Методы определения морозостойкости строительных материалов кратко

Обновлено: 04.07.2024

Цель работы: определить марку по морозостойкости цементного бетона. Познакомиться с методами ее определения.

I. Теоретическая часть:

Морозостойкость – это свойство насыщенного водой или раствором соли материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. Количественная характеристика морозостойкости – марка по морозостойкости (F), которая показывает число циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного в жидкой среде материала, при которых потери прочности и массы не превышают указанных в ГОСТе и СНиПах значений.

- потеря прочности и массы, насыщенного в жидкой среде образца, после i циклов замораживания и оттаивания, %;

- предел прочности при сжатии(в МПа) и масса (в г) образца после n циклов замораживания и оттаивания образца;

- предел прочности при сжатии (в МПа) и масса образца (в г), насыщенного в жидкой среде, до замораживания.

Для каждого материала устанавливают марки по морозостойкости. Марка обозначается буквой F, после которой указывается минимальное число циклов, которое должен выдержать материал (например, F100).

Марка по морозостойкости (F) для тяжелого цементного бетона – это количество циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного водой стандартного образца, при которых потеря прочности не превышает 5%, а для бетона дорожных и аэродромных покрытий, кроме того, потеря массы не более чем на 3% (ГОСТ ……).

Стандарт устанавливает три метода контроля морозостойкости:

I – для бетонов, кроме дорожных и аэродромных;

II – для дорожных и аэродромных бетонов и ускоренный для других бетонов;

III – ускоренный для всех видов бетона.

I. Теоретическая часть:

- потеря прочности и массы, насыщенного в жидкой среде образца, после i циклов замораживания и оттаивания, %;

- предел прочности при сжатии(в МПа) и масса (в г) образца после n циклов замораживания и оттаивания образца;

- предел прочности при сжатии (в МПа) и масса образца (в г), насыщенного в жидкой среде, до замораживания.

При выявлении эксплуатационных показателей бетона немаловажную часть составляет определение морозостойкости бетона. Да, самым важным расчётом являются прочностные характеристики бетона, но морозостойкость оказывает прямое на них влияние. Давайте разберемся, что же это за параметр. Морозостойкость – это способность материала, насыщенного водой, выдерживать определенное количество циклов заморозки и последующего оттаивания. К формату проведения лабораторных испытаний мы подойдем чуть позже, а пока разберемся, как же это происходит в реальной жизни.

Приборы для исследования морозостойкости бетона

Существует 2 основных типа приборов с противоположными действиями – это камера заморозки и камера оттаивания. Также имеются специальные камеры для того, чтобы образец затвердевал в нормальных условиях. При этом строительными компаниями все чаще используются камеры с возможностью хранения во влажной среде и для нормального твердения, а также для оттаивания. Универсальность камер заключает в себе возможность использования всех 3-х функций. Это и послужило причиной их популярности. А определенные виды камер могут включать в себя все виды работ для полного цикла. Обычно они автоматические и позволяют не только отследить весь процесс, но и поставить на производство определенное количество циклов. В такие камеры могут одновременно поместиться по 6 образцов с ребром в 10 сантиметров.

Также вы столкнетесь с проблемой проверок на соответствие, так как в случае полного или частичного обрушения бетонной конструкции по техногенным или природным причинам проверяется вся документация здания, вплоть до мельчайших деталей. Любое несоответствие нормативам приемки бетонной конструкции чревато судебными разбирательствами и последующим недопущением до строительных работ. Чтобы обезопасить себя от подобных последствий, мы рекомендуем вам обращаться в лицензированные строительные лаборатории: так вы избежите ненужных затрат в виде покупки морозильных камер, а также сможете обезопасить себя от последствий.

Методы определения морозостойкости бетона

Различают два способа проведения испытания бетона на морозостойкость – простой и ускоренный. Основное различие, помимо скорости проведения испытания, в среде насыщения, заморозки и оттаивания. Давайте для наглядности опишем каждый способ.

Как мы видим, методы во многом схожи и отличаются в основном применением хлорида натрия при определенных условиях. Стоит обратить внимание и на процесс проведения испытания. Для этого перейдем к следующей главе.

