- марка, определение, класс, таблица, требования и характеристики морозостойкого бетона
- измерение, классы и сферы применения
- Морозостойкость бетона -марка и класс по ГОСТ. Набор прочности.
- Марки бетонов и их применение
- каким он бывает, как его делают и проверяют
- Cоответствие класса, морозостойкости и водонепроницаемости
- Какой бетон выбрать.
- Морозостойкость – обзор
- (PDF) Морозостойкость бетона с различными классами прочности и минеральными добавками
- Исследования коррозионной / проницаемости / морозостойкости бетона экспериментальными и микроскопическими механизмами При различных соотношениях вода – вяжущее | Международный журнал бетонных конструкций и материалов
- Защита от замерзания бетонных оснований на грунте – вертикальная волна
- Сопротивление замораживанию-оттаиванию
- Поперечное сечение воздухововлекающего (справа) и невововлекающего бетона. Воздушные пустоты большого размера – это захват воздуха. Маленькие пузырьки точечного размера (увлеченный воздух), равномерно распределенные в пасте, представляют собой полезные воздушные пустоты. Обратите внимание на сравнение с обычным выводом.
- Типичный пример покрытой окалиной бетонной поверхности
- Предотвращение образования окалины в бетоне
- Публикации
- МОРОЗОСТОЙКИЙ БЕТОН
- Защищенные от замерзания опоры фундаментов неглубокого заложения – Бетонная сеть
марка, определение, класс, таблица, требования и характеристики морозостойкого бетона
Одна из важных характеристик бетона, используемого для строительства в регионах с холодными зимами и температурными перепадами, – морозостойкость. Она определяет свойство материала выдерживать многократное замораживание и оттаивание.
Показателем морозостойкости бетона является марка, равная количеству циклов замораживания и оттаивания до возникновения видимых признаков разрушения, уменьшения прочности более чем на 5%, изменения физических характеристик.
Марка обозначается буквой F и числом, равным максимальному количеству циклов до состояния, обозначенного в нормативе.
Эта величина важна для смесей, применяемых при сооружении фундаментов, наружных стен, объектов гидротехнического назначения, опор мостов и других строительных конструкций ответственного назначения.
Классификация морозостойкости бетонов
Виды бетонных смесей по морозоустойчивости регламентируются ГОСТом 25192-2012.
- F1 – марка, установленная при исследовании материала, находящегося в водонасыщенном состоянии;
- F2 – марка бетонных смесей, производимых для устройства покрытий дорог и аэродромов или эксплуатации в контакте с минерализованными водами, образцы для исследований насыщают 5% раствором NaCl.
Требования к морозостойкости бетона зависят от запланированной области его применения:
- До F50. Это низкий уровень устойчивости к знакопеременным температурам. Такая смесь применяется для внутренних работ, в подготовительных строительных мероприятиях.
- F50-F150. Этот материал со средним уровнем морозоустойчивости широко применяется в рядовом строительстве объектов, расположенных в регионах с умеренным, устойчивым климатом.
- F150-F300. Такие бетоны востребованы при строительстве в регионах с холодным климатом.
- Выше F300. Смеси с высокой стойкостью к температурным перепадам применяются для сооружения объектов специального назначения, а также сооружений, эксплуатируемых в тяжелых климатических условиях.
Прочность и показатель морозостойкости всех видов бетона находятся в прямой зависимости: чем выше прочность, тем больше морозоустойчивость материала.
Таблица зависимости класса прочности и морозостойкости бетона
Марка бетона |
Класс прочности |
Класс морозостойкости |
Класс водонепроницаемости |
100 |
В7,5 |
F50 |
W2 |
150 |
В10-В12,5 |
||
200 |
В15 |
F100 |
W4 |
250 |
В20 |
||
300 |
В22,5 |
F200 |
W6 |
350 |
В25 |
W8 |
|
400 |
В30 |
F300 |
W10 |
450-600 |
В35-В45 |
W8-W18 |
От каких факторов зависит морозостойкость бетона?
Основной параметр, влияющий на способность материала противостоять замораживанию и оттаиванию, – количество пор. Чем оно выше, тем большее количество воды проникает в бетонный элемент.
При отрицательных температурах вода меняет агрегатное состояние, превращаясь в лед с увеличением объема примерно на 10%. Поэтому с каждым циклом бетонная конструкция постепенно деформируется, утрачивая прочностные характеристики.
Вода, проникающая вглубь конструкции, разрушает не только сам бетон, но и вызывает коррозию стальной арматуры.
Способы определения морозостойкости бетона
Способы определения морозоустойчивости регламентирует ГОСТ 10060-2012. Методика актуальна при разработке новых рецептур и передовых технологий, контроле качества при купле-продаже. Для испытаний изготавливают образец кубовидной формы со сторонами 100-200 мм. Циклы замораживания и оттаивания осуществляются в диапазоне -18…+18°C. В соответствии с ГОСТом существует несколько вариантов вычисления этого показателя:
- базовый многократный;
- ускоренный многократный;
- ускоренный однократный.
Если результаты ускоренных испытаний отличаются от результатов базовых, то эталонными считаются показатели базовых исследований.
Основные этапы базовых испытаний водонасыщенных образцов, проводимых в соответствии с ГОСТом:
- Бетонные кубики насыщают водой и обтирают влажной тканью. Испытывают на сжатие.
- Исследовательский материал помещают в морозильную камеру для замораживания. Выдерживают заданный режим.
- Оттаивание производят в специальных ваннах.
- После оттаивания с образцов щеткой удаляют отслаивающийся материал.
- Кубики обтирают ветошью, определяют массу и исследуют на сжатие.
- Обрабатывают результаты испытаний.
Пониженную морозостойкость материала можно определить и подручными методами. Конечно, результаты таких исследований не могут использоваться при составлении проектной документации.
- Визуальный осмотр. О низкой устойчивости к знакопеременным температурам свидетельствует наличие трещин, бурых пятен, расслаивания, шелушения.
- Определение водопоглощения. Если этот показатель равен 5-6%, то устойчивость к низким температурам будет пониженной.
- Высушивание влагонасыщенного образца на солнце. Его растрескивание сигнализирует о пониженной морозостойкости.
Способы повышения морозостойкости
Повысить морозоустойчивость бетона можно несколькими способами:
- Изолировать бетонный элемент от неблагоприятного внешнего воздействия с помощью обмазочных и окрасочных материалов, пропиток.
- Использовать цемент более высоких марок. Чем прочнее вяжущее, тем выше морозоустойчивость готового бетонного элемента.
- Получить плотную структуру материала путем тщательного уплотнения различными способами и создания благоприятных условий твердения бетонной смеси
- Изготовить морозостойкий бетон можно путем введения в его состав специальных присадок.
Подробнее рассмотрим виды и принцип действия добавок:
- Поверхностно-активные вещества. Обеспечивают образование плотной структуры.
- Присадки, способствующие появлению шаровидных пор . Вода, проникшая в бетонную конструкцию, при замерзании выталкивается в эти пустоты, поэтому структура материала при изменении агрегатного состояния воды не повреждается.
- Суперпластификаторы. Увеличивают плотность, повышают водонепроницаемость, а следовательно, показатели морозостойкости.
- Добавки, улучшающие водонепроницаемость бетонного элемента и его внутреннюю структуру. К ним относятся «Дегидрол», «Пенетрон Адмикс», «Кристалл».
Присадки для бетона с глиноземистым цементом обычно не применяются, поскольку они могут не улучшить, а снизить характеристики материала.
измерение, классы и сферы применения
Морозостойкость – параметр, указывающий на способность бетона в насыщенном водой состоянии противостоять многократным замораживаниям и оттаиваниям без потери прочности на сжатие и образования трещин, сколов и пр.
В редакциях ГОСТ морозостойкость маркируется буквой F (“frost” – мороз) и цифрой (от 25 до 1000), которая означает количество циклов замерзания-оттаивания.
Класс морозостойкости материала и его сфера применения
Класс морозостойкости | Маркировка | Сфера использования |
---|---|---|
низкий | до F50 | Практически не применяется |
нормальный | F50 – F150 | Самый распространенный бетон. Используется во всех широтах России. Срок эксплуатации конструкций – до 100 лет. |
повышенная | F150 – F300 | Используют в регионах с суровым климатом, где зимой почва промерзает на несколько метров, например, в Западной Сибири |
высокая | F300 – F500 | Применяют в областях, где есть риск повышенной влажности грунта и он промерзает на несколько слоев |
крайне высокая | F500 – F1000 | Используется при строительстве широкомасштабных гидротехнических строений |
Низкая морозостойкость снижает несущую способность конструкции и приведет к ее быстрому поверхностному износу. Низкие температуры расширяют воду в порах материала: чем выше объём пор, доступных для воды, тем ниже морозостойкость. Бетоны М100, М150 обычно относят к классу морозостойкости F50, а бетоны М300, M350 – от F200.
Морозостойкость материала увеличивается с вводом различных цементных смесей, а также газообразующих, воздухововлекающих, пластифицирующих либо иных добавок, снижающих макропористость. Максимальной морозоустойчивостью обладают плотные материалы с качественным гранитным щебнем.
Измерение морозостойкости
Морозостойкость бетона определяют в соответствии с ГОСТ 10060-2012 следующими методами:
-
базовый;
-
ускоренный при многократном замораживании и оттаивании;
-
ускоренные при однократном замораживании – дилатометрический и структурно-механический;
-
ультразвуковой (по ГОСТ 26134).
Самый трудоёмкий метод – базовый. В этом случае бетонные образцы в форме куба 100-200 мм насыщают водой по определенному режиму в течение 4-х сут. Затем их помещают в морозильную камеру, где подвергают попеременному замораживанию и оттаиванию (плюс и минус 18±2) °С в течение 2 – 5 часов. Число циклов испытания в течение суток должно быть не менее одного. Если после определенного количества циклов значение прочности на сжатие уменьшилось не более чем на 5 % , то марку бетона по морозостойкости принимают за соответствующую требуемой.
Вернуться в разделМорозостойкость бетона -марка и класс по ГОСТ. Набор прочности.
В осенне-зимний период большая нагрузка ложится на стройматериалы, имеющие пористую структуру. Бетон не является исключением. Отрицательные температуры приводят к разрушению монолита и его коррозии. Вода, проникая в поры, расширяется. Лёд давит на смесь изнутри и разрушает стройматериал.
Морозостойкость бетона – это важная характеристика бетона, которая указывает на возможность смеси без потери прочности противостоять многократным систематическим замораживаниям и оттаиваниям.
В строительстве недопустимо пренебрегать показателем устойчивости материала к морозам. Из-за недостаточного уровня морозостойкости износ объекта может усилиться, а его несущие возможности минимизироваться.
Определение морозостойкости бетона.
Определение морозоустойчивости продукта означает оценку наибольшего количества этапов заморозки-оттаивания, при которых характеристики морозостойкости бетона находятся в норме. При этом разрушения в виде сколов, трещин, шелушения рёбер отсутствуют.
Существует несколько методов, с помощью которых определяется морозостойкость материала. Бетон испытывается на устойчивость к низким температурам с помощью неоднократных этапов заморозки и оттаивания в естественной среде или лаборатории. Испытания, в результате которых происходит определение морозостойкости бетона, производятся в воде или соляном растворе. В подобных условиях образец теряет не более пяти процентов массы, а его прочность составляет 75%.
