CC BY
143
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
УДК 312.331.628
А. В. БУРМИН, магистр,
ТГАСУ, Томск
ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ БЕТОНА НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕГО ПРОЧНОСТИ
Описывается принцип работы и технология определения прочности бетона с помощью неразрушающих методов контроля и получение данных при разной влажности бетона. Для сравнения и в качестве эталонного метода взят разрушающий метод. Даются объяснения причинам расхождения измерительных значений прочности бетона разных методов контроля. Определены коэффициенты расхождений.
Для определения прочности бетона более достоверные результаты дает метод, связанный с разрушением образца при его сжатии и определении предела прочности. Однако этот метод, не встречающий затруднений в практике стройиндустрии при назначении составов бетона и режима их отвердевания, неудобен при обследовании зданий и строительных сооружений. Кроме того, он не может обеспечить сплошной контроль всей поверхности бетона. Поэтому представляет интерес использование неразрушающих методов контроля.
Первый метод - акустический, основанный на определении параметров упругих колебаний при введении в бетон энергии ультразвуковых волн. Второй метод - механический, основанный на получении импульсной переходной функции электрического сигнала, возникающий в измерительной катушке прибора вследствие удара о бетон.
Оба эти метода стали по существу классическими, и уже длительное время используются в строительной отрасли [1, 2, 3, 4].
В связи с этим целью данной работы является определение влияния влажности бетона на точность контроля этими двумя методами, что соответствует проблеме обследования зданий и сооружений в реальных условиях. В качестве эталонного метода взят разрушающий.
В помещении, где проводились испытания образцов, температура воздуха находилась в пределах (20 ± 5) °С, относительная влажность воздуха составляла не менее 55 %. В этих условиях образцы выдержаны до испытания в распалубленном виде в течение 24 ч. Перед испытанием образцы подверглись визуальному осмотру и из них отбраковывались те, которые имели дефекты в виде сколов ребер, раковин и инородных включений. На образцах
© А.В. Бурмин, 2007
выбирались и отмечались грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе испытания. Перед испытанием образцы взвешивались с целью определения их средней плотности по ГОСТ 12730.1-78 [5].
Среднеарифметические значения плотности исследованных образцов бетона представлены в табл. 1.
Таблица 1
Значения плотности исследованных образцов
Вид бетона Размеры, см Плотность р, кг/м3, при W = 0 % Плотность р, кг/м3, при W = 50 % Плотность р, кг/м3, при W = 100 %
Легкий бетон (пенобетон), образцы 1-15 10x10x10 945 1157 1367
Тяжелый бетон класса В-4, образцы 15-30 10x10x10 2321 2456 2518
Тяжелый бетон класса В-12,5, образцы 30-45 10x10x10 2398 2486 2568
Было исследовано 45 образцов, из них 15 образцов тяжелого бетона класса В-4 и 15 образцов класса В12-5, отформованных и выдержанных 28 дней в условиях естественного твердения. 15 образцов пенобетона выпилены из блоков в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 [6]. Линейные размеры этих образцов измерялись с погрешностью, не превышающей 1 %.
Каждый из трех видов бетона был разбит на три партии по пять образцов:
1) сухая партия - высушенный в камере бетон, Ж = 0 %.
2) полумокрая партия, Ж = 50 % влажности относительно максимального водопоглощения.
3) мокрая партия, Ж = 100 % влажности относительно максимального водопоглощения.
Шкала силоизмерителя испытательной машины выбиралась из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки будет в интервале 20-80 % от максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой. После установки образца на опорные плиты пресса верхнюю плиту пресса совмещали с верхней опорной гранью образца так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна к другой. Далее начинали нагружение.
При испытаниях на сжатие нагружение образца до его полного разрушения производилось непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце в пределах 0,6 ± 0,4 МПа/с.
Разрушенный образец подвергали визуальному осмотру и отмечали в журнале испытаний:
- характер разрушения;
- наличие крупных (объемом более 1 см3) раковин и каверн внутри образца.
Все партии были испытаны согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам» [6], ГОСТ 17624-87 «Ультразвуковой метод определения прочности» [7] и ГОСТ 22690-88 «Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» [8].
Усредненные результаты данных экспериментов сведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты экспериментов на определение прочности бетона Лсж
Вид бетона Методы испытания
Ударно-импульсный Ультразвуковой Разрушающий
№ = 0 % № = 50 % № = 100 % № = 0 % № = 50 % № = 100 % № = 0 % № = 50 % № = 100 %
^сж , легкого бетона 2,28 2,04 1,94 2,38 6,92 8,98 2,22 1,94 1,74
и мет иэт 1,03 1,05 1,11 1,07 3,57 5,16 1 1 1
и~сж , бетона В-4 5,58 4,9 4,5 5,74 9,64 14,32 5,44 4,64 4,04
и мет иэт 1,03 1,06 1,11 1,06 2,08 3.54 1 1 1
и~сж , бетона В-12.5 15,7 14,3 13,72 16 18,12 21,2 15,7 13,98 12,94
и мет иэт 1 1,03 1,06 1,02 1,3 1,64 1 1 1
О
= X, где Х - коэффициент расхождения;
Оэт
Омет - измеренные значения прочности с помощью ударно-импульсного или ультразвукового метода;
Оэт - измеренные значения прочности с помощью разрушающего метода.
Из табл. 2 видно, что у разрушающего метода при насыщении бетона водой прочностные характеристики падают за счет того, что вода, находящаяся в порах бетона, являясь несжимаемым веществом, обеспечивает действие расклинивающих сил, возникающих при нагружении.
По сравнению с данными разрушающего метода измеренные значения прочности для ударно-импульсного метода завышены. Это объясняется тем, что среда бетон - вода в меньшей степени поглощает энергию удара, чем не-увлажненный бетон.
Для ультразвукового метода завышение значений прочности Осж бетона выражено сильнее. Это объясняется тем, что вода в порах бетона имела большую плотность, чем воздух, обеспечивала хороший акустический контакт в испытываемой среде.
Коэффициенты расхождения представлены в табл. 2.
В результате проведенного эксперимента можно сделать следующие выводы:
1. Использование ультразвукового метода (прибора «Бетон-22») и ударно-импульсного метода (прибор «Оникс-2.4») даёт возможность оценить прочностные характеристики бетона в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации зданий и сооружений.
2. По результатам исследования ультразвукового метода было выявлено резкое завышение прочностных характеристик бетона. Следовательно, этот метод может быть рекомендован при контроле сильно увлажненных бетонов лишь совместно с прибором измерения плотности.
3. Экспериментальное исследование кубиков бетона позволило вывести поправочные коэффициенты, необходимые для определения прочности бетона при разных условиях влажности.
4. Чем выше прочность бетона в исследуемых элементах, тем поправочный коэффициент ближе к единице.
5. Поскольку при увлажнении бетона вследствие действия расклинивающих сил его предел прочности на сжатие Осж уменьшается, с тем чтобы установить значение Осж для сухого бетона, в данные испытания разрушающим методом влажного бетона также необходимо внести поправку с положительным знаком.
Библиографический список
1. Аронов, Р.И. Испытания сооружений / Р.И. Аронов. - М. : Высшая школа, 1974. - 187 с.
2. Обследование и испытания сооружений : учебник для вузов / О.В. Лужин, А.Б. Злочев-ский, И.А. Горбунов [и др.]. - М. : Стройиздат, 1987. - 263 с.
3. Попов, К.Н. Оценка качества строительных материалов : учеб. пособие / К.Н. Попов, М.Б. Кадло, О.В. Кульков. - М. : Высшая школа, 2004. - 287 с.
4. Джонс, Р. Неразрушающие методы испытаний бетонов / Р. Джонс, И. Фэкэоару. - М. : Стройиздат, 1974.
5. ГОСТ 12730.1-78. Методы определения плотности.
6. ГОСТ 10180-90 (СТ СЭВ 3978-83). Методы определения прочности по контрольным образцам. Введен 1991-01-01.
7. ГОСТ 17624-81. Ультразвуковой метод определения прочности.
8. ГОСТ 22690-88. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
А.В. BURMIN
INFLUENCE OF HUMIDITY ON ACCURACY OF DEFINITION OF DURABILITY OF CONCRETE
The principle of job and technology of definition of durability of concrete with the help of not destroying methods of the control and reception of the data at different humidity of concrete is described. For comparison and as a reference method the destroying method is taken. The explanations to the reasons of a divergence of measuring meanings of durability of concrete at different methods of the control is given. The factors of divergences are determined.
УДК 666.972.124
Г. Г. ВОЛОКИТИН, докт. техн. наук, профессор,
В. И. КУРЕЦ, докт. техн. наук, профессор,
Д. В. ШАБАНОВ,
ТГАСУ, Томск
СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ, ЗАТВОРЕННОГО СУСПЕНЗИЕЙ, ОТОБРАННОЙ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ДРОБЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
В публикуемой работе показано, что в результате использования суспензии, отобранной после электроимпульсного дробления в ней горных пород, в качестве воды за-творения имеет место следующее: в воде затворения появляются мелкодисперсные частицы каменного материала, имеющие на своей поверхности электрический заряд; изменяется ионный состав воды; в целом увеличивается подвижность цементного теста и уменьшается время схватывания; увеличивается прочность цементных образцов примерно на 50 % при суммарной затраченной энергии 55 кДж/дм3.
При создании рациональной технологии и управлении качеством бетона уделяется большое внимание структурно-технологическим характеристикам используемых компонентов (воды затворения, заполнителя, цементного теста). Реологические характеристики цементного теста и контактные взаимодействия его с поверхностью зёрен заполнителя определяют удобоукладывае-мость бетонной смеси и кинетику начального структурообразования бетона. Известно [1, 2], что активация воды затворения электрическими разрядами существенно улучшает свойства бетонных и цементных смесей, а также изделий из них. Следует отметить, что в указанных работах активация воды затво-рения осуществляется как отдельный процесс и требует значительных дополнительных затрат энергии. Мы предлагаем использовать в качестве жидкости затворения сбросовые суспензии, образующиеся при электроимпульсном разрушении горных пород, что не требует дополнительных затрат энергии, позволяет комплексно использовать все продукты, получаемые в процессе элек-троимпульсного (ЭИ) дробления, и решать экологические проблемы, связан-
© Г.Г. Волокитин, В.И. Курец, Д.В. Шабанов, 2007
