УДК 691.32
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный
университет имени »
Россия, Саранск
Аспирант кафедры «Строительные конструкции»
E-mail: *****@***com
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный
университет имени »
Россия, Саранск
Советник РААСН, д. т.н.
Профессор кафедры «Строительные конструкции»
E-mail: *****@***ru
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный
университет имени »
Россия, Саранск
Магистрант
E-mail: *****@***ru
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный
университет имени »
Россия, Саранск
Магистрант
E-mail: *****@***ru
РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ СОСТАВОВ
МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ
Приведены результаты натурных испытаний составов мелкозернистых бетонов. Изучено влияние длительности экспонирования в натурных условиях на изменение упруго-прочностных характеристик мелкозернистых бетонов.
Ключевые слова: климатические факторы, мелкозернистый бетон, предел прочности при сжатии и на растяжение при изгибе.
Artamonov Denis Alexandrovich
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education
«Mordovian State University named after N. P. Ogarev»
Russia, Saransk
Postgraduate student of the «Building structures» department
E-mail: *****@***com
Nizina Tatyana Anatolevna
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education
«Mordovian State University named after N. P. Ogarev»
Russia, Saransk
Adviser of the Russian Academy Of Architecture and Construction Sciences
Doctor of Sciences
Professor of the «Building structures» department
E-mail: *****@***ru
Korovkin Dmitry Igorevich
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education
«Mordovian State University named after N. P. Ogarev»
Russia, Saransk
Undergraduate
E-mail: *****@***ru
Andronychev Daniil Olegovich
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education
«Mordovian State University named after N. P. Ogarev»
Russia, Saransk
Undergraduate
E-mail: *****@***ru
RESULTS OF FIELD TESTS WITH FINE-GRAINED
CONCRETE COMPOSITIONS
Shown the field tests results of fine-grained concrete compositions. Studied the effect of exposure duration of natural conditions on the change in the elastic-strength properties of fine-grained concrete.
Keywords: climatic factors, fine-grained concrete, compressive strength and flexural strength.
Вопрос о прогнозировании сроков службы железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях климатических воздействий, весьма сложен и достаточно часто не может быть решен однозначно для разнообразных условий взаимодействия среды и бетона. В настоящее время при проектировании железобетонных конструкций их долговечность определяется путем оценки степени агрессивности внешней среды по характеристикам климата и химического состава в соответствии с показателями, принятыми в СНиП.
Для определения изменения свойств строительных композитов в условиях действия агрессивных факторов, как правило, проводят экспонирование образцов в лабораторных условиях путем создания модельных сред и т. д. В реальных климатических условиях на строительные изделия и конструкции оказывается непрерывное воздействие множества агрессивных факторов (перепада температур, солнечного света, проникающей радиации, влаги, кислорода) и их комбинаций. Именно поэтому проведение исследований изменения свойств строительных материалов, изделий и конструкций в условиях действия натурных климатических факторов имеет особое значение.
В работе [1] выявлено, что в процессе натурного экспонирования бетонных образцов происходит разогрев поверхности, зависящий от температуры окружающего воздуха и интенсивности солнечного излучения. Для месяцев с низкой среднесуточной температурой (менее 5 оС) разность между температурами воздуха и поверхности образца минимальна. По мере повышения температуры воздуха разброс показателей возрастает; в летние месяцы данный параметр может достигать 20ч30 оС; наибольший разогрев поверхности образцов, как правило, происходит с 10:00 до 16:00, т. е. в момент наибольшего воздействия солнечной радиации.
Для установления изменений, происходящих в структуре мелкозернистого бетона в процессе натурного экспонирования, были изготовлены образцы-балочки размером 40Ч40Ч160 мм. План экспериментального исследования и уровни варьируемых факторов приведены, соответственно, в таблицах 1 – 2. При проведении экспериментальных исследований использовались следующие материалы: портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б производства ; высокоактивный метакаолин – ВМК; речной песок (Республика Мордовия, Ичалковский район, посёлок Смольный); поликарбоксилатный пластификатор Melflux 1641 F [1]. Для ряда составов (4 – 9) проводилась механоактивация смесей в шаровой барабанной мельнице (скорость вращения составляла 73 об/мин.) по режиму: цемент + MF 1641 + ВМК (15 мин.); + песок (15 мин.).