Испытания бетона на морозостойкость проводят по нескольким направлениям: по температуре замораживания, величине контрольного образца, степени насыщенности водой, длительности циклов. Лабораторные условия отличаются от естественных способами высушивания материала. В искусственно созданной среде образец пропитывается водой, а реальные объекты подвергаются сушке на солнце на протяжении всего теплого периода года.
Цель лабораторных испытаний бетонной смеси – демонстрация «поведения» продукта в природных условиях. Результаты опытов должны подтверждать ожидаемую реакцию на влияние внешних факторов. Но в ряде случаев достоверность результатов теряется. В частности, в лаборатории бетон может терять прочность, а в естественной среде такого процесса не происходит. Испытания на морозостойкость бетона (ГОСТ 10060.1-95, ГОСТ 10060.2-95, ГОСТ 10060.3-95, ГОСТ 10060.4-95) детально расписаны в соответствующих документах.
Таблица – набор прочности бетона в зависимости от температуры:
Способы повышения морозостойкостиПустоты и свободная вода внутри бетона способствуют уменьшению его морозостойкости и быстрому разрушению. Следовательно, на повышение морозостойкости бетона влияют такие параметры, как плотность и водонепроницаемость. Морозостойкость продукта увеличивается с вводом смесей различных цементов, а также воздухововлекающих, газообразующих, пластифицирующих либо иных добавок, снижающих макропористость и изменяющих ее характер. Максимальной морозоустойчивостью характеризуются плотные материалы с качественным гранитным щебнем.
Марки и классы по морозоустойчивостиМарки бетона по морозостойкости установлены в промежутке F50-F1000, где F – указание на марку либо класс. Цифровой индекс означает число циклов заморозки-оттаивания. По данному параметру насчитывается 11 марок бетонной смеси.
К примеру, согласно гост и снип, морозостойкость бетона f50 – означает, что смесь выдержит около 50 циклов замораживания и оттаивания, морозостойкость f200 – выдержит более 200 циклов
Сейчас, помимо маркировки стройматериала, применяется таблица классов морозоустойчивости. Класс бетона по морозостойкости соответствует параметрам бетонной смеси. Существует четыре класса данного материала. Они учитывают состав, входящие в него ингредиенты для повышения морозоустойчивости, условия затвердения и эксплуатации.
Наше предприятие производит различные виды бетонов с высокими показателями морозостойкости. Приобрести продукцию можно на сайте нашего завода.
Марки бетонов и их применение
Главный параметр, определяющий качество бетона, – его марка. Именно на этот показатель покупатели обращают внимание при выборе данного материала. Марка бетона является показателем его прочности, водонепроницаемости, морозостойкости. Известно, что прочность бетонной смеси – переменчивый показатель. Во время приготовления в бетоносмесителе она совсем непрочна, а в процессе схватывания раствора его прочность возрастает. Так, через неделю после заливки бетон приобретает прочность, соответствующую 70% от проектной прочности. Через 28 дней бетон набирает расчетную (проектную) прочность. Через несколько лет такой искусственный камень становится еще более прочным.
Марки бетона по прочности
Марка подобного материала отражается в его маркировке. Она обозначается цифрами, идущими после буквы «М». На рынке стройматериалов потребители могут приобрести марки бетона М-50 – М-1000. Марка бетона для фундамента и бетонных изделий обозначает средний предел прочности материала на сжатие, исчисляемый в кгс/см2. Этот параметр зависит от доли вяжущего вещества в объеме бетонного раствора. Увеличение этого показателя приводит к возрастанию прочности бетона, а также повышению его качества и стоимости. Со строительным раствором высокой марки труднее работать, так как он быстро схватывается. Поэтому при выборе бетона по марке важно соблюсти баланс качества и цены данного материала.
Применение основных марок бетона по прочности
- М-100 используется для проведения подготовительных процедур перед заливкой монолитных лент фундамента и плит. Такой бетон укладывается тонким слоем на песчаную подушку. После этого устанавливается арматура для будущей конструкции.
- М-150 применяется при выполнении подготовительных операций перед заливкой фундамента. Он используется также для стяжки пола и его заливки, строительства фундамента для небольших сооружений, бетонирования дорожек.
- М-200 используется для заливки дорожек, для отмостки, фундаментов, бетонной стяжки пола в жилых помещениях и для пола в гараже.
- М-250 и М-300 применяется для создания монолитного фундамента, заборов, лестниц, подпорок, плит перекрытий с маленькой или средней нагрузкой соответственно, бетонных отмосток.
- М-350 используется для изготовления разнообразных ответственных конструкций, например, монолитного фундамента, плит перекрытия, ригелей, колонн, чаш бассейнов и так далее.
- М-400 применяется при строительстве мостов, денежных хранилищ, гидротехнических объектов и конструкций со спецтребованиями.
- М-450, М-500, М-550 используются для тех же целей, что и М-400, а также при строительстве метро, дамб и плотин.
- М-600 применяется при строительстве объектов, обладающих устойчивостью к агрессивному воздействию факторов внешней среды и максимальной прочностью. В число таких объектов входят железобетонные мостовые конструкции, железобетонные сооружения специального назначения, гидротехнические объекты.
Марки бетона по морозостойкости
Для определения степени морозостойкости бетонной смеси она маркируется числовым показателем после буквы «F». Марка бетона по морозостойкости подразумевает под собой максимальное число циклов замерзания и оттаивания, после которых исследуемые образцы сохраняли не менее 95% от своей первоначальной прочности. При этом дорожный бетон после таких испытаний должен сохранить свою массу минимум на 95% от первоначального веса. Бетонный раствор по морозостойкости может иметь марку от F25 до F1000. Бетон разных марок используется в разных случаях:
- Смеси марок ниже F50. Используются только в закрытых помещениях, так как на свежем воздухе такой бетон быстро разрушается.
- Раствор марок F50-F150. Обладает достаточной морозостойкостью, что делает его широко востребованным для создания объектов, эксплуатируемых в условиях переменного климата. Такой бетон характеризуется выносливостью и долговечностью.
- Смеси марок F150 – F300. Применяются для строительства конструкций, используемых в условиях сурового климата. Бетон данного вида годами не утрачивает свою прочность даже при резкой смене температуры.
- Растворы марок F300 – F500. Используются в редких случаях. Такой бетон незаменим при создании объектов с переменным уровнем воды, например, морских гидротехнических сооружений.
- Бетон марок более F500. Применяется в исключительных случаях. Такая смесь используется для строительства объектов на века.
Марки бетона по водонепроницаемости
Разные виды бетонных растворов обладают различной водонепроницаемостью. Данным понятием называется способность этого материала препятствовать проникновению в него воды под воздействием давления. Степень водонепроницаемости бетонных смесей отражается в марке по водонепроницаемости и обозначается числовым показателем после буквы «W». Существуют нижеследующие марки по данному признаку:
- W2, W4. Бетон этих марок обладает высокой проницаемостью, он впитывает значительный объем воды. Используется для строительства объектов, где не требуется гидроизоляция. Например, для создания бетонных дорожек, водопроницаемого дорожного полотна и так далее.
- W6. Смесь этой марки характеризуется пониженной проницаемостью. Конструкции из нее поглощают среднее количество жидкости. Этот раствор применяется для создания бетонных конструкций общего назначения.
- W8. Бетон этой марки впитывает влагу объемом не более 4,2% от массы конструкции. Такая смесь применяется для создания объектов с высокой степенью гидроизоляции. Она используется при отделке ванных комнат, бассейнов и других подобных помещений.
- W10 – W20. Бетон этих марок обладает высокой стойкостью к влажности. С повышением марки данный параметр улучшается. На практике бетонные смеси этих марок используются довольно редко.
Марки бетона по плотности
Важным показателем качества бетона является его средняя плотность. Данный параметр исчисляется в кг/м3 и фиксируется в маркировке числовым показателем, стоящим после буквы «D». Существует несколько марок бетона по плотности:
- Марки ниже D500. В данную группу входят пенобетоны и газобетоны. Эти материалы используются для создания стен и перекрытий жилых домов, а также теплоизоляционных сооружений.
- Марки D500-D1800. Смеси данного вида включают в себя пористые заполнители. Они используются для создания конструктивно-теплоизоляционных сооружений и бетонных конструкций, подвергающихся небольшой нагрузке.
- Марки D1800-D2200. Заполнителем таких растворов является щебень. Бетон этих марок применяется для строительства жилых зданий, создания фундамента и стен. Вес таких смесей позволяет использовать их для решения множества задач.
- Марки D2200-D2500. В качестве заполнителей этих веществ выступают гранит, известняк, прочие горные породы и плотный песок. Бетон данного вида используется для создания несущих опор сооружений, фундамента, стен зданий в зонах с неблагоприятным радиационным фоном.
- Марки D2500 и выше. Заполнителем такого бетона является железная руда, металлическая стружка, магнетит. Смеси данного вида применяются для строительства зданий особого назначения, например, АЗС. Сооружения из такого бетона обладают устойчивостью к радиации.
Марки бетона по истираемости
Механическое воздействие на бетон приводит к его истиранию. Истиранием называется способность этого искусственного камня изменять свой объем и вес под воздействием истирающих усилий. Степень истираемости зависит от твердости и плотности материала: чем данные показатели выше, тем меньше истираемость. Параметр истираемости бетона определяется числовым показателем, стоящим в маркировке после буквы «G». Существуют следующие марки по истираемости:
- Бетон марки G1. Обладает низкой степенью истираемости. Такие бетонные смеси для дорожного покрытия используются при строительстве участков дорог, эксплуатируемых в условиях сильной загруженности (дороги и тротуары на магистральных трассах, плиты перекрытий с повышенной нагрузкой).
- Смесь марки G2. Характеризуется средней степенью истираемости. Применяется для строительства дорог со средней загруженностью и объектов с нормальной нагрузкой (дороги в подземных переходах, элементы производственных сооружений).
- Раствор марки G3. Обладает высокой степенью истираемости. Используется для создания участков дорог с малой загруженностью (тротуары для двора, дороги вблизи жилых домов).
Итак, мы разобрались, какие бывают марки бетона. Характеристики каждого вида бетонных смесей обеспечивают их применение для решения конкретной задачи. Правильный выбор марки бетона – важнейшее условие, необходимое для обеспечения высокого качества изделий, созданных из данного материала.
каким он бывает, как его делают и проверяют
В холодное время года стройматериалы с пористой структурой, в том числе бетон, подвергаются повышенным нагрузкам. Под воздействием отрицательных температур бетонный монолит пропитывается водой, которая проникает в поры и, становясь льдом, расширяется при замерзании. Длительное пребывание бетонных изделий на морозе, повторное оттаивание и замерзание существенно снижают эксплуатационные характеристики материала. Поэтому одним из ключевых технических характеристик бетона является класс его морозостойкости.
Морозостойкость — показатель, характеризующий способность бетона противостоять многократному замораживанию и размораживанию без потери прочности.
Эксперт о морозостойкости бетона
Классы морозостойкости бетона и сферы его применения
Класс (в просторечии марка) бетона по морозостойкости имеет буквенно-числовое обозначение. ГОСТ выделяет следующие классы морозоустойчивости по областям эксплуатации.
- Низкий (ниже F50). Под воздействием отрицательной температуры такой материал трескается и рассыпается. Возможности его применения значительно ограничены. В России этот бетон практически не используется.