Методы определения морозостойкости

Concretes. Methods for determination of frost-resistance

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН ОАО "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ОАО "НИЦ "Строительство"), Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС) (протокол от 18 декабря 2012 г. N 41, приложение Е)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа государственного управления строительством

Государственный комитет градостроительства и архитектуры

Министерство строительства и регионального развития

Министерство регионального развития

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. N 1982-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 10060-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих стандартов:

EN 12390-9:2006* "Испытание затвердевшего бетона. Часть 9. Морозо- и морозосолестойкость. Выветривание", NEQ ("Testing hardened concrete - Part 9: Freeze - Thaw resistance - Scaling");

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

ASTM С 666-2008 "Метод определения стойкости бетона к быстрому замораживанию и оттаиванию", NEQ ("Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing");

ASTM С 671-94 "Метод определения критического расширения бетонных образцов, подвергающихся замораживанию", NEQ ("Test Method for Critical Dilatation of Concrete Specimens Subjected to Freezing");

ASTM С 672-98 "Метод определения стойкости поверхности бетона к разрушению при хранении в противогололедных реагентах", NEQ ("Test Method for Scaling Resistance of Concrete Surfaces Exposed to Deicing Chemicals")

7 ИЗДАНИЕ (июнь 2018 г.) с Поправкой (ИУС N 6-2017)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2019 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на тяжелые, мелкозернистые, легкие и плотные силикатные бетоны, в том числе на бетоны дорожных и аэродромных покрытий, бетоны конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды (далее - бетоны), и устанавливает базовые и ускоренные методы определения морозостойкости.

Методы определения морозостойкости, приведенные в настоящем стандарте, применяют при подборе составов бетонов, применении новых материалов и технологий изготовления бетона, а также при контроле качества бетона изделий и конструкций.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 577-68 Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 10197-70 Стойки и штативы для измерительных головок. Технические условия

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 22685-89 Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 вода минерализованная: Вода, содержащая растворенные соли в количестве 5 г/л и более.

Морская вода является одним из видов минерализованной воды.

3.2 морозостойкость бетона: Способность бетона в водонасыщенном или насыщенном раствором соли состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без внешних признаков разрушения (трещин, сколов, шелушения ребер образцов), снижения прочности, изменения массы и других технических характеристик, приведенных в приложении А.

3.3 марка бетона по морозостойкости: Показатель морозостойкости бетона, соответствующий числу циклов замораживания и оттаивания образцов, определенному при испытании базовыми методами, при которых характеристики бетона, установленные настоящим стандартом, сохраняются в нормируемых пределах и отсутствуют внешние признаки разрушения (трещины, сколы, шелушение ребер образцов).

3.4 марка бетона по морозостойкости : Марка по морозостойкости бетона, испытанного в водонасыщенном состоянии, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий, а также бетонов, эксплуатируемых при воздействии минерализованной воды.

3.5 марка бетона по морозостойкости : Марка по морозостойкости бетона дорожных и аэродромных покрытий и бетона, эксплуатируемого при воздействии минерализованной воды, и определенная при испытании образцов, насыщенных 5%-ным водным раствором хлорида натрия.

3.6 цикл испытания: Совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.

3.7 основные образцы: Образцы, предназначенные для определения нормируемых настоящим стандартом характеристик после проведения заданного числа циклов замораживания и оттаивания.

3.8 контрольные образцы: Образцы, предназначенные для определения нормируемых настоящим стандартом характеристик перед началом испытания основных образцов.

3.9 определение морозостойкости: Оценка максимального числа циклов замораживания и оттаивания бетона, при котором характеристики бетона остаются в нормированных пределах, а также отсутствуют трещины, сколы, шелушение ребер образцов.

3.10 критическое снижение характеристик образцов: Снижение характеристик образцов при определении морозостойкости до значений, при которых в соответствии с настоящим стандартом прекращают испытания образцов.

4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы определения морозостойкости:

- базовые методы при многократном замораживании и оттаивании:

первый - для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и бетонов конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды,

второй - для бетонов дорожных и аэродромных покрытий и для бетонов конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды;

- ускоренные методы при многократном замораживании и оттаивании:

второй - для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и бетонов конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды, легких бетонов марок по средней плотности менее D1500,

третий - для всех видов бетонов, кроме легких бетонов марок по средней плотности менее D1500.

Допускается применение других методов определения марок бетонов по морозостойкости при условии обязательного определения коэффициента перехода в соответствии с приложением Б или тарировки предлагаемого метода по отношению к базовым методам.

Образцы, отобранные из конструкций, испытывают по приложению А.

