1651

Соотношение между числом циклов испытаний и маркой бетона по морозостойкости принимают по табл. 3.11.

Т а б л и ц а 3 . 1 1 Соотношение между числом циклов испытаний

и маркой бетона по морозостойкости

191

Базовые методы определения морозостойкости

Первый метод. Испытание по первому базовому методу проводят замораживанием на воздухе образцов, насыщенных водой, и после7 дующим их оттаиванием в воде. Насыщенные водой контрольные образцы извлекают из воды, обтирают влажной тканью и испытывают на сжатие по ГОСТ 10180. Рассчитывают внутрисерийный коэффи7 циент вариации прочности. Серию образцов, внутрисерийный коэффи7 циент вариации прочности которых превышает 9%, снимают с испы7 таний и проводят испытания новой серии образцов.

Насыщенные водой основные образцы извлекают из воды, обтирают влажной тканью и помещают в морозильную камеру в контейнере или устанавливают на сетчатый стеллаж камеры так, чтобы расстояние между образцами, стенками контейнера и расположенными выше стеллажами было не менее 20 мм. Включают камеру и понижают температуру. Началом замораживания считают момент установления в камере температуры минус 16 °C.

Число циклов замораживания и оттаивания, после которых определяют прочность при сжатии образцов бетона, принимают по 3.11.Образцы испытывают по режиму, указанному в табл. 3.12.

Т а б л и ц а 3 . 1 2

Режимы испытаний образцов

Минимальную продолжительность замораживания образцов легких бетонов марок по средней плотности D15007D1200 увеличивают на 0,5 ч, марок D12007D1000 – на 1 ч, марок D900 и менее – на 1,5 ч.

Температуру воздуха в морозильной камере измеряют в центре ее объема в непосредственной близости от образцов.

Образцы после замораживания оттаивают в ванне с водой темпе7 ратурой (20 +/7 2) °C. При оттаивании образцы размещают на расстоя7 нии друг от друга, стенок и днища ванны не менее чем на 20 мм, слой воды над верхней гранью образца должен быть не менее 20 мм.

Температуру воды в ванне измеряют в центре ее объема в непо7 средственной близости от образцов. Воду в ванне для оттаивания об7 разцов меняют через каждые 100 циклов переменного замораживания и оттаивания.

192

Основные образцы после заданного числа циклов замораживания и оттаивания извлекают из воды, обтирают влажной тканью и испы7 тывают на сжатие. При появлении в процессе испытаний образцов тре7 щин и (или) сколов, и (или) шелушения ребер испытания прекращают.

Второй метод. Испытание по второму базовому методу проводят замораживанием на воздухе образцов, насыщенных раствором хлорида натрия, и последующим их оттаиванием в растворе хлорида натрия. Основные и контрольные образцы перед испытанием насыщают 5%7м водным раствором хлорида натрия. Контрольные образцы извле7 кают из раствора, обтирают влажной тканью, взвешивают и испы7 тывают на сжатие.

Основные образцы после насыщения подвергают испытаниям на замораживание и оттаивание по режиму, приведенному в табл.3.12. Основные образцы помещают в морозильную камеру. Началом замо7 раживания считают момент установления в камере температуры минус 16 °C. Число циклов замораживания и оттаивания, после которых опре7 деляют прочность при сжатии образцов бетона, принимают по табл.3.11.

Водный раствор хлорида натрия в ванне для оттаивания меняют через каждые 100 циклов.

Основные образцы после проведения заданного числа циклов замо7 раживания и оттаивания осматривают. Материал, отделяющийся от образца, снимают жесткой капроновой щеткой. Образцы обтирают влажной тканью, взвешивают и испытывают на сжатие.

Рассчитывают изменение массы образцов m , %, по формуле

Среднее максимально допустимое уменьшение массы образцов не должно превышать 2 %.

Обработку результатов определения прочности контрольных и основных образцов выполняют в следующем порядке. Рассчитывают среднее значение прочности Xср по формуле

193

Рассчитывают среднеквадратическое отклонение n по формуле

определяемый как разность между максимальным и минимальным единичными значениями прочности, МПа;

– коэффициент, зависящий от числа единичных значений прочности бетона n в серии, принимают по табл.3.13.

Та б л и ц а 3 . 1 3

Коэффициент

Определяют нижнюю границу доверительного интервала для

контрольных образцов X по формуле

min

Образцы считают выдержавшими испытание на морозостойкость,

194

Марку бетона по морозостойкости принимают по табл.3.11 с учетом числа циклов, при котором сохраняется соотношение (3.12), уменьше7 ние массы не превышает 2 % и на образцах отсутствуют трещины, сколы, шелушение ребер. Для бетона, к поверхности которого предъяв7 ляют требования по декоративности, и для бетона покрытий автомо7 бильных дорог и аэродромов не допускается шелушение поверхности образцов..