- Умеренный (F50 – F100). Самая популярная марка бетона по морозостойкости. Изделия и фундаменты из него эксплуатируются во всех климатических зонах России, где четко выделяются четыре сезона.
- Повышенный (F150 – F300). Выдерживает экстремальные температурные перепады, полностью сохраняя первоначальные эксплуатационные характеристики. Находит применение в районах с вечной мерзлотой, в Сибири и на Крайнем Севере.
- Высокий (F300 – F500). Используется в особых случаях. Например, в зонах периодическими колебаниями уровня воды и многослойным промерзанием грунтов.
- Сверхвысокий (выше F500). Находит штучное, сугубо индивидуальное применение в ответственных конструкциях, возводимых на очень длительный срок.
Как определяется морозостойкость бетона?
Ключевой критерий при определении морозоустойчивости бетона — установление максимального количества циклов заморозки-разморозки, при которых сохраняются первоначальные характеристики материала, а растрескивания и шелушения не определяются.
Лабораторные испытания материала имеют своей целью подробно продемонстрировать его поведение в естественных условиях эксплуатации. Результаты испытаний подтверждают либо не подтверждают реакцию материала на влияние внешних факторов. Условия испытаний на морозостойкость бетона подробно расписаны в ГОСТ 10060-95.
Морозостойкость бетона – способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании.
Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F.
Марка бетона по морозостойкости F – установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах.
Цикл испытания – совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.
Основные образцы – образцы, предназначенные для замораживания и оттаивания (испытания).
Контрольные образцы – образцы, предназначенные для определения прочности бетона на сжатие перед началом испытания основных образцов.
Лабораторные и альтернативные способы определения морозостойкости бетона
Для лабораторного исследования берутся основные (подверженные многократному замораживанию – размораживанию) и контрольные (новые, абсолютной прочности) образцы бетонного монолита.
Контрольные образцы бетона перед испытанием на прочность, а основные образцы перед замораживанием насыщают водой/раствором соли температурой (18±2) °С.
Для насыщения образцы погружают в жидкость на 1/3 их высоты на 24 ч, затем уровень жидкости повышают до 2/3 высоты образца и выдерживают в таком состоянии еще 24 ч, после чего образцы полностью погружают в жидкость на 48 ч таким образом, чтобы уровень жидкости был выше верхней грани образцов не менее чем на 20 мм.
Образцы помещают в морозильную камеру. После этого образцы размораживаются, и оценивается их состояние.
Существуют способы определения морозостойкости бетона подручными средствами. Для оценки показателя исследуются:
- Внешний вид материала. Крупная зернистая структура, наличие трещин, пятнистости, шелушащихся и расслаивающихся зон — все это свидетельствует о низкой морозоустойчивости бетона.
- Уровень водопоглощения. Когда показатель находится в диапазоне 5 – 6%, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.
Еще один экспресс-метод определения морозоустойчивости реализуется по следующей схеме. Образцы исследуемого монолита погружаются в серно-кислый натрий и выдерживаются в нем в течение 24 часов. По истечении этого времени они подвергаются четырехчасовой сушке при 100 ºС. Цикл вымачивания и высушивания пятикратно повторяется аналогичным образом. По завершении эксперимента материал исследуют на предмет наличия трещин, сколов и других поверхностных дефектов.
Как повысить морозостойкость бетона?
Известно несколько способом повышения морозостойкости бетона. В их основе лежит то, что устойчивость материала к воздействию низких температур определяется количеством и величиной пор, а также исходным качеством и составом цементной основы.
- Уменьшение макропористости. Самый простой и доступный способ повышения уровня морозоустойчивости. Использование спецдобавок и создание особых условий для быстрого отвердевания цементного раствора минимизирует потребность продукта в воде. Результатом этого становится уменьшение пористости.
- Уменьшение количества воды в исходном растворе. Чтобы уменьшить потребность начального раствора в воде, в него добавляются специальные заполнители.
- Поздняя заморозка. Если заморозить бетон в позднем возрасте, это сократит его пористость.
- Гидроизоляция. С помощью специальной обмазки, окраски или пропитки на поверхности монолита создается защитная пленка, препятствующая проникновению в него атмосферной влаги.
Как заливают бетон в мороз
Бетон применяется в холодное время года, если строительные работы запоздали или идут на территории с высокой насыщенностью грунта влагой. Чтобы заливка бетонной смеси была успешной, стройплощадку предварительно прогревают тепловой пушкой или термоэлектрическими матами. Последние выполняют сразу две функции — гидроизоляции и обогрева.
Чтобы обогреть площадку можно применить и стандартную термоизоляцию. Самый простой вариант — использовать двухстороннюю пленку, которая растягивается в 2-3 см от основания. На пленку накладывают изоляцию и устанавливаются теплогенератор. На отвердевание бетона зимой обычно уходит не менее 4 дней.
Добавление в раствор прогретых инертных материалов и противоморозных добавок при зимних работах обязательно. Оно позволяет уменьшить размер больших пор (изменить структуру за счет увеличения числа микропор) и максимально удалить воду из раствора.
Подробный рассказ о том, как заливается бетон в холодное время года
youtube.com/embed/BSQp5SVvfjw” allowfullscreen=”allowfullscreen”/>
Вывод
Морозостойкость — одно из важнейших свойств бетона как основного строительного материала, характеризующее его способность долговременно противостоять колебаниям температур от сезона к сезону. В условиях умеренного, а тем более арктического климата, когда годовая температурная амплитуда достигает 80 и более градусов, использование морозостойкого бетона не имеет альтернативы. Однако универсальной марки бетона, подходящей для всех случаев, не существует. Морозостойкий бетон покупается индивидуально для каждого объекта с учетом его назначения и местных условий.
Cоответствие класса, морозостойкости и водонепроницаемости
Состав одной и той же марки может существенно различаться по своей прочности, поэтому марка заключает информацию об усредненной величине. Для того чтобы точнее определить этот параметр, было разработано подразделения на классы бетона. Данная классификация позволяет получить значение гарантированной прочности материала.
При строительных расчетах класс даст более достоверную информацию, поэтому в нормативных документах указывается именно этот параметр. При покупке или заказе бетона используется классификация бетонов по марке. Чем выше марка по прочности, тем выше и морозостойкость, и водонепроницаемость.
Соответствие между этими характеристиками для стандартных марок бетона приведены в таблице:
Марка бетона | Класс бетона | Морозо стойкость F | Водно непроницаемость W |
бетон м100 | В-7,5 | F50 | W2 |
бетон м150 | В-12,5 | F50 | W2 |
бетон м200 | В-15 | F100 | W4 |
бетон м250 | В-20 | F100 | W4 |
бетон м300 | В-22,5 | F200 | W6 |
бетон м350 | В-25 | F200 | W8 |
бетон м400 | В-30 | F300 | W10 |
бетон м450 | В-35 | F200-F300 | W8-W14 |
бетон м550 | В-40 | F200-F300 | W10-W16 |
бетон м600 | В-45 | F100-F300 | W12-W18 |
Какой бетон выбрать.
Марка и класс бетонаСодержание статьи
Ведущую позицию среди строительных материалов вот уже много лет подряд удерживает бетон. Такой популярностью он обязан своим уникальным эксплуатационным качествам, в т.ч. высокой прочности, морозостойкости и влагостойкости. Более того, варьирование соотношения составляющих компонентов бетона позволяет получать материал с несколько отличающимися свойствами, что разрешает использовать его практически в любых условиях. Вопрос выбора подходящего бетона остается самым важным и сложным, ведь от этого зависят дальнейшие свойства конструкции.
Не менее сложно выбрать и подходящего производителя бетона. Растущий спрос на этот строительный материал привел к появлению огромного количества предложений, сориентироваться в которых достаточно непросто. Чтобы потенциальный покупатель бетона смог быстро найти оптимальное для себя предложение, была разработана бетонная тендерная система «М350». Она представлена на странице http://m350.ru/price/m350/ и позволяет пользователю быстро ознакомиться со всеми предложениями по продаже бетона М350 и других марок в Московском регионе и выбрать для себя наиболее подходящее, исходя из цены, расположения завода или режима работы производителя. Система позволяет экономить время и деньги.
Чтобы уметь выбрать правильную бетонную смесь для конкретных целей, необходимо знать, на какие показатели обращать внимание. Среди самых важных марка и класс бетона, характеристики влаго- и морозостойкости, а также подвижность бетона.
Марка бетона
Самая важная характеристика бетона – это его способность выдерживать нагрузки на сжатие. Этот параметр обозначают буквой М, а стоящий за ней индекс говорит о том, какую нагрузку может выдерживать каждый квадратный сантиметр бетона. Точное значение определяют в лабораторных условиях, испытывая бетон, твердевший в течение 28 дней, а в маркировку записывают округленное значение. Например, бетон, который выдерживает 98 кгс/м2, обозначается как М100, а бетон, выдерживающий 196 кгс/см2, — М200. Проще говоря, цифровой индекс говорит о том количестве килограмм, которое может давить на 1 см2 бетона, не разрушая его.
На сегодняшний день производятся бетоны от М50 до М1000, но наибольшим спросом стабильно пользуются бетоны марок М100-М500. Разный уровень прочности бетона объясняется отличиями в составе: влияют пропорции используемых компонентов и их качество. В состав бетона входит песок, цемент, щебень или гравий. Песок вместе с щебнем (так называемый скелет) отвечают за несущую способность будущей конструкции, а цемент, соединяясь с водой, отвечает за прочность молекулярных связей. Чем выше доля цемента в составе бетона, тем выше прочность самого бетона.Играет роль и качество компонентов. Песок может быть как речным, так и карьерным – важно, чтобы он был крупным и с минимальным количеством глинистых примесей. Оптимальный размер щебня – 20-25 мм, он должен быть из крепких пород. Марка цемента также влияет на прочность бетона. Как правило, используется цемент М400 и М500, последнего для приготовления бетона заданной прочности понадобится меньше.
Наименее прочные марки бетона используются при возведении самых легких и менее ответственных конструкций. Фундаменты частных и многоэтажных домов, промышленных зданий создают при использовании более прочных составов (М200 и выше). С ростом прочности повышается и цена состава, поэтому использовать излишне прочные составы ни к чему, как и экономить.
Класс бетона
Класс бетона также говорит о прочности материала, это современная производная от марки бетона. Если при определении марки используется среднее значение прочности материала, то класс прочности предполагает определение прочности с гарантированной обеспеченностью. Это более точное значение, которое выражается с учетом коэффициента вариации 13%. Несмотря на то, что класс более точно определяет характеристики бетона, сегодня большинство специалистов пользуются понятием марки.
Классы определяют буквой B и числом от 3,5 до 60: чем он выше, тем более прочный перед вами состав. Между классами и марками существует прямая связь: например, марке М100 соответствует класс B7,5, марке М200 – B15 и т.д.
Соотношение между классом и марками бетона по прочности
Водонепроницаемость бетона
Под водонепроницаемостью бетона понимают его способность не пропускать воду. Раньше эту характеристику обозначали русской буквой В, теперь используют W, а числовое обозначение рядом с ней может начинаться от 2 и достигать 20, равняясь давлению водяного столба в кгс/см2, при котором цилиндрический образец бетона стандартной высоты не пропускает воду.