4.2 При разработке проектной и исполнительной документации при предъявлении к бетону требований по морозостойкости следует указывать марку бетона по морозостойкости или .

4.3 Условия испытаний для определения морозостойкости бетонов в зависимости от используемого метода и вида бетонов принимают по таблице 1.

При выборе материалов для каменных сооружений следует помимо прочности обращать самое серьезное внимание на стойкость материалов против атмосферных воздействий. Некоторые здания, кладка которых была возведена из недостаточно морозостойких материалов и в процессе службы подвергалась действию сырости и мороза, в течение 10-15 лет частично или полностью разрушались.

По степени капитальности здания относятся к определенному классу сооружения. По ОСТ/ВКС 4534 установлены в зависимости от срока службы 4 класса сооружений и сверх этого группа сооружений вне класса. Эти сведения даны в таблице на рис. 1.

Надо отметить, что недостаточно дифференцированы сооружения III класса, который обнимает весьма различные по капитальности сооружения, например глинобитные и землебитные бараки со сроком службы 10-20 лет и 2-3-этажные здания из легкобетонных камней со сроком службы до 40 лет. Очевидно, к этим типам сооружений могут и должны быть предъявлены различные требования. Поэтому целесообразно разбить этот класс на 3 подкласса: IIIa - со сроком службы 30-40 лет, IIIб - со сроком службы 20-30 лет и IIIв - со сроком службы 10-20 лет.

Основным методом оценки долговечности является испытание на морозостойкость строительных материалов в состоянии полного насыщения водой. Недостаточно морозостойкие каменные материалы со слабой структурой разрушаются вследствие расширения замерзшей воды в горах и капиллярах. В первую очередь происходят выкрашивание углов и ребер и появление трещин, а в дальнейшем и полное разрушение материала и обращение его в бесформенную массу. Для полной оценки морозостойкости каменного материала требуется замораживание его до температуры -17° и ниже, так как только при такой температуре вода замерзает в самых малых капиллярах.

Рис. 1. Классы сооружений по степени капитальности

Методы определения морозостойкости строительных материалов

Для определения морозостойкости строительных материалов каменного типа, из них выпиливаются кубики. Кирпич и другие искусственные каменные материалы испытываются или в образцах нормальных размеров для данного материала или же из них также выпиливаются кубики.

Выпиленные из материала кубики или образцы нормальных размеров для данного материала, например кирпич, насыщаются водой и подвергаются последовательному замораживанию при -17° и оттаиванию в воде с температурой +10-20°. Материал считается удовлетворяющим требованию морозостойкости, если ни один из испытанных образцов после установленного количества замораживаний и оттаиваний не обнаруживает признаков разрушения в виде появления трещин или выкрашивания ребер и углов. Следует учесть, что материал подвергается испытанию в значительно более жестких условиях по сравнению с действительной его службой в сооружении, где он не имеет обычно полного насыщения водой. Но эти условия должны заменить действие многократности замораживания при меньшем насыщении в течение длительного периода эксплуатации сооружения.

Требования, предъявляемые к строительным материалам в отношении морозостойкости приведены в таблице, и зависят от срока службы сооружения, от защиты основного материала облицовками и от условий влажности (рис. 2).

Рис. 2. Требуемая морозостойкость (количество замораживаний) каменных строительных материалов в зависимости от срока службы и класса сооружений (для наружных элементов сооружений)

В особо неблагоприятных условиях находятся цоколи зданий на высоту примерно до 40 см от тротуара, а при высоком расположении гидроизоляционного слоя - и выше (до уровня изоляции).

Для кладки наружных стен и цоколей, защищенной каменными облицовками из достаточно морозостойких материалов, требования морозостойкости во всех случаях, где требуется более 15 замораживаний, могут быть снижены до 15 замораживаний.

Морозостойкость некоторых строительных материалов зависит от срока службы, например силикатный кирпич, с течением времени повышают свою морозостойкость. Поэтому для сооружений II класса с нормальной влажностью требования морозостойкости для силикатного кирпича могут быть снижены до 10 замораживаний.

Рассмотрим вопрос о влиянии климатических условий на требования морозостойкости. Уровень зимних температур не имеет существенного значения. В северных районах мы имеем более низкие температуры зимой, вызывающие замерзание влаги в мелких порах. Зато в южных районах мы имеем более частую смену морозов и оттепелей. И только для районов с расчетной зимней температурой - 5° и выше требования морозостойкости могут быть снижены.

