Факторы, влияющие на морозостойкость
Анализ механизма при замораживании показывает, что морозостойкость пористых строительных материалов связана в основном с двумя характеристиками структуры: водопоглощением и способностью сопротивляться растягивающим напряжениям.
Водопогющение — косвенная характеристика пористости, которая показывает способность материалов впитывать и удерживать влагу в период эксплуатации. Водопоглощение характеризуется коэффициентом насыщения пор водой, который определяется по формуле:
Кн = W / П,
где: Кн — коэффициент насыщения, ед.;
W - водопоглощение по объему, %;
П — общая пористость материала, %.
Коэффициент насыщения может изменяться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые), и тогда W = П. Уменьшение коэффициента насыщения при неизменной пористости свидетельствует о сокращении открытой пористости, что значительно повышает морозостойкость структуры.
Предел прочности при растяжении зависит от природы химических связей и наступает при нарушении равновесия между силами притяжения и отталкивания с последующим нарушением связности структуры. Эта характеристика является константой для каждого материала.
Однако следует заметить, что в условиях замораживания в локальных участках пористой структуры имеет место не классическое осевое растяжение, а гидростатическое давление расширения, которое меняет характер и механизм разрушения структуры.
Главной проблемой повышения морозостойкости пористых материалов является снижение растягивающих напряжений при замораживании, которое может быть достигнуто:
- при уменьшении водопоглощения за счет создания микропористой структуры с преимущественно замкнутыми порами;
- путем воздухововлечения, когда в материале образуются воздушные резервуары, гасящие избыточное давление мигрирующей воды;
- посредством введения в структуру материала высокодисперсного армирующего компонента, увеличивающего пластическую составляющую в целом упругой деформации.
Количественно морозостойкость материала оценивается циклами замораживания и оттаивания. Количество циклов определяется по потере прочности материала, которая не должна превышать 25%, или по потере массы, которая не должна превышать 5%.
Показатель морозостойкости (марка) обозначается символами:
F15; F25; F50.. F500, где цифры показывают количество циклов замораживания и оттаивания материала при испытании.
Условия испытания, установленные российскими и международными стандартами, являются значительно более суровыми, чем реальные условия эксплуатации материала, особенно в части интенсивности замораживания и оттаивания, что в значительной мере связано со сроками проведения этих испытаний. В табл. 6.2 представлены показатели морозостойкости некоторых строительных ма териалов.
Таблица 6.2. Морозостойкость строительных материалов в зависимости от водопоглощения и предела прочности при разрыве
Материал | Водопо-глощение, % | Плотность, г/см3 | Rразр, МПа | Морозостой-кость, циклы |
Керамический кирпич | 8...15 | 1,6...1,9 | 0,9..3,5 | 15...50 |
Кер. фасадная плита | 1..5 | 1,9...2,2 | 4..6 | 35...50 |
Клинкерный кирпич | < 1 | 2,3...2,5 | 6...10 | 50...100 |
Ячеистый бетон | 40...60 | 0,5...1,2 | 0,078... 1 | 15...75 |
Легкий бетон | - | 0,8...1,8 | 0,8..3,2 | 25...400 |
Тяжелый бетон | 3...10 | 2,2...2,5 | 0,8..3,2 | 50...500 |
Асбестоцемент | 20...25 | 1,6...1,8 | 10..15 | 50...100 |
Анализ таблицы позволяет сделать следующие выводы:
- водопоглощение и сопротивление растяжению являются основными факторами, влияющими на морозостойкость любого вида пористых каменных материалов;
- с увеличением водопоглощения и уменьшением сопротивления растяжению морозостойкость материалов уменьшается;
- мера влияния водопоглощения и сопротивления растяжению на морозостойкость зависит от вида материала и особенностей его структуры:
- керамические материалы: оба фактора имеют примерно равное значение;
- тяжелые бетоны: главным является водопоглощение;
- легкие бетоны: главный фактор — особенность структуры, связанная с наличием резервной пористости заполнителя; водопоглощение и сопротивление растяжению, практически, влияния не оказывают;
- ячеистые бетоны: наличие преимущественно крупных (10.. .200 мк), неопасных пор; водопоглощение и сопротивление растяжению второстепенны;
- асбестоцементные материалы: высокое сопротивление растяжению и снижение напряжения расширения благодаря увеличению доли пластических деформаций при разрушении; водопоглощение — второстепенный фактор.
Дата добавления: 2015-11-06; просмотров: 1945;