Если из бетона возводится фундамент в условиях повышенного уровня грунтовых вод, то имеет смысл выбирать состав с высоким значением водонепроницаемости, в которые добавлены специальные гидрофобные добавки. Кстати, использование такого материала позволит сократить расходы на полноценную гидроизоляцию фундамента.
Самыми высокими показателями водонепроницаемости и водостойкости обладает гидротехнический бетон. Для его производства используют гидрофобный либо пластифицированный портландцемент, песок и щебень более высокого качества, чем для обычных бетонов. Высокие показатели водонепроницаемости достигаются также за счет монтажа с максимальным уплотнением.
Морозостойкость бетона
Морозостойкость бетона обозначится буквой F с числовым значением от 25 до 1000: чем он выше, тем большее количество циклов замораживания и размораживания сможет выдержать бетон, не теряя при этом своих прочностных свойств. Выбор будет зависеть от тех условий, в которых будет эксплуатироваться готовая конструкция, от особенностей климата, количества периодов замораживания и оттаивания в течение холодного периода года.
Для строительства гидротехнических сооружений, аэродромных покрытий и мостовых опор лучше выбирать максимально морозостойкие составы. В частном строительстве для сооружения фундамента подойдет бетон класса F100 или F200. Ориентироваться можно и на плотность: чем ее значение выше, тем более морозостойким будет состав.
Подвижность бетона
Подвижность бетона (П) говорит о степени его текучести, отчего напрямую зависит удобство работы с составом. Числовой коэффициент выражается в диапазоне от 1 до 5: чем он выше, тем более жидким будет состав. В частном строительстве при обустройстве фундамента используется бетон П2 и П3. Более текучие составы применяются только в тех случаях, когда нужно залить плотно армированную основу, или когда бетон подается с помощью бетононасосов.
С более текучим составом работать, конечно же, удобнее, но в уже готовый бетон нельзя добавлять воду для увеличения подвижности состава. В этом случае марка раствора сразу же понижается, уменьшая итоговую прочность.
Области использования разных марок бетона
Бетон получил повсеместное распространение, используется для создания фундаментов и множества прочих конструкций. В зависимости от цели использования подбирают бетон той или иной марки. Вот основные сферы использования самых распространенных марок бетона:
- М100 используют для создания дорожных бордюров и перед заливкой ленточного фундамента;
- М150 подходит для заливки полов, фундамента под забор, а также для организации стоянки для легковых автомобилей;
- М200 используется при реставрации зданий, заливки дорожек, а также для создания отмостков и фундамента легких зданий;
- М250 подходит для создания разных типов фундамента, а также для площадок и дорожек;
- М300 используется для создания фундамента кирпичных домов, тротуарных плит и дорог, подверженных сильным нагрузкам;
- М350 подходит для создания монолитных фундаментов и фундаментов для многоэтажных домов;
- М400 может применяться как для создания фундаментов жилых домов, так и при строительстве мостов и сооружений на воде;
- М450 и М500 подходят для строительства туннелей, канализации, мостов.
Выбор бетона для фундамента
Так как бетон используется при организации абсолютного большинства фундаментов, вопрос его выбора именно для данных целей требует более подробного рассмотрения. Чтобы подобрать необходимую марку, нужно знать вес, который будет возлагаться на конструкцию, условия ее эксплуатации, учитывать тип грунта, уровень грунтовых вод и т.д. Все это должно упоминаться в проектной документации, а для тех, кто ведет строительство самостоятельно, приведем информация о сфере использования разных марок бетона.
Чем меньше нагрузка от возводимой постройки, тем менее прочный бетон понадобится. Если будет строиться каркасный дом, то можно обойтись бетоном М200, для деревянного дома фундамент лучше устраивать из бетона М250. Для двухэтажных деревянных домов, домов из газосиликатных и керамзитобетонных блоков лучше выбрать бетон М300. Если будут использоваться железобетонные стеновые панели или в планах постройка кирпичного дома, то для фундамента используют бетон М350, М400 и выше.
Влияет на выбор марки бетона и тип грунта. Чем почва более пучинистая, тем большие перепады в нагрузке оказываются на фундамент. Так, для глинистых почв лучше не использовать бетон ниже М350, а для песчаных и скальных грунтов подойдет и М200. Если уровень грунтовых вод в месте постройки дома высокий, то лучше выбирать бетон с повышенной водонепроницаемостью: даже если по нагрузкам подходит М250, лучше использовать М350, для которого W почти в два раза выше.
Какой бы марки бетон ни использовался бы, на характеристики готовой конструкции во многом влияет еще и правильность разбавления смеси водой, а также процесс заполнения формы бетоном и равномерность распределения бетона.
Статья написана для сайта remstroiblog.ru.
Морозостойкость – обзор
11.4 Лабораторные испытания и влияние различных параметров
Морозостойкость бетона обычно определяют, подвергая образцы, приготовленные в лаборатории, нескольким циклам замораживания и оттаивания в воде или замораживания на воздухе. и оттаивание в воде в диапазоне температур от + 4 ° C до –18 ° C или –20 ° C. Чтобы получить результаты за относительно короткий период времени, образцы обычно подвергают пяти или более циклам в день, поскольку, как и в стандартной процедуре ASTM C666, количество циклов часто фиксируется на 300.Для оценки степени внутреннего растрескивания и, следовательно, повреждений, вызванных воздействием мороза, двумя наиболее распространенными процедурами являются измерения изменения длины (ASTM C671) и измерения динамического модуля упругости. Изменение длины более чем на 200 мкм / м (приблизительно) или потеря модуля упругости обычно указывает на то, что внутренняя структура бетона была значительно повреждена микротрещинами. Потерю массы также можно измерить, но она больше связана с сопротивлением образованию накипи на поверхности, чем к внутреннему растрескиванию, а сопротивление образованию накипи – это свойство, обычно определяемое с помощью тестов на образование отложений в антиобледенителе, как описано в следующем разделе.
Лабораторные испытания убедительно показали, что почти для всех типов бетона существует критическое значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами. Если коэффициент интервала выше этого критического значения, испытываемый образец бетона очень быстро разрушается в результате циклов. Происходит микротрещина, и происходит быстрая потеря механических свойств. Если коэффициент интервала ниже этого критического значения, образец бетона может выдержать очень большое количество циклов без каких-либо значительных повреждений.На рисунке 11.4 показаны результаты серии испытаний на цикл замораживания и оттаивания, проведенных на типичном портландцементном бетоне. Все смеси были приготовлены при постоянном соотношении свободной воды к цементу 0,5, но с различными сетками воздуховыпускных отверстий. Как показывают результаты, для этого бетона существует критическое значение коэффициента зазора между воздушными пустотами. Все смеси с интервалом, значительно превышающим 500 мкм, очень быстро разрушались циклами. Такое поведение типично для того, что наблюдается в лаборатории: морозостойкость образца бетона обычно либо очень хорошая, либо очень низкая.Как показано на Рисунке 11.4, умеренная степень износа наблюдается нечасто.
Рисунок 11.4. Критический коэффициент интервала между замораживанием и оттаиванием (для стандартного в / ц бетона: 0,5).
Критическое значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами зависит от многих параметров, но в основном от тех, которые влияют на пористость: отношение воды к связующему, тип связующего, продолжительность отверждения и использование определенных примесей. Это также, конечно, зависит от условий испытаний, то есть в основном от скорости замерзания, минимальной температуры, продолжительности периода при минимальной температуре и наличия воды.Экспериментально показано, что критическое значение коэффициента интервала уменьшается с увеличением скорости замерзания во время испытаний. Интересно отметить, что для большинства бетонов хорошего качества с отношением воды к связующему 0,6 или менее, независимо от типа связующего (и даже для напыленных бетонов или бетонов, модифицированных латексом), испытания проводились в соответствии с одной из двух процедур ASTM C666 (замораживание и оттаивание). в воде или замерзание на воздухе и таяние в воде), за исключением, возможно, некоторых высокоэффективных бетонов (см. раздел 11.7) критическое значение коэффициента зазора между воздушными пустотами составляет от 200 до 600 мкм. Значение 200 мкм является типичным для бетона с надлежащим воздухововлекающим эффектом, а значение 600 мкм соответствует нижнему пределу диапазона для бетона без воздухововлекающего материала. В связи с этим неудивительно, что большинство практических правил (см., Например, CSA-A23.1 / A23.2) рекомендуют максимальное значение коэффициента расстояния между воздушными пустотами 200 мкм, тем более что, как будет Как показано в следующем разделе, это значение также требуется для хорошей устойчивости к образованию накипи из-за замерзания в присутствии антиобледенительных солей.Еще в 1949 году на основе лабораторных испытаний Пауэрс предложил значение 250 мкм.
Чтобы оценить влияние любой данной переменной на морозостойкость бетона, необходимо определить критический коэффициент зазора между воздушными пустотами для рассматриваемого бетона, а затем сравнить его с эталонной смесью. Более высокое критическое значение указывает на лучшую производительность, поскольку бетон требует более низкой степени защиты от мороза, а более низкое значение – более низкой производительности.Очень часто исследователей вводят в заблуждение, потому что критический коэффициент интервала не определен. Поэтому вполне возможно, что наблюдаемое положительное влияние данной добавки на морозостойкость, например, связано не с улучшенной микроструктурой, а просто с улучшенной системой воздушных пустот!
Заполнители являются важным компонентом любого бетона, и их, конечно же, всегда необходимо правильно выбирать, чтобы гарантировать, что они не будут отрицательно влиять на морозостойкость бетона.Некоторые агрегаты, обычно характеризующиеся высокой пористостью и низким средним размером пор, просто не устойчивы к морозу. Благодаря своей мелкопористой структуре они легко насыщаются, а давление из-за движения воды при образовании льда превышает предел прочности агрегата на разрыв. Это особенно характерно для крупных частиц заполнителя, поскольку в этом случае вода должна пройти большое расстояние во время замерзания. Другие типы заполнителей, даже если они морозостойкие, могут оказывать негативное влияние, вытесняя воду из окружающей пасты при замерзании.Высокая пористость, абсорбция 2%, обычно считается верхним пределом, указывает на потенциальные проблемы. Очевидно, что доступ к воде снова является очень важным условием, и поэтому низкая пористость пасты помогает снизить степень насыщения заполнителей во время замерзания. Воздухововлечение также важно, поскольку воздушные пустоты вблизи границы раздела паста-заполнитель могут помочь снизить давления, возникающие из-за вытеснения воды заполнителем в окружающую пасту.
Относительно распространенный тип разрушения от мороза – это то, что в Северной Америке называется растрескиванием по линии D (растрескивание по линии разрушения). Как упоминалось ранее, наличие влаги является основным условием разрушения от мороза, и это часто имеет место вблизи стыков в бетонных покрытиях. Если бетон недостаточно защищен воздухововлекающими добавками или если используются определенные типы заполнителей, морозное повреждение приводит к образованию трещин, близких к швам и параллельно им.