Очень большое значение для морозостойкости строительных материалов имеет степень влажности климата, от которой зависит процент насыщения влагой наружных стеновых материалов к зиме. Известно например, что в условиях сухого климата Средней Азии успешно применяется в капитальных сооружениях слабообожженный кирпич и даже сырец - материал мало морозостойкий. Эти материалы на практике в условиях сухого климата показали достаточную долговечность, несмотря на очень низкие зимние температуры. Для таких климатических условий требования морозостойкости могут быть также снижены. При оценке морозостойкости материалов следует учитывать опыт прошлого строительства. Если определенные материалы зарекомендовали себя в конкретных условиях данного района как достаточно морозостойкие, испытания их на морозостойкость не требуется.

Следует отметить, что удовлетворительные результаты испытания на морозостойкость строительных материалов еще не гарантируют их достаточную стойкость против имеющихся в атмосфере агрессивных для каменных материалов газов, которые заметно ускоряют процесс выветривания камня. Поэтому для облицовочных материалов, применяемых для сооружений I и II классов, обязательна проверка стойкости их также против разрушающего действия имеющихся в воздухе данного города агрессивных для камня газов.

Особое значение морозостойкость имеет для бутового камня в не защищенных гидроизоляцией фундаментах.

Опыт последних лет показал необходимость соблюдения большой осторожности при использовании камня из новых еще не проверенных практикой карьеров. В этих условиях обязательно тщательное исследование морозостойкости камня в различных его пластах. В случае обнаружения в кладке фундаментов недостаточно морозостойкого бута достаточно эффективным способом лечения является надежная гидроизоляция фундамента от сырости после просушки его, если конечно процесс разрушения камня еще не зашел слишком далеко.

При недостаточной стойкости стеновых материалов разрушение начинается в первую очередь в местах, подвергающихся большему увлажнению. Задолго до установленного срока службы здания начинается разрушение материала: выкрашивание углов и кромок, отслоение лещадок, появление трещин. Наружная штукатурка недостаточно защищает материал стены от увлажнения, и поэтому только незначительно повышает морозостойкость материала. Но, с другой стороны, наличие штукатурки создает новые и притом особенно опасные моменты, а именно, при недостаточно морозостойком материале стены в первую очередь ослабляется и нарушается сцепление штукатурки со стеной, следствием чего получаются отслоение штукатурки и ее падение. При этом разрушение штукатурки в первую очередь, так же как и неоштукатуренной кладки, начинается на участках, более других подвергающихся увлажнению. По этим соображениям требования морозостойкости снижены только для облицовок как имеющих специальное крепление анкерами со стеной.

Хотя требования морозостойкости являются основными в оценке пригодности каменного материала для сооружения определенного класса, но они не покрывают всего комплекса требований к материалам для капитальных сооружений. Большое значение имеет устойчивость на поверхности стены штукатурки и отделки. Как правило, стена должна обладать большей жесткостью, чем штукатурка на ней. При несоблюдении этого требования штукатурка дает трещины и отслаивается. Например плотная цементная штукатурка на кладке, сложенной на слабом растворе или на шлаковом растворе, как правило, покрывается сеткой трещин, которые возникают в результате разницы в осадочных и температурных деформациях штукатурки и кладки. Масса искусственного мрамора может наноситься только на кладку на самых прочных растворах. Тщательный подход к выбору марки камней особенно важен для стен из бетонных блоков, которые дают большие усадочные деформации и деформации при изменении влажности камня.

При выборе материалов для того или иного сооружения всесторонний анализ стойкости их производится обычно только для монументальных сооружений вне класса. Для массового же строительства всех классов (до первого включительно) ограничиваются обычно проверкой их морозостойкости и установлением некоторой минимальной марки камня и раствора в зависимости от класса сооружения. Среди общего комплекса свойств камня, от которых зависит стойкость кладки против выветривания, эти две характеристики являются наиболее важными, так как они частично определяют некоторые другие свойства камня.

Требования морозостойкости строительных материалов, изложенные на рис. 2, установлены нормами проектирования каменных конструкций, что же касается требований минимальных прочностей камня и раствора для различных классов сооружений, то они еще не нормированы. На основании опыта строительства могут быть рекомендованы для использования данные, изложенные на рис. 3.

Рис. 3. Рекомендуемые минимальные марки материалов для стен и фундаментов сооружений различных классов

Читайте также: