Контроль морозостойкости бетонных образцов



Цель работы

 

1 Изучить особенности определения морозостойкости бетона.

2 Получить практические навыки определения морозостойкости бетонных образцов дилатометрическим методом по ГОСТ 10060.3-95 при однократном замораживании водонасыщенных образцов-кубов (ГОСТ 10180), кернов и цементных кубиков.

 

Основные теоретические положения

 

Под морозостойкостью бетона понимают его способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основной причиной, вызывающей разрушение бетона в этих условиях, является давление на стенки пор и устья микротрещин, создаваемое замерзающей водой. Расширению воды препятствует твердый скелет бетона, в котором могут возникать очень высокие напряжения. Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разупрочнению структуры бетона и к его разрушению. Сначала начинают рушиться выступающие грани, затем – поверхностные слои и постепенно разрушение распространяется в глубь бетона. Некоторое влияние будут оказывать и напряжения, вызываемые различием в коэффициентах температурного расширения составляющих бетона и температурно-влажностным градиентом.

Для определения морозостойкости бетона применяют метод попеременного замораживания и оттаивания. Методика испытаний, в частности, температура замораживания, условия водонасыщения и размеры образца, продолжительность цикла оказывает заметное влияние на показатели морозостойкости бетона. С понижением температуры замерзания, а особенно при замораживании в воде или в растворах солей, бетон разрушается быстрее.

Критерием морозостойкости бетона является количество циклов, при котором потеря в массе образца составляет менее 5 %, а его прочность снижается не более чем на 25 %. Это количество циклов определяет марку бетона по морозостойкости: для тяжелого бетона F50–F500, которая назначается в зависимости от условий эксплуатации конструкции.

Морозостойкость бетона зависит от его строения, особенно от характера пористости, так как последний будет определять объем и распределение льда, образующегося в теле бетона при отрицательных температурах, и, следовательно, значение возникающих напряжений и интенсивность протекания процесса ослабления структуры бетона.

В микропорах бетона обычно содержится связанная вода, которая не переходит в лед даже при очень низких температурах (до -70°С), поэтому микропоры не оказывают заметного влияния на морозостойкость бетона. Последняя главным образом зависит от объема макропор в бетоне и от их строения.

Измерительный комплекс «БЕТОН-FROST»предназначен для ускоренного определения морозостойкости бетона по величине аномальных пиков объемных деформаций в соответствии с ГОСТ 10060.3-95. Прибор позволяет проводить оперативный контроль качества выпускаемой продукции и дает возможность внесения корректив в рецептуры и технологические процессы изготовления бетона.

В основу работы измерителя «БЕТОН-FROST»положен дифференциальный метод измерения температурных объемных деформаций исследуемого образца и эталона, которые посредством рабочей жидкости (керосина) преобразуются в линейные перемещения. Эталоном сравнения служит алюминиевый кубик размерами 100´100´100 мм. Конструктивные особенности измерительной камеры позволяют проводить испытания на кернах диаметром и высотой 70 мм.

Отличительной особенностью «БЕТОН-FROST» является использование, впервые, адаптивной математической модели эталонной измерительной камеры, позволяющей заменить эталонную камеру рабочей и повысить точность измерений. Поставляемый в комплекте алюминиевый кубик дает возможность заказчику самостоятельно настроить эталонную модель на рабочей камере под своё холодильное оборудование.

Измеритель морозостойкости «БЕТОН-FROST»состоит из электронного блока 1 и измерительных блоков 3 (камер). Электронный блок в ходе испытания регистрирует процессы (сигналы), поступающие с датчиков объемных деформаций и температуры, вычисляет величину аномальных пиков и оценивает морозостойкость исследуемого бетонного образца.

По окончании испытания всю информацию можно передать на компьютер для более детальной обработки и формирования отчета по испытанию с использованием поставляемой в комплекте программы.