Учитывая важность степени насыщения для морозостойкости, Фагерлунд (1975) разработал концепцию критической степени насыщения. Для любого бетона существует критическая степень насыщения, так что повреждение от замерзания неизбежно произойдет, если бетон замерзнет, когда степень насыщения выше критического значения (см. Рисунок 11.5). Чем дольше конкретный бетон достигает критической степени насыщения, тем лучше его морозостойкость.Очевидно, что качественный бетон с воздухововлекающими добавками требует очень много времени для достижения критического насыщения, особенно потому, что капиллярные силы в воздушных пустотах очень малы (большинство воздушных пустот имеют диаметр более 25 мкм). Эта концепция подчеркивает важность доступа к воде и может использоваться для прогнозирования срока службы, то есть времени, необходимого для достижения критического насыщения в полевых условиях.
Рисунок 11.5. Связь между относительным динамическим модулем упругости и степенью насыщения бетона.
(PDF) Морозостойкость бетона с различными классами прочности и минеральными добавками
Уравнение Глава 1 Раздел 1 Морозостойкость бетона с различными классами прочности
и минеральными добавками
Кефенг Тан 1, Джон М. Николс 2
1 Департамент Школы материаловедения Юго-Западного университета науки и технологий, город Мяньян, провинция Сычуань
, КНР
2 Департамент строительных наук, архитектурный колледж, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас, 77840, США
Электронная почта: jm-nichols @ tamu.edu
Аннотация. В данном исследовании изучалось влияние водоцементного отношения и минеральных добавок на морозостойкость
бетона. Используемый метод испытаний основан на стандартном методе испытаний ASTM C666 на устойчивость бетона
к быстрому замораживанию и оттаиванию. Для экспериментального тестирования использовали десять дизайнов смесей. Результаты испытаний
показывают, что морозостойкость бетона увеличивается с уменьшением водоцементного отношения. Фактически, для бетона с низким содержанием воды и цемента
или высокопрочного бетона морозостойкость отличная даже без добавления воздухововлекающего агента.Для бетона
со средним или высоким отношением воды к цементу, однако, необходимо включение воздухововлекающего агента, чтобы
улучшил их морозостойкость. Добавление микрокремнезема улучшает морозостойкость бетона, а добавление золы
в бетон ухудшает морозостойкость. Цель исследования – определить, является ли бетон с нулевым содержанием воздуха
устойчивым к циклам замораживания и оттаивания.
Ключевые слова: бетон; Морозостойкость; соотношение в / ц; Минеральная примесь; Воздухововлекающий агент.
1 Введение
Люди медленно выходили за рамки, переезжая в крайне негостеприимные места, чтобы жить во все больших количествах. Относительно дешевая доступность энергии
с развитием системы кондиционирования воздуха с обратным циклом сделала этот переход плавным и возможным. Внутри арктического укрытия может быть тепло, но снаружи все еще подвержены циклам замораживания и оттаивания. Замораживание и оттаивание
не будет проблемой, за исключением изменения объема воды при замерзании.Чтобы предотвратить повреждение бетона
из-за повторяющихся циклов замораживания и оттаивания, воздух должен быть намеренно вовлечен в бетон с помощью воздухововлекающего агента. Хотя воздухововлекающий состав
увеличивает долговечность, он также снижает прочность бетона, поэтому по этой причине унос воздуха нежелателен в бетоне с высокой прочностью
[1]. Многие исследователи ставят под сомнение необходимость вовлечения воздуха в HSC [2, 3, 4, 5, 6], однако значительное число исследователей
по-прежнему рекомендуют использовать воздухововлечение для повышения долговечности бетона, подверженного замораживанию и оттаиванию
[ 1,5,6,7,8].
Требуются исследования, чтобы определить, можно ли производить морозостойкие HSC без какого-либо вовлечения воздуха. Целью исследования
является рассмотрение воздействия вовлечения воздуха на бетон с нормальной и умеренно высокой прочностью, до 70 МПа, который может быть использован в системах из стальных труб, заполненных бетоном, или в железобетонных конструкциях, которые будут подвергаться воздействию ситуации замораживания и оттаивания.
В этом документе представлена литература, имеющая отношение к этой работе, представлен раздел о методах, очерчены и обобщены результаты и основные выводы
, а также приведено заключение.
2 Обзор литературы
Вода – сложный материал из-за низкой сжимаемости и расширения при замерзании. Цикл от замораживания до оттаивания составляет
, что приводит к значительному ущербу для человека и окружающей среды. На рисунке показана плотность h3O при различных температурах
от -175 до 100 ° C. Критической точкой является изменение плотности при переходе от воды к льду в диапазоне от -1 до 4 ° C. На рисунке
показан объем 1000 кг воды при различных температурах. Критическим изменением является девятипроцентное увеличение вблизи тройной точки, когда вода
превращается в лед.
Коэн, Чжоу и Дольч [1] проанализировали характеристики безвоздушного высокопрочного бетона и пришли к выводу, что воздухововлечение
улучшило характеристики, но дым кремнезема не улучшил их. Hooton [2] показал, что микрокремнезем улучшает физические свойства
паст, строительных растворов и бетонов. Lessard, Baalbaki и Aitcin [3] исследовали состав смеси воздухововлекающего бетона с высокими эксплуатационными характеристиками
.Ли, Ланган и Уорд [4] показали, что содержание воды в цементе является критическим параметром для устойчивости
к циклам замораживания и оттаивания. Marchand et. др., [5] учтена морозостойкость высокопрочных бетонов. Голубь у. др. [6] показал
, что при низком соотношении воды и цемента для бетонов с высокими эксплуатационными характеристиками воздухововлечение не требовалось для обеспечения долговечности при испытании в
в соответствии со стандартным тестом ASTM [7]. Фагерлунд [8] подтвердил более ранние результаты для высокоэффективного бетона, подвергнутого
циклам замораживания-оттаивания, как это сделали Зия и Хансен [9].
Наконец, в 2017 году Yu, Ma и Yan [10] опубликовали уравнение для определения повреждений бетона при замерзании и оттаивании. Эту работу
можно отследить от Пауэрса [11], который начал с наблюдения, что для замерзающей воды может произойти 9% -ное увеличение объема, и переместил
на развитие теории. Ю, Ма и Ян [10] подробно излагают теорию, которая здесь не повторяется, за исключением критического уравнения
для максимального гидростатического давления:
Исследования коррозионной / проницаемости / морозостойкости бетона экспериментальными и микроскопическими механизмами При различных соотношениях вода – вяжущее | Международный журнал бетонных конструкций и материалов
Влияние различных методов погружения бетона в коррозионную среду
Метод погружения является одним из наиболее важных факторов коррозии бетона. Различные методы погружения приводят к разным продуктам коррозии. Влияние на прочность на сжатие и изгиб бетона было проанализировано с использованием трех методов погружения: половинного замачивания, полного замачивания (типичный метод коррозии в реальных конструкциях, рис. 3) и сухой-влажной циркуляции.
Рис. 3Коррозионный процесс бетона.
Результаты испытаний на прочность приведены на рис. 4, и каждая полоса указывает определенный метод коррозии, чтобы было легче увидеть разницу в изменении прочности образцов бетона с различной степенью коррозии.Прочность на сжатие и изгиб бетона снизились при трех методах погружения с непрерывным увеличением времени коррозии. Коэффициенты устойчивости к коррозии при сжатии через 50 дней и 100 дней были в 0,99 раза и 0,85 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления сжатию через 50 дней и 100 дней были в 0,95 раза и 0,80 раза выше, чем до коррозии в испытании на половину погружения, соответственно. Коэффициенты устойчивости к коррозии при сжатии через 50 дней и 100 дней были в 0,88 раза и 0,69 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были в 0,95 раза и 0,86 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были в 0,88 раза и 0,70 раза выше, чем до коррозии в испытании на половину погружения, соответственно.Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были в 0,78 раза и 0,53 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Результаты исследования показали, что коррозия при полном погружении была самой слабой, коррозия при половинном погружении – на втором месте, а коррозия при цикле «сухой-влажный» была самой сильной.
Рис. 4Влияние трех методов погружения на прочность бетона С20.
На рис. 5 показано, что коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу были выше через 50 дней по сравнению с таковыми до коррозии.Коррозионно-стойкие коэффициенты сопротивления сжатию при полном погружении, половинном погружении и циклах «сухой-влажный» за 50 дней были в 1,05, 1,04 и 0,91 раза выше, чем до коррозии, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу при полном погружении, половинном погружении и циклах «сухой – влажный» были в 1,00, 0,95 и 0,87 раза выше, чем до коррозии, соответственно. Правило было таким же, как и на рис. 4: результаты исследований показали, что коррозия при полном погружении была самой слабой, коррозия при половинном погружении была второй, а коррозия при цикле «сухой-мокрый» была самой сильной.На рисунке 6 показано, что коэффициенты устойчивости к коррозии сопротивления сжатию и коэффициенты сопротивления коррозии сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были больше по сравнению с коэффициентами до коррозии. Коэффициент коррозионной стойкости имеет тенденцию к увеличению с 50 до 100 дней. Последний был преобладающим в вышеуказанных условиях, а коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу были выше, чем у бетона C40.
Рис. 5Влияние на прочность бетона С30, вызванное тремя способами коррозии.
Рис. 6Влияние трех методов коррозии на прочность бетона С40.
Рисунок 7 показывает, что коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были больше по сравнению с таковыми до коррозии. Диапазон увеличения коэффициента сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициента сопротивления коррозии сопротивления изгибу для IH был больше, чем для IF, в процессе коррозии от 50 дней до 100 дней при трех условиях коррозии.Точно так же диапазон увеличения для IC был больше, чем для коэффициента коррозионной стойкости IH сопротивления сжатию и коэффициента коррозионной стойкости сопротивления изгибу. Это показывает, что бетон C50 имеет хорошую коррозионную стойкость.
Рис. 7Влияние трех методов коррозии на прочность бетона С50.
$$ {\ text {Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} {\ text {+ 10H}} _ {2} {\ text {O}} \ to {\ text { Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 0 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} $$
(8)
$$ {\ text {Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 0 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} + {\ текст {Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} \ to {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 2NaOH}} + 8 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} $$
(9)
$$ {\ text {MgSO}} _ {4} + {\ text {Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} + 2 {\ text {H }} _ {2} {\ text {O}} \ to {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2 } {\ text {O + Na (OH)}} {} _ {2} $$
(10)
$$ 3 {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 4CaO}} \ cdot {\ text {Al}} _ {2} {\ text {O}} _ {3} \ cdot 1 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 14H}} _ {2} {\ text {O}} \ to 3 {\ text {CaO}} \ cdot {\ text {Al}} _ {2} {\ text {O}} _ {3} \ cdot 3 {\ text {Ca} } _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} $$
(11)
Во время испытаний на сульфатостойкость образцов бетона сульфат-ионы проникают в образцы бетона, и сульфат стимулирует гидратацию вяжущих материалов, превращение безводного Na 2 SO 4 в Na 2 SO 4 · 10H 2 O увеличивает громкость примерно на 3.1 раз, преобразование Na 2 SO 4 · 10H 2 O и MgSO 4 в Ca 2 SO 4 · 2H 2 O увеличивает объем примерно в 2 раза, и реакция производится AFt (эттрингит) увеличивает объем примерно в 1,2 раза. Также на ранней стадии реакции поры заполняются кристаллами соли, которые повышают прочность бетона. При продолжающейся кристаллизации давление кристаллизации приведет к неравномерному расширению бетона, поскольку увеличивающееся образование гидратированных продуктов, таких как эттрингит и гипс, заполняет поры.Наконец, бетон трескается, когда давление кристаллизации превышает предел прочности бетона. Следовательно, прочность бетона в конечном итоге снижается из-за одновременного действия физической и химической коррозии, вызванной процессом солеобразования.
