated concrete due to delayed ettringite formation and its influence on the structural behavior of reinforced concrete members | |
| Mahdi | Experimental study effect of using glass fiber on cement mortar | |
| Di Maio et al. | Non-destructive tests for the evaluation of concrete exposed to high temperatures | |
| Afaghi et al. | A Review on Fatigue Performance of Concrete Structures Part II, Material Parameters and Environmental Factors | |
| Miarka et al. | Fracture Resistance of Alkali Activated Concrete under the Mixed Mode I/II Load Conditions | |
| RU2027187C1 (ru) | Способ определения термоморозостойкости бетона | |
| Moradian et al. | Durability and dimensional stability of steel fiber reinforced cementitious mortar in comparison to high performance concrete | |
| Taher et al. | Exploratory scrutiny on fracture of lightly reinforced fiber geopolymer concrete notched beams | |
| Abed et al. | Concrete Performance in Cold Regions: Understanding Concrete’s Resistance to Freezing/Thawing Cycles | |
| Dalvand et al. | Experimental Investigation of Mechanical and Dynamic Impact Properties of High Strength Cementitious Composite Containing Micro Steel and PP Fibers | |
| Gong et al. | Effect of creep on the stress–strain relation of fly‐ash slag concrete in marine environments | |
| Li et al. | Salt spray testing on the chloride resistance of jointed concrete | |
| Islam et al. | Comparison of concrete expansion and stiffness due to alkali-silica reactivity | |
| Nemec et al. | Properties of Selected Alkali-activated Materials for Sustainable development | |
| Mielich et al. | Creep behavior of alkali-silica reaction damaged concrete with slow-reacting aggregates | |
| Carević et al. | Influence of Cracks on the Carbonation Resistance of Recycled Aggregate Concrete | |
| Karpenko et al. | Influence of variable stress state of concrete on its frost resistance | |
| Guo | Durability life prediction technology of port hydraulic structure driven by the fusion of digital twins and deep learning |