Для легкого бетона марок по морозостойкости F50 и менее кри7 терием оценки результатов испытания является уменьшение средней прочности на сжатие основных образцов по сравнению со средней прочностью контрольных образцов.

Уменьшение средней прочности легкого бетона не должно пре7 вышать 15 %, при этом шелушение ребер и поверхности образцов должно отсутствовать.

Ускоренные методы определения морозостойкости

Второй метод. Испытание по второму ускоренному методу прово7 дят замораживанием на воздухе образцов, насыщенных водным раствором хлорида натрия, и последующим их оттаиванием в растворе хлорида натрия. Ускоренные испытания по второму методу проводят по режиму, приведенному в табл. 3.8.

Третий метод. При испытании по третьему ускоренному методу для насыщения, замораживания и оттаивания образцов применяют водный раствор хлорида натрия (см. табл. 3.8). Основные образцы помещают в морозильную камеру в закрытых сверху емкостях, наполненных 5%7м водным раствором хлорида натрия, так, чтобы расстояние между стенками емкостей и стенками емкостей и камеры было не менее 50 мм. Температуру в закрытой камере понижают до минус (50 +/7 2) °C и поддерживают в течение не менее 2,5 ч. Затем температуру в камере повышают до температуры минус 10 °C в течение (1,5 +/7 0,5) ч, после чего образцы размерами 100 100 100 мм оттаивают в 5%7ном водном растворе хлорида натрия температурой (20 +/7 2) °C в течение не менее 2,5 ч, образцы размерами 150 150 150 мм – в течение не менее 3,5 ч. Водный раствор хлорида натрия меняют в емкостях через каждые 20 циклов.

После заданного числа циклов основные образцы осматривают. Материал, отделяющийся от образца, снимают жесткой капроновой щеткой. Образцы обтирают влажной тканью, взвешивают и испы7 тывают на сжатие.

Обработку результатов испытаний выполняют в соответствии с формулами (3.6)7(3.12).

195

Марку бетона по морозостойкости принимают по табл.3.11 с учетом числа циклов, при котором сохраняется соотношение (3.12), умень7 шение массы образцов не превышает 2 %, отсутствуют трещины, сколы и шелушение ребер.

Кроме того, для образцов, изготовленных в лаборатории или ото7 бранных из конструкций, применяют метод, основанный на изменении динамического модуля упругости или скорости ультразвука или деформаций.

Число образцов для испытаний должно быть не менее шести. Образцы изготовляют из бетонной смеси в лаборатории или отбирают из конструкции. Образцы7призмы размерами 100 100 300 (400) мм изготовляют в лаборатории в формах по ГОСТ 22685.

Образцы для измерения деформаций оснащают реперами. В об7 разцы, изготовляемые в лаборатории, реперы устанавливают, закреп7 ляя их в формах. В образцы, отобранные из конструкций, реперы устанавливают на эпоксидной смоле в высверленные лунки.

Для измерения температуры бетона в центре образца используют образец бетона, аналогичный основным образцам, с отверстием для установки датчика температуры.

До начала испытаний образцы насыщают водой или 5%7м водным раствором хлорида натрия температурой (20 +/7 2) °C. Образцы взве7 шивают, определяют длину образцов или скорость ультразвука, или частоту собственных поперечных колебаний образцов.

Для измерения температуры в образец бетона устанавливают температурный датчик, после чего образец с датчиком помещают в середину морозильной камеры.

В зависимости от режима испытаний (по первому, второму или третьему методу) насыщенные водой или 5%7м водным раствором хлорида натрия образцы размещают на стеллажах морозильной камеры или помещают в емкости с раствором хлорида натрия, которые устанавливают в морозильную камеру.

Замораживание и оттаивание образцов проводят по режиму пер7 вого, второго или третьего метода (см. табл. 3.8). Продолжительность замораживания и оттаивания принимают в зависимости от минималь7 ного размера образцов по табл. 3.12. Для образцов минимальным размером 60–100 мм, отобранных из конструкций, принимают тот же режим, что и для образцов размерами 100 100 100 мм.

После заданного числа циклов замораживания и оттаивания опре7 деляют длину образцов или скорость ультразвука, или частоту соб7 ственных поперечных колебаний образцов. Число циклов принимают по табл.3.11.

196

При испытании по первому и второму методам воду или раствор хлорида натрия в ваннах для оттаивания меняют через каждые 100 циклов замораживания и оттаивания. При испытании по третьему методу раствор хлорида натрия в емкостях меняют через каждые 20 циклов замораживания и оттаивания.

При повторной установке в камеру расположение образцов в камере меняют. Разность температуры в отдельных зонах по объему камеры в середине периода замораживания не должна превышать 3 °C.