Влияние разной прочности бетона в агрессивных средах
Прочность бетона – еще один очень важный фактор, влияющий на коррозию бетона. На рисунке 8 показаны прочность и коррозионная стойкость бетона различной прочности в агрессивной среде.
Рис. 8Влияние прочности бетона на коррозию.
Коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления сжатию был меньше 1 через 50 дней и 100 дней для бетона C20 на рис. 8a, а коэффициенты сопротивления сжатию других классов прочности бетона были больше 1 через 50 дней и 100 дней. Коэффициенты коррозионной стойкости бетона на изгиб от C20 до C40 были меньше 1 через 50 и 100 дней, за исключением бетона C50 на рис.8а. Правила коррозии для бетона различной прочности на рис. 8b такие же, как на рис. 8а. Коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления сжатию и коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления изгибу были менее 1 через 50 дней и 100 дней для бетона C20 на рис. 8c. Коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были больше 1, когда бетон C30 подвергался коррозии в течение 50 дней, а коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были меньше 1, когда время коррозии достигло 100 дней.Коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были больше 1, когда время коррозии бетона C40 и C50 составляло 50 дней и 100 дней.
Образцы бетона C20, C30, C40, C50 подвергались коррозии в сухом и влажном цикле в течение 50 дней отдельно, затем материалы для XRD-тестов были получены на 5 мм ниже поверхности этих образцов (рис. 9). Согласно рентгеноструктурному анализу, основными веществами в испытанных образцах бетона были C – S – H, AFt, Ca (OH) 2 , CaCO 3 и негидратированные частицы цемента.Кроме того, также наблюдаются CaSO 4 · 2H 2 O и Mg (OH) 2 . По мере снижения прочности бетона пиковые значения AFt, CaSO 4 и Mg (OH) 2 все увеличиваются. Согласно приведенному выше анализу, чем выше прочность бетона, тем выше его коррозионная стойкость. Из данных коэффициента прочностной коррозии видно, что антикоррозионные свойства бетона C40 и C50 были лучше, чем у бетона C20 и C30.Это говорит о том, что расчетная прочность бетона не должна быть ниже, чем у C40 в агрессивной среде.
Рис. 9Рентгенограммы различной прочности бетона в коррозионном растворе.
Морозостойкость бетона при различных соотношениях воды и связующего
Морозостойкость – очень важный показатель прочности бетона. Путем тестирования относительных динамических модулей упругости, потери массы и индекса замерзания-оттаивания был получен закон влияния прочности бетона при различных соотношениях воды и связующего.Результаты анализа представлены на рис. 10, 11 и 12.
Рис. 10Относительный динамический модуль упругости при циклах замораживания – оттаивания.
Рис. 11Потеря массы при замораживании-оттаивании.
Рис. 12Показатели замораживания-оттаивания бетона различной прочности.
Из рис. 10 видно, что разрушение происходит в бетоне C20 после завершения 25 циклов замораживания – оттаивания, а относительный динамический модуль упругости составил всего 19,06, что очень мало.Бетон C30, бетон C40 и бетон C50 выдерживают до 300 циклов замораживания-оттаивания. По мере увеличения количества циклов замораживания – оттаивания относительный динамический модуль упругости бетона уменьшается. Относительный динамический модуль упругости бетона C40 был в 1,19 раза выше, чем у бетона C30 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Относительный динамический модуль упругости бетона C50 был в 1,23 раза выше, чем у бетона C30 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Относительный динамический модуль упругости бетона C50 составлял всего 1.В 3 раза больше, чем у бетона C40 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Чем выше прочность бетона, тем больше его относительный динамический модуль упругости.
Рисунок 11 показывает, что потеря массы из-за разной прочности бетона была очень небольшой при циклах замораживания-оттаивания. Диапазон потери массы составлял от 0,1 до – 0,21, и правило изменения не было очевидным. Оценка сопротивления бетона замерзанию по потере массы не была очевидной по сравнению с относительным динамическим модулем упругости. Таким образом, относительный динамический модуль упругости рекомендуется для оценки морозостойкости бетона.
Видно, что при анализе класса прочности бетона и индекса морозостойкости на рис. 12 индекс промерзания-оттаивания составил всего 1,59%, а повреждение произошло после 25 циклов замораживания-оттаивания бетона С20. Показатели морозостойкости бетона C40 и бетона C50 были в 1,19 раза и 1,23 раза выше, чем у бетона C30 соответственно. Чем выше прочность бетона, тем выше индекс промерзания и оттаивания и лучше морозостойкость. Повышение прочности бетона – эффективный метод повышения морозостойкости бетона.Однако, когда бетон был в определенной степени улучшен, улучшение морозостойкости не было очевидным. Например, индекс сопротивления замораживанию-оттаиванию бетона C40 составил 93,07, а бетона C50 – 96,29. Показатели морозостойкости были очень близки. Поэтому рекомендуется выбирать подходящую марку прочности бетона, отвечающую требованиям морозостойкости и долговечности бетона.
Противопроницаемость бетона при различных соотношениях воды и связующего
Непроницаемость бетона – важный показатель, отражающий устойчивость бетона к проникновению внешних материалов.Электрический поток – это ток, проходящий через бетонный образец, который используется для оценки прочности антипроницаемости.
Рисунок 13 показывает, что электрические потоки бетона C30, бетона C40 и бетона C50 были в 0,89 раза, 0,67 раза и 0,53 раза больше, чем в бетоне C20, соответственно. Электрический поток уменьшался по мере увеличения прочности бетона. Чем выше прочность бетона, тем лучше его водонепроницаемость.
Рис. 13Электрический флюс разной прочности бетона.
Защита от замерзания бетонных оснований на грунте – вертикальная волна
Защита бетонных оснований от замерзания – объяснение
Раздел 1809.5 Строительного кодекса Флориды (2020) и Международный строительный кодекс 2015 и 2018 годов описывает требования к проектированию фундаментов мелкого заложения в регионах, где почва подвержена сезонному промерзанию грунта. Кодекс требует, чтобы опоры были защищены от мороза, чтобы предотвратить явление, известное как вспучивание.Морозное пучение возникает, когда вода проникает в грунт и впоследствии замерзает. Когда вода, присутствующая в верхнем слое почвы, замерзает, замерзшие слои льда расширяются и движутся к более высокой температуре на поверхности, вытесняя почву. Когда лед тает, опора возвращается в исходное положение, но не совсем точно. По прошествии многих лет этого цикла замораживания / оттаивания вышеуказанная конструкция искажается, что увеличивает вероятность выхода из строя. В некоторых случаях морозное пучение может полностью вывести опору из земли.
Первый метод защиты от замерзания, указанный в кодексе, – это удлинение основания ниже линии замерзания, также известной как фронт замерзания или плоскость замерзания.
Пример морозной глубины по всей территории США. Пожалуйста, проконсультируйтесь с вашим местным инженером для получения обновленных и точных значений, это только для иллюстративных целей.Эта глубина варьируется и определяется в зависимости от муниципалитета, в котором расположен проект. В некоторых северных частях Соединенных Штатов линия промерзания может простираться от 5 дюймов до 6 футов ниже уровня земли (см. Карту средней глубины промерзания).Второй метод защиты от замерзания – строительство фундамента в соответствии с ASCE 32. Стандарт проектирования определяет конструкцию фундамента для защиты от воздействия мороза путем установки изоляционного слоя и не подверженного замерзанию слоя, ограничивающего тепловой поток. Третий способ защиты от замерзания – возведение на твердую скалу. Другой метод заключается в замене мелкозернистого грунта зернистым грунтом, который не подвергается вспучиванию там, где позволяют условия участка.
Отдельно стоящие здания освобождаются от требований защиты от замерзания, если конструкция соответствует всем следующим условиям: Категория риска I, площадь 600 квадратных футов или менее для легких каркасных конструкций или площадь 400 квадратных футов или менее для других легких каркасов. конструкция и высота карниза не более 10 футов.
Для получения дополнительной информации см. https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavements/ltpp/08057/07.cfm (источник фото)
См. Также http://www.hammerpedia.com/frost-line-map/
СВЯЗАННАЯ АРТИКУЛ: ОБЪЯСНЕНИЕ ВИДОВ ФУНКЦИЙ AT-КЛАССА
Эта статья написана Engineering Express Designer Зак Рубин, PE Январь 2017 г., отредактировано 3/2021
Сопротивление замораживанию-оттаиванию
Когда вода замерзает, она расширяется примерно на 9 процентов.Когда вода во влажном бетоне замерзает, она создает давление в порах бетона. Если создаваемое давление превышает предел прочности бетона на разрыв, полость расширится и разорвется. Накопительный эффект последовательных циклов замораживания-оттаивания и разрушение пасты и заполнителя может в конечном итоге вызвать расширение и растрескивание, образование окалины и крошение бетона.
Противообледенительные химикаты для тротуаров включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид магния и хлорид калия.Эти химические вещества снижают температуру замерзания осадков, выпадающих на тротуары. Недавняя тенденция привела к появлению широкого спектра смесей этих материалов для улучшения характеристик при одновременном снижении затрат, а передовая практика показывает, что обильная дозировка раствора более четырех процентов имеет тенденцию к снижению возможности образования накипи на поверхностях дорожного покрытия. Высокая концентрация антиобледенителя сокращает количество циклов замораживания и оттаивания дорожного покрытия за счет значительного снижения температуры замерзания.
Антиобледенители для специальных применений, таких как тротуары в аэропортах, требуют нехлоридных материалов для предотвращения повреждения самолетов. Список антиобледенителей, используемых для этих целей, включает мочевину, ацетат калия, пропиленгликоль и этиленгликоли.
Поскольку образование накипи на покрытиях всех типов вызвано физическим воздействием солей, использование высокопрочного (4000 фунтов на квадратный дюйм или более), воздухововлекающего бетона с низкой проницаемостью имеет решающее значение для обеспечения хорошей долговечности в этих применениях.
Таблица 11-5 15-го издания «Проектирование и контроль бетонных смесей» дает отличное руководство по эффективным температурам и включает влияние на бетон, практические пределы температуры, химическую форму и коррозию металлов.
Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с примером использования проводящего бетона для борьбы с обледенением настила моста.D-Cracking – Растрескивание бетонных покрытий, вызванное разложением заполнителя в бетоне в результате замерзания-оттаивания, называется D-растрескиванием. D-образные трещины представляют собой близко расположенные трещины, параллельные поперечным и продольным швам, которые затем многократно расширяются от швов к центру дорожной панели. D-растрескивание является функцией основных свойств определенных типов частиц заполнителя и окружающей среды, в которой находится дорожное покрытие.
Из-за естественного накопления воды под дорожным покрытием в слое основания и основания, заполнитель может со временем стать насыщенным. Затем при циклах замораживания и оттаивания в насыщенном заполнителе в нижней части плиты начинается растрескивание бетона и продолжается вверх, пока не достигнет изнашиваемой поверхности. Эту проблему можно уменьшить либо путем выбора агрегатов, которые лучше работают в циклах замораживания-оттаивания, либо, если необходимо использовать маргинальные агрегаты, путем уменьшения максимального размера частиц.Также может оказаться полезным установка эффективных дренажных систем для отвода свободной воды из-под тротуара.