Таблица 1. План экспериментального исследования составов мелкозернистого бетона, экспонируемых в условиях натурных климатических воздействий
Номер состава | Варьируемые факторы | |||
ВМК ( | песок ( | Melflux 1641 F ( | режим помола ( | |
1 | -1 | 0 | -1 | -1 |
2 | -1 | +1 | -1 | -1 |
3 | -1 | -1 | -1 | -1 |
4 | 0 | 0 | 0 | +1 |
5 | 0 | +1 | 0 | +1 |
6 | 0 | -1 | 0 | +1 |
7 | +1 | 0 | +1 | +1 |
8 | +1 | +1 | +1 | +1 |
9 | +1 | -1 | +1 | +1 |
Таблица 2. Уровни варьирования переменных факторов
Факторы | Уровни варьирования | |||
-1 | 0 | +1 | ||
| высокоактивный метакаолин (ВМК), % от массы цемента | 0 | 5 | 10 |
| песок, % от массы твердой фазы | 55 | 65 | 75 |
| суперпластификатор Melflux 1641 F, % от массы вяжущего | 0 | 0,4 | 0,8 |
| режим помола | без помола | - | с помолом |
Экспонирование образцов в натурных климатических условиях проходило на специальных испытательных стендах, размещенных на базе эколого-метеорологической лаборатории Мордовского государственного университета им. [2]. Для контрольных составов, а также через 60 и 210 суток экспонирования бетонных образцов на натурной площадке фиксировались следующие упруго-прочностные показатели: плотность, предел прочности при сжатии и растяжение при изгибе, модуль упругости и максимальная деформативность при сжатии.
Экспериментально установлено, что в процессе экспонирования в течение 210 суток наблюдалось, в целом, повышение предела прочности при сжатии (табл. 3, рис. 1), связанное, прежде всего, с продолжением процессов гидратации. Наибольший прирост характеристики, достигающий, соответственно, 73 и 100% к 210 суткам, наблюдается для составов 2 и 8 с максимальным содержанием песка (75% от твердой фазы смеси). Для контрольных образцов этих же составов зафиксированы наименьшие прочностные показатели при сжатии – всего 30 и 22 МПа.
Таблица 3. Результаты климатических исследований составов мелкозернистого бетона, экспонируемых в условиях натурных климатических воздействий
Номер состава | Исследуемые характеристики в зависимости от длительности экспонирования, сутки | |||||
Предел прочности при сжатии, МПа | Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа | |||||
0 | 60 | 210 | 0 | 60 | 210 | |
1 | 43,21 | 61,62 | 63,99 | 7,26 | 8,29 | 6,48 |
2 | 29,96 | 32,42 | 51,89 | 4,74 | 5,77 | 5,41 |
3 | 55,49 | 62,75 | 70,38 | 5,20 | 7,60 | 4,79 |
4 | 52,44 | 64,17 | 56,72 | 5,85 | 7,61 | 4,86 |
5 | 40,25 | 38,83 | 51,42 | 5,96 | 6,99 | 4,58 |
6 | 62,71 | 67,82 | 73,58 | 5,91 | 7,43 | 5,34 |
7 | 49,93 | 51,07 | 65,37 | 6,49 | 7,65 | 5,60 |
8 | 22,28 | 38,52 | 44,55 | 4,78 | 7,35 | 4,65 |
9 | 56,48 | 59,23 | 68,76 | 6,13 | 7,81 | 4,93 |
Предел прочности на растяжение при изгибе является количественным критерием, по которому можно судить об изменении характеристик поверхностных слоев исследуемых композитов [3]. Из анализа данных, представленных на рис. 1, установлено, что к 60 суткам для всех исследуемых составов наблюдается повышение от 14 до 54% от первоначальной прочности. Однако последующее экспонирование образцов до 210 суток приводит к снижению предела прочности на растяжение при изгибе от 3 до 23% по сравнению с контрольными составами, что свидетельствует о начале накопления повреждений в поверхностных слоях образцов.
а) б)
Рис. 1. Лепестковые диаграммы изменения относительных пределов прочности при сжатии (а) и на растяжение при изгибе (б) составов мелкозернистого бетона
в зависимости от длительности климатического воздействия
Накопление и анализ параметров, характеризующих агрессивное воздействие натурных климатических факторов, позволит определить степень влияния каждого из них на эксплуатационные характеристики мелкозернистых бетонов. Оптимизация составов позволит обосновано подойти к выбору строительных материалов с повышенной стойкостью к агрессивному воздействию натурных климатических факторов.
ЛИТЕРАТУРА
Результаты испытания составов мелкозернистых бетонов, экспонированных в условиях воздействия климатических факторов / , , [и др.] // Строительство и реконструкция. – 2015. – №3 . – С. 158-165. Материальная база вуза как инновационный ресурс развития национального исследовательского университета / , // Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций факторов : материалы Всеросс. науч.-техн. конф. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014. – С. 115-121. Химическое сопротивление и долговечность строительных материалов, изделий, конструкций : учеб. пособие / , , . – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2003. – 48 с.