Центральное устройство-регистратор измерительного комплекса предназначено для работы при температуре окружающей среды от -10 до +50 °С, максимальной влажности 80 % при 35 °С и ниже без конденсации влаги и атмосферном давлении 86–106 кПа.

 

Принцип работы

 

В основу работы комплекса положен метод преобразования температурных объемных деформаций водонасыщенного бетонного образца посредством рабочей жидкости – керосина в герметичной измерительной камере с сильфоном, жестко связанным с датчиком перемещений, преобразующим линейные перемещения сильфона в электрический сигнал (далее – напряжение преобразования). Изменение объема и изменение напряжения преобразования на датчике линейных перемещений связаны между собой градуировочным коэффициентом kгр, который определяется при выпуске комплекса из производства (п.5.5 ТУ4215-011-7453096769-06), хранится в памяти измерительной камеры и не меняется в процессе эксплуатации, так как является стабильной характеристикой геометрических размеров сильфона:

,                                             (4.1)

где V – определяемый объем, см3;

kгр – градуировочный коэффициент, см3/В;

Uпр – напряжение преобразования, измеренное электронным блоком, В.

Комплекс позволяет проводить испытания на бетонных кубиках с ребром 100 мм, а дополнительные конструктивные элементы измерительных камер дают возможность применять в качестве бетонных образцов цилиндры (керны) с диаметром и высотой 70 мм и кубики с ребром 70 мм.

Во время замораживания измерительной камеры в морозильной электронный блок непрерывно фиксирует кривую объемных деформаций водонасыщенного бетонного образца Vб. Эта кривая в области отрицательных температур имеет зону аномальных скачкообразных изменений объема, обусловленных переходом воды в лед. Для определения величины этих деформаций начальный участок кривой Vб в области положительных температур комплекс автоматически совмещает со стандартной кривой объемных деформаций Vс, которая хранится в памяти электронного блока в виде адаптивной математической модели, характеризующей изменение объема измерительной камеры со стандартным образцом при их охлаждении. В качестве стандартного образца используется алюминиевый куб размерами 100×100×100 мм.

В результате совмещения этих кривых и вычитания их друг из друга, в соответствии с формулой

,                                         (4.2)

где kпр – коэффициент преобразования, получается кривая V, характеризующая объемные деформации воды, содержащейся в бетонном образце при переходе её в лед.

По этой кривой комплекс определяет величину аномального скачкообразного изменения разности объемных деформаций DV, обусловленного образованием льда.

Значение максимального относительного увеличения разности объемных деформаций бетонного и стандартного образцов θ, корреляционно связанное с маркой бетона по морозостойкости F, вычисляется по формуле

,                                             (4.3)

где DV – значение максимальной разности объемных деформаций бетонного и стандартного образцов при замерзании воды в бетоне, см3;

V0 – начальный объем бетонного образца, см3.

Согласно ГОСТ 10060.3 и изменению №1 к ГОСТ 10060.3, на основании вычисленного значения θ электронный блок по окончании испытания индицирует на экране марку исследуемого бетона по морозостойкости F, выраженную в циклах переменного замораживания и оттаивания в воде, с учетом вида бетона, формы и размера образцов.

Адаптивная математическая модель, используемая в комплексе, позволяет реализовать дифференциальный метод измерения объемных деформаций без физического использования измерительной камеры со стандартным образцом, что повышает точность и производительность проведения экспериментов. Поставляемый в комплекте стандартный образец дает возможность самостоятельно получать математическую модель под конкретное холодильное оборудование и условия испытаний.

Алгоритм работы комплекса позволяет сохранять несколько математических моделей, которые дают возможность учесть влияние на процесс охлаждения дополнительных камер и начальной температуры.

При работе с двумя или тремя измерительными камерами комплекс позволяет проводить прямые испытания на морозостойкость, описанные в ГОСТ 10060.3-95, одновременно замораживая бетонные и стандартный образцы.

 


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 373; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!