Поперечное сечение воздухововлекающего (справа) и невововлекающего бетона. Воздушные пустоты большого размера – это захват воздуха. Маленькие пузырьки точечного размера (увлеченный воздух), равномерно распределенные в пасте, представляют собой полезные воздушные пустоты. Обратите внимание на сравнение с обычным выводом.
Воздухововлечение – Степень воздействия замораживания-оттаивания варьируется в зависимости от региона США.Местные погодные записи могут помочь определить серьезность воздействия. Устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию во влажном состоянии значительно повышается за счет использования специально втянутого воздуха. Крошечные пустоты с увлеченным воздухом действуют как пустые камеры в пасте для замерзания и миграции воды, что снижает давление в порах и предотвращает повреждение бетона. Бетон с низкой проницаемостью (то есть с низким водоцементным соотношением и адекватным отверждением) лучше выдерживает циклы замораживания-оттаивания.В редких случаях может произойти скопление воздушных пустот, что приведет к потере прочности на сжатие. Подробнее о кластеризации воздушных пустот.
Типичный пример покрытой окалиной бетонной поверхности
Предотвращение образования окалины в бетоне
Накипь определяется как общая потеря поверхностного раствора или раствора, окружающего крупные частицы заполнителя на поверхности бетона. Эта проблема обычно вызвана расширением воды из-за циклов замораживания и оттаивания и использования химикатов для борьбы с обледенением; однако бетон надлежащего качества, произведенный, обработанный и затвердевший, не должен подвергаться подобному разрушению.Существует четкая цепочка ответственности за производство устойчивого к образованию накипи бетона.
Крупным планом вид на ледяные вмятины в замороженном свежем бетоне. Образования кристаллов льда возникают в виде замерзания незатвердевшего бетона.
Замерзание. Бетон очень мало прочности при низких температурах. Соответственно, свежеуложенный бетон необходимо защищать от замерзания до тех пор, пока степень насыщения бетона не будет достаточно снижена за счет гидратации цемента.Время, за которое достигается это уменьшение, примерно соответствует времени, необходимому для достижения бетоном прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм. Бетон, который будет подвергаться воздействию антиобледенителя, должен достичь прочности 4000 фунтов на квадратный дюйм перед повторными циклами замораживания и оттаивания.
Оптимизация использования летучей золы в бетоне Холодная погода и зимние условия могут быть сложными, когда бетон содержит летучую золу. Зольный бетон, особенно при использовании на более высоких уровнях, обычно имеет увеличенное время схватывания и медленный набор прочности, что приводит к низкой прочности в раннем возрасте и задержкам в темпах строительства.Кроме того, бетон, содержащий летучую золу, часто считается более восприимчивым к образованию накипи на поверхности при воздействии химикатов для борьбы с обледенением, чем бетон из портландцемента. Поэтому важно знать, как регулировать количество летучей золы, чтобы свести к минимуму недостатки и при этом максимизировать преимущества.
Архитектор высотной квартиры Bayview оптимизировал количество летучей золы на основе требований спецификации бетона, графика строительства и температуры.Он ограничил количество летучей золы в плитах на уклоне, уложенном в зимние месяцы, до 20 процентов. Если невозможно обеспечить адекватное отверждение или если бетон подвергается замерзанию и оттаиванию в присутствии антиобледенительных солей, количество летучей золы всегда должно быть менее 25 процентов. Подробнее об оптимизации использования летучей золы в бетоне.
Публикации
Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от условий окружающей среды и желаемых свойств. Руководство Specifer по долговечному бетону, EB221, предназначено для предоставления достаточной информации, чтобы позволить практикующему специалисту выбрать материалы и параметры конструкции для получения прочного бетона в различных средах.
Оптимизация использования летучей золы в бетоне обсуждает вопросы, связанные с использованием летучей золы в бетоне от низкого до очень высокого уровня, и дает рекомендации по использованию летучей золы без ущерба для строительного процесса или качества готового продукта. Тематические исследования были выбраны в качестве примеров некоторых из наиболее требовательных применений зольного бетона для снижения ASR, устойчивости к хлоридам и экологичного строительства.
МОРОЗОСТОЙКИЙ БЕТОН
В статье исследуются две основные проблемы морозостойкости бетона: внутреннее растрескивание из-за циклов замерзания и оттаивания и образование накипи на поверхности, как правило, из-за замерзания в присутствии антиобледенительных солей.Хотя есть еще части проблемы, которые не совсем понятны и требуют дальнейшего изучения, особенно в отношении различий между лабораторными испытаниями и воздействием в полевых условиях, способ сделать бетон устойчивым к циклам замерзания и оттаивания очень хорошо известен. Полевой опыт, а также лабораторные данные убедительно показали, что внутренних трещин из-за мороза в бетонах с надлежащим воздухововлекающими добавками практически не существует. Образование накипи из-за замерзания в присутствии антиобледенительных солей является гораздо более сложной проблемой, чем внутреннее растрескивание по многим причинам, но, вероятно, главным образом потому, что оно связано с микроструктурой самого поверхностного слоя или «корки» бетона.Надлежащим образом воздухововлекающие и должным образом выдержанные, хорошо спроектированные полевые бетоны из портландцемента, как правило, довольно устойчивы к образованию отложений противообледенительных солей, но они все же иногда возникают неожиданно уже через несколько лет. Также необходимо особенно исследовать способность широко используемых тестов на образование отложений антиобледенителя для прогнозирования характеристик бетона при нормальных условиях воздействия поля. Кроме того, необходимы исследования, чтобы лучше понять процесс образования больших воздушных пустот в воздухововлекающем бетоне.
- Наличие:
- Корпоративных авторов:
Эльзевир
The Boulevard, Langford Lane
Kidlington, Оксфорд Великобритания OX5 1 ГБ - Авторов:
- Голубь, M
- Marchand, J
- PLEAU, R
- Дата публикации: 1996
Язык
Информация для СМИ
Предмет / указатель
Информация для подачи
- Регистрационный номер: 00729206
- Тип записи: Публикация
- Агентство-источник: Транспортная исследовательская лаборатория
- Файлы: ITRD
- Дата создания: 12 декабря 1996 г., 00:00
Защищенные от замерзания опоры фундаментов неглубокого заложения – Бетонная сеть
Что такое защищенные от мороза мелкие опоры и почему они используются?
Большинство строительных норм и правил в холодном климате требуют, чтобы фундаментные опоры располагались ниже линии замерзания, глубина которой может составлять около 4 футов в северных Соединенных Штатах.Цель – защитить фундамент от морозного пучения.
Из этого стандарта есть исключение: многие нормы разрешают фундаменту лежать выше линии замерзания, если он «защищен от мороза». Однако одобрение зависит от должностных лиц местного кодекса и может потребовать специальной инженерии. В издании Совета американских строительных чиновников (CABO) 1995 года Кодекса жилищного строительства для одной и двух семей содержатся упрощенные инструкции по строительству монолитных домов с неглубоким фундаментом, защищенным от мороза изоляцией из жесткого пенопласта.
Защищенный от мороза неглубокий фундамент (FPSF) – практическая альтернатива более глубоким и более дорогостоящим фундаментам в холодных регионах с сезонным промерзанием грунта и возможностью образования морозного пучения.
Найдите подрядчиков по изготовлению плит и фундаментов рядом со мной
На рис. 1 показаны FPSF и традиционный фундамент. FPSF включает в себя стратегически размещенную изоляцию для увеличения глубины промерзания вокруг здания, что позволяет использовать фундамент на глубине до 16 дюймов даже в самых суровых климатических условиях.Наибольшее распространение получили страны Северной Европы, где за последние 40 лет было успешно построено более миллиона домов FPSF. FPSF считается стандартной практикой для жилых домов в Скандинавии.
Как работает FPSF
Технология неглубокого фундамента с защитой от замерзания учитывает тепловое взаимодействие фундамента здания с грунтом. Подвод тепла к земле от зданий эффективно увеличивает глубину промерзания по периметру фундамента.Этот эффект и другие условия, регулирующие промерзание грунта, показаны на Рисунке 2.
Важно отметить, что линия промерзания у фундамента поднимается, если здание отапливается. Этот эффект усиливается, когда теплоизоляция стратегически размещена вокруг фундамента. FPSF также работает с неотапливаемым зданием, сохраняя геотермальное тепло под зданием. Таким образом могут быть построены неотапливаемые участки домов, например, гаражи.
На рисунке 3 показан процесс теплообмена в FPSF, который приводит к большей глубине промерзания вокруг здания.Изоляция по периметру фундамента сохраняет и перенаправляет потери тепла через плиту в почву под фундаментом. Геотермальное тепло от подстилающего грунта также способствует увеличению глубины промерзания вокруг здания.
FPSF наиболее подходят для домов с перекрытием на уровне земли на площадках с уклоном от умеренного до низкого. Тем не менее, этот метод можно эффективно использовать в подвальных помещениях, утепляющих фундамент на спусковой стороне дома, что устраняет необходимость в ступенчатой опоре.FPSF также полезны для реконструкции проектов отчасти потому, что они минимизируют нарушение рабочего места. Помимо жилых, коммерческих и сельскохозяйственных зданий, технология применялась на автомагистралях, плотинах, подземных коммуникациях, железных дорогах и земляных насыпях.
Другие общие вопросы и ответы
Вопрос № 1: Как изоляция предотвращает образование морозного пучения?
Морозное пучение может произойти только при наличии всех следующих трех условий: 1) почва чувствительна к заморозкам (большая фракция ила), 2) имеется достаточная влажность (насыщенность почвы выше примерно 80 процентов) и 3) суб- отрицательные температуры проникают в почву.Устранение одного из этих факторов сведет на нет возможность повреждения от мороза. Изоляция, как требуется в этом руководстве по проектированию, предотвратит замерзание подстилающей почвы (дюйм полистирольной изоляции, R4,5, в среднем имеет эквивалентное значение R, равное примерно 4 футам почвы). Использование утеплителя особенно эффективно на фундаменте здания по нескольким причинам. Во-первых, потери тепла сводятся к минимуму при накоплении и передаче тепла в грунт фундамента, а не через вертикальную поверхность стены фундамента.Во-вторых, горизонтальная изоляция, выступающая наружу, отводит влагу от фундамента, что еще больше снижает риск повреждения от мороза. Наконец, из-за изоляции линия промерзания будет подниматься по мере приближения к фундаменту. Поскольку силы пучения при морозе действуют перпендикулярно линии наледи, силы пучения, если они есть, будут действовать в горизонтальном направлении, а не вверх.
Вопрос № 2: Влияет ли тип почвы или почвенный покров (например, снег) на количество необходимой изоляции?
По своей конструкции предлагаемые требования к изоляции основаны на наихудших условиях грунта, когда на ней отсутствует снег или органический покров.Точно так же рекомендуемый утеплитель эффективно предотвратит промерзание всех чувствительных к морозам почв. Из-за поглощенного тепла (скрытое тепло) во время замерзания воды (фазовый переход) повышенное количество почвенной воды будет иметь тенденцию сдерживать промерзание или изменение температуры водно-грунтовой массы. Поскольку почвенная вода увеличивает теплоемкость почвы, она дополнительно увеличивает сопротивление замерзанию за счет увеличения «тепловой массы» почвы и добавления значительного скрытого теплового эффекта.Таким образом, предлагаемые требования к изоляции основаны на наихудшем состоянии илистой почвы с достаточной влажностью, чтобы допустить морозное пучение, но не настолько, чтобы сама почва сильно сопротивлялась проникновению линии промерзания. Фактически, крупнозернистая почва (не чувствительная к заморозкам) с низким содержанием влаги будет промерзать быстрее и глубже, но без риска повреждения от мороза. Таким образом, предлагаемые рекомендации по изоляции эффективно смягчают морозное пучение для всех типов почв при различной влажности и условиях поверхности.