Испытания продолжают до уменьшения массы образцов на 2% или увеличения длины образцов на 0,1%, или снижения скорости ультра" звука при сквозном продольном прозвучивании на 15%, или до умень" шения динамического модуля упругости на 25% исходного значения.

При измерении массы и длины образцов, скорости ультразвука и динамического модуля упругости образцы осматривают и отмечают дефекты. При появлении трещин, сколов и шелушения ребер образцы снимают с испытаний.

Динамический модуль упругости Eотн , %, после N циклов замора" живания и оттаивания рассчитывают по формуле

Снижение скорости ультразвука в образце Sуз , %, рассчитывают по формуле

197

Относительную деформацию образцов Lс , %, после N циклов замо7 раживания и оттаивания рассчитывают по формуле

Образцы признают выдержавшими испытание, если снижение среднего для серии образцов значения скорости ультразвука не превы7 шает 15 % исходного значения, или снижение среднего значения отно7 сительного динамического модуля упругости не превышает 25 %, или среднее значение деформаций образцов не превышает 0,1 %, при этом среднее значение уменьшения массы не превышает 2 %, на образцах отсутствуют трещины, сколы, шелушение ребер. Марку бетона по мо7 розостойкости устанавливают по числу циклов замораживания и от7 таивания, при котором образцы отвечают указанным выше критериям.

При испытании с применением нескольких способов контроля состояния образцов (скорости ультразвука, динамического модуля упругости, деформаций образцов) марку бетона по морозостойкости устанавливают по каждому среднему значению показателя, после чего принимают минимальную марку из установленных.

Правила определения коэффициентов перехода при испытании образцов бетона на морозостойкость стандартными методами и други7 ми многоцикловыми методами заключаются в следующем.

Коэффициенты перехода устанавливают для каждой марки бетона по морозостойкости, приведенной в табл.3.11. Для установления зна7 чений коэффициентов перехода испытывают предлагаемым и стан7 дартным методами по шесть серий образцов.

Образцы каждой серии изготовляют из одной пробы бетонной сме7 си. Образцы всех серий должны твердеть в одинаковых условиях.

198

Средняя плотность бетона в каждой серии образцов не должна отли7 чаться более чем на 30 кг/м3.

Для каждой серии образцов находят значение коэффициента пере7 хода Kj от марки бетона по морозостойкости, определенной предла7 гаемым методом, к марке бетона, определенной стандартным методом, по формуле

где n – число серий образцов.

Среднеквадратическое отклонение n определяют по формуле

Экспериментально установленный коэффициент перехода K мо7 жет быть использован, если значение коэффициента вариации Vk не превышает 9%.

199

3.3.2.6. Разрушение бетона под воздействием внешней агрессивной среды

Разрушение бетона под воздействием внешней агрессивной среды называется коррозией. Способность материала сопротивляться разру7 шительному действию внешней агрессивной среды называется коррозионной стойкостью.

Стойкость бетона к различного рода воздействиям в значительной мере влияет на долговечность выполненных из него конструкций. Степень долговечности конструкций определяется календарным сроком их службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации.

Для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три сте7 пени долговечности: 1 – соответствует сроку службы не менее 100 лет; 2 и 3 – соответственно не менее 50 и 20 лет. Защита конструкций из бетона и железобетона осуществляется в соответствии с рекоменда7 циями СНиП 2.03.П–85.

Для оценки стойкости бетона по отношению к внешним воздей7 ствиям существует многообразие методов, главные из которых основа7 ны на измерении массы образцов, исследовании прочностных и упру7 гих характеристик, определении скорости коррозии и визуальных на7 блюдениях. Кроме того, этим целям служат исследования фильтра7 ционной способности материала, а также рентгенографический, петро7 графический и термический анализы.

Определение стойкости бетона к различного рода воздействиям со7 стоит в моделировании последних в ускоренном режиме с тем, чтобы в минимальный срок оценить его долговечность. Ускорение процесса воздействия различных факторов на свойства бетона – чрезвычайно сложная задача, для решения которой используют физико7химические приемы, в частности увеличение реагирующей поверхности исследуе7 мого материала и скорости обмена агрессивного раствора у поверх7 ности материала. Это достигается фильтрацией агрессивного раствора через образец под давлением или под вакуумом, увеличением концен7 трации агрессивного раствора, попеременным смачиванием материала в агрессивной среде и высушиванием его, испытанием образцов в напряженном состоянии и др.

При определении стойкости бетона руководствуются общими пра7 вилами: протекание исследуемых физико7химических или физических процессов должно происходить в условиях, аналогичных натурным, причем в минимальные сроки; исследование должно базироваться на объективных, прямых, количественных и воспроизводимых критериях, определяемых с достаточной точностью и надежностью; полученные

200