Вопрос № 3: Как долго изоляция будет защищать фундамент?
Этот вопрос очень важен при защите домов или других построек с длительным сроком службы. Способность изоляции работать в подземных условиях зависит от типа, марки и влагостойкости продукта. В Европе изоляция из полистирола используется для защиты фундамента почти 40 лет без опыта морозного пучения. Таким образом, при правильной настройке значений R для условий эксплуатации под землей, как экструдированный полистирол (XPS), так и пенополистирол (EPS) можно использовать с гарантией рабочих характеристик.В Соединенных Штатах XPS изучается для проектов строительства автомагистралей и трубопроводов на Аляске, и было обнаружено, что после 20 лет эксплуатации и не менее 5 лет погружения в воду XPS сохранил свое значение R (см. McFadden and Bennett). , Строительство в холодных регионах: Руководство для проектировщиков, инженеров, подрядчиков и менеджеров, J. Wiley & Sons, Inc., 1991. pp. 328-329). В целях обеспечения качества XPS и EPS можно легко идентифицировать по маркировке, соответствующей действующим стандартам ASTM.
Вопрос № 4: Что произойдет, если система отопления отключится на время зимой?
Для всех типов строительства потери тепла через пол здания способствуют накоплению геотермального тепла под зданием, которое зимой выделяется по периметру фундамента. Использование изолированных опор позволит эффективно регулировать сохраняемые тепловые потери и замедлить проникновение линии замерзания в период выхода из строя или задержки системы отопления. Обычные фундаменты, обычно с меньшей изоляцией, не обеспечивают такого уровня защиты, и мороз может быстрее проникнуть через фундаментную стену во внутренние области под плитой перекрытия.При обморожении (замороженная связь между водой в почве и стеной фундамента) мороз не должен проникать ниже фундамента, чтобы быть опасным для легких конструкций. В этом смысле защищенные от мороза опоры более эффективны для предотвращения повреждений от мороза. Предлагаемые требования к изоляции основаны на высокоточной климатической информации, подтвержденной 86-летними записями о зимних морозах для более 3000 метеостанций по всей территории Соединенных Штатов. Изоляция рассчитана на предотвращение промерзания грунта фундамента в течение 100-летнего периода зимнего промерзания при особо строгих условиях отсутствия снега или почвенного покрова.Даже в этом случае маловероятно, что во время такого события не будет снежного покрова, будет достаточно высокая влажность почвы и продолжительная потеря тепла зданием.
Вопрос № 5: Почему требуется больше изоляции на углах фундамента?
Потери тепла происходят наружу от стен фундамента и, следовательно, усиливаются вблизи внешнего угла из-за комбинированных потерь тепла от двух смежных поверхностей стен. Следовательно, для защиты углов фундамента от повреждений морозом требуется большее количество изоляции в угловых областях.Таким образом, конструкция с изолированной опорой обеспечит дополнительную защиту в углах, где риск повреждения от мороза выше.
Вопрос № 6: Какой опыт использования этой технологии в США?
Защищенные от мороза изолированные опоры использовались еще в 1930-х годах Фрэнком Ллойдом Райтом в районе Чикаго. Но с тех пор европейцы лидируют в применении этой концепции в течение последних 40 лет. В настоящее время в Норвегии, Швеции и Финляндии насчитывается более 1 миллиона домов с изолированными неглубокими фундаментами, которые признаны строительными нормами и правилами как стандартная практика.В Соединенных Штатах изоляция использовалась для предотвращения морозного пучения во многих специальных инженерных проектах (например, на шоссе, плотинах, трубопроводах и инженерных зданиях). Его использование на фундаменте домов было принято местными правилами на Аляске, и оно было разбросано по незакодированным территориям других штатов. Вероятно, что в Соединенных Штатах (включая Аляску) существует несколько тысяч домов с вариантами защищенных от мороза теплоизоляционных оснований.
Для проверки технологии в Соединенных Штатах было построено пять испытательных домов в Вермонте, Айове, Северной Дакоте и на Аляске.Дома были оснащены автоматизированными системами сбора данных для мониторинга температуры земли, фундамента, плиты, внутренней и наружной температуры в различных местах вокруг фундамента. Наблюдаемые характеристики соответствовали европейскому опыту в том, что изолированные опоры предохраняли грунт фундамента от промерзания и пучения даже в суровых климатических и почвенных условиях (см. Департамент жилищного строительства и городского развития США, «Защищенные от замерзания мелкие фундаменты для жилищного строительства». , Вашингтон, округ Колумбия, 1993).
Вопрос № 7: Насколько энергоэффективны и удобны плиточные фундаменты с морозостойкими опорами?
Требования к изоляции для защищенных от замерзания опор являются минимальными требованиями для предотвращения повреждений от мороза. Требования обеспечат удовлетворительный уровень энергоэффективности, комфорта и защиты от конденсации влаги. Поскольку эти требования минимальны, может применяться дополнительная изоляция для удовлетворения особых требований к комфорту или более строгих норм энергопотребления.
Строительные проблемы FPSF
Эти вопросы относятся к построению любого FPSF:
Мосты холода . Мосты холода образуются, когда строительные материалы с высокой теплопроводностью, такие как бетон, подвергаются прямому воздействию внешних температур. Изоляцию фундамента следует размещать таким образом, чтобы сохранялась непрерывность с изоляцией оболочки дома. Мосты холода могут увеличить вероятность морозного пучения или, по крайней мере, создать локальные более низкие температуры или конденсацию на поверхности плиты.Во время строительства необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить надлежащую установку изоляции.
Дренаж . Хороший дренаж важен для любого фундамента, и FPSF не исключение. Изоляция лучше работает в более сухих почвенных условиях. Убедитесь, что изоляция грунта надлежащим образом защищена от чрезмерной влажности с помощью звуковых методов дренажа, таких как уклон уклона от здания.
Изоляция всегда должна располагаться выше уровня уровня грунтовых вод.Слой гравия, песка или аналогичного материала рекомендуется для улучшения дренажа, а также для обеспечения гладкой поверхности для размещения любой изоляции горизонтального крыла. Минимальный 6-дюймовый дренажный слой требуется для конструкций FPSF без обогрева. Помимо минимальной глубины фундамента в 12 дюймов, требуемой строительными нормами, дополнительная глубина фундамента, требуемая при проектировании FPSF, может состоять из уплотненного, не подверженного замерзанию материала заполнения, такого как гравий, песок или щебень.
Температура поверхности плиты (влажность, комфорт и энергоэффективность).Минимальные уровни изоляции, предписанные в этой методике проектирования, защищают грунт фундамента от мороза. Они также обеспечивают удовлетворительную температуру поверхности плиты, чтобы предотвратить конденсацию влаги и обеспечить минимальную степень теплового комфорта. Поскольку процедура проектирования предусматривает минимальные требования к изоляции, изоляция фундамента может быть увеличена для удовлетворения особых потребностей, касающихся этих вопросов и энергоэффективности. Успешное ограничение образования мостиков холода имеет решающее значение – использование техники стенок ствола и плиты, по сути, добавляет второй тепловой разрыв между плитой и стенкой ствола.Увеличение толщины вертикальной изоляции стены сверх минимальных требований для защиты от замерзания также повысит энергоэффективность и тепловой комфорт. Выбор материала отделки пола, такого как ковровое покрытие, уменьшает поверхностный контакт между пассажиром и плитой, создавая ощущение тепла.
Плиты с подогревом и энергоэффективность . Методика расчета FPSF может применяться ко всем методам «плита на грунте», в том числе с внутренним нагревом плиты, обеспечивающим превосходный тепловой комфорт.Если используется внутриплитная система отопления, рекомендуется дополнительная изоляция под плитой и по периметру для повышения энергоэффективности.
Защита изоляции . Поскольку вертикальная изоляция стены вокруг фундамента выступает выше уровня земли и подвержена ультрафиолетовому излучению и физическому насилию, эта часть должна быть защищена покрытием или покрытием, которое одновременно является жестким и долговечным. Некоторые методы, которые следует учитывать, – это система отделки штукатуркой или аналогичные покрытия, наносимые кистью, предварительно покрытые изоляционные материалы, оклады и фанера, обработанная под давлением.Строитель всегда должен проверять совместимость таких материалов с изоляционной панелью. Защитное покрытие следует наносить перед засыпкой, так как оно должно выступать как минимум на четыре дюйма ниже уровня грунта. Кроме того, изоляция из полистирола легко разрушается углеводородными растворителями, такими как бензин, бензол, дизельное топливо и гудрон. Следует проявлять осторожность, чтобы не повредить изоляцию при транспортировке, хранении и засыпке. Кроме того, если термиты вызывают беспокойство, стандартная профилактическая практика, такая как обработка почвы, защита от термитов и т. Д.предлагается.
Характеристики изоляции . Поскольку некоторые изоляционные материалы менее эффективно сопротивляются водопоглощению, чем другие, что, в свою очередь, снижает их термическое сопротивление (значения R), изоляционный материал следует выбирать с осторожностью. Для определения толщины изоляции, необходимой для этого применения, необходимо использовать следующие эффективные значения R: пенополистирол типа II – 2,4 R на дюйм; Экструдированный пенополистирол типов IV, V, VI, VII – 4.5 р за дюйм; Пенополистирол типа IX – 3,2 р / дюйм. Особые области применения, такие как несение структурных нагрузок от опор, могут потребовать полистирола более высокой плотности для обеспечения требуемой прочности на сжатие. Производитель обращается к производителям за информацией по конкретному продукту.
Дверные проемы и пороги . В дверных проемах, где порог выступает над вертикальной изоляцией стены, изоляция должна быть вырезана, чтобы обеспечить прочную блокировку для надлежащей опоры и крепления порога.Размер вырезов должен быть минимальным.
Благоустройство и утепление крыла. В ситуациях, когда требуется изоляция с широким горизонтальным крылом (например, шириной более 3–4 футов), это может помешать расположению больших насаждений рядом с домом. В некоторых из этих случаев использование более толстой изоляции крыла или увеличение глубины фундамента уменьшит требуемую ширину изоляции крыла.
Высота фундамента . Учитывая, что большинство изоляционных плит из полистирола обычно доступны шириной 24 и 48 дюймов, высота 24 дюйма становится практичной высотой для многих фундаментов. Это обеспечивает 16 дюймов фундамента ниже уровня земли и 8 дюймов над уровнем земли.
Земляные работы . Как правило, легкое оборудование подходит для FPSF, потому что земляных работ не требуется. Как и в случае с любым фундаментом, органические слои почвы (верхний слой почвы) должны быть удалены, чтобы фундамент мог опираться на твердую почву или уплотненные насыпи.
Планирование строительства. Фундамент должен быть завершен, а здание ограждено и отапливаться до наступления морозов, аналогично традиционной строительной практике.