При выборе материалов для каменных сооружений следует помимо прочности обращать самое серьезное внимание на стойкость материалов против атмосферных воздействий. Некоторые здания, кладка которых была возведена из недостаточно морозостойких материалов и в процессе службы подвергалась действию сырости и мороза, в течение 10-15 лет частично или полностью разрушались.
По степени капитальности здания относятся к определенному классу сооружения. По ОСТ/ВКС 4534 установлены в зависимости от срока службы 4 класса сооружений и сверх этого группа сооружений вне класса. Эти сведения даны в таблице на рис. 1.
Надо отметить, что недостаточно дифференцированы сооружения III класса, который обнимает весьма различные по капитальности сооружения, например глинобитные и землебитные бараки со сроком службы 10-20 лет и 2-3-этажные здания из легкобетонных камней со сроком службы до 40 лет. Очевидно, к этим типам сооружений могут и должны быть предъявлены различные требования. Поэтому целесообразно разбить этот класс на 3 подкласса: IIIa — со сроком службы 30-40 лет, IIIб — со сроком службы 20-30 лет и IIIв — со сроком службы 10-20 лет.
МОРОЗОСТОЙКОСТЬ БЕТОНА. ЧТО ВЛИЯЕТ?
Основным методом оценки долговечности является испытание на морозостойкость строительных материалов в состоянии полного насыщения водой. Недостаточно морозостойкие каменные материалы со слабой структурой разрушаются вследствие расширения замерзшей воды в горах и капиллярах. В первую очередь происходят выкрашивание углов и ребер и появление трещин, а в дальнейшем и полное разрушение материала и обращение его в бесформенную массу. Для полной оценки морозостойкости каменного материала требуется замораживание его до температуры -17° и ниже, так как только при такой температуре вода замерзает в самых малых капиллярах.
Рис. 1. Классы сооружений по степени капитальности
Методы определения морозостойкости строительных материалов
Для определения морозостойкости строительных материалов каменного типа, из них выпиливаются кубики. Кирпич и другие искусственные каменные материалы испытываются или в образцах нормальных размеров для данного материала или же из них также выпиливаются кубики.
Выпиленные из материала кубики или образцы нормальных размеров для данного материала, например кирпич, насыщаются водой и подвергаются последовательному замораживанию при -17° и оттаиванию в воде с температурой +10-20°. Материал считается удовлетворяющим требованию морозостойкости, если ни один из испытанных образцов после установленного количества замораживаний и оттаиваний не обнаруживает признаков разрушения в виде появления трещин или выкрашивания ребер и углов. Следует учесть, что материал подвергается испытанию в значительно более жестких условиях по сравнению с действительной его службой в сооружении, где он не имеет обычно полного насыщения водой. Но эти условия должны заменить действие многократности замораживания при меньшем насыщении в течение длительного периода эксплуатации сооружения.
Морозостойкость строительных материалов. Тройка лидеров. Лабораторные исследования.
Требования, предъявляемые к строительным материалам в отношении морозостойкости приведены в таблице, и зависят от срока службы сооружения, от защиты основного материала облицовками и от условий влажности (рис. 2).
Рис. 2. Требуемая морозостойкость (количество замораживаний) каменных строительных материалов в зависимости от срока службы и класса сооружений (для наружных элементов сооружений)
В особо неблагоприятных условиях находятся цоколи зданий на высоту примерно до 40 см от тротуара, а при высоком расположении гидроизоляционного слоя — и выше (до уровня изоляции).
Для кладки наружных стен и цоколей, защищенной каменными облицовками из достаточно морозостойких материалов, требования морозостойкости во всех случаях, где требуется более 15 замораживаний, могут быть снижены до 15 замораживаний.
Морозостойкость некоторых строительных материалов зависит от срока службы, например силикатный кирпич, с течением времени повышают свою морозостойкость. Поэтому для сооружений II класса с нормальной влажностью требования морозостойкости для силикатного кирпича могут быть снижены до 10 замораживаний.
Рассмотрим вопрос о влиянии климатических условий на требования морозостойкости. Уровень зимних температур не имеет существенного значения. В северных районах мы имеем более низкие температуры зимой, вызывающие замерзание влаги в мелких порах. Зато в южных районах мы имеем более частую смену морозов и оттепелей. И только для районов с расчетной зимней температурой — 5° и выше требования морозостойкости могут быть снижены.
Очень большое значение для морозостойкости строительных материалов имеет степень влажности климата, от которой зависит процент насыщения влагой наружных стеновых материалов к зиме. Известно например, что в условиях сухого климата Средней Азии успешно применяется в капитальных сооружениях слабообожженный кирпич и даже сырец — материал мало морозостойкий.
Эти материалы на практике в условиях сухого климата показали достаточную долговечность, несмотря на очень низкие зимние температуры. Для таких климатических условий требования морозостойкости могут быть также снижены. При оценке морозостойкости материалов следует учитывать опыт прошлого строительства. Если определенные материалы зарекомендовали себя в конкретных условиях данного района как достаточно морозостойкие, испытания их на морозостойкость не требуется.
Следует отметить, что удовлетворительные результаты испытания на морозостойкость строительных материалов еще не гарантируют их достаточную стойкость против имеющихся в атмосфере агрессивных для каменных материалов газов, которые заметно ускоряют процесс выветривания камня. Поэтому для облицовочных материалов, применяемых для сооружений I и II классов, обязательна проверка стойкости их также против разрушающего действия имеющихся в воздухе данного города агрессивных для камня газов.
Особое значение морозостойкость имеет для бутового камня в не защищенных гидроизоляцией фундаментах.
Опыт последних лет показал необходимость соблюдения большой осторожности при использовании камня из новых еще не проверенных практикой карьеров. В этих условиях обязательно тщательное исследование морозостойкости камня в различных его пластах. В случае обнаружения в кладке фундаментов недостаточно морозостойкого бута достаточно эффективным способом лечения является надежная гидроизоляция фундамента от сырости после просушки его, если конечно процесс разрушения камня еще не зашел слишком далеко.
При недостаточной стойкости стеновых материалов разрушение начинается в первую очередь в местах, подвергающихся большему увлажнению. Задолго до установленного срока службы здания начинается разрушение материала: выкрашивание углов и кромок, отслоение лещадок, появление трещин.
Наружная штукатурка недостаточно защищает материал стены от увлажнения, и поэтому только незначительно повышает морозостойкость материала. Но, с другой стороны, наличие штукатурки создает новые и притом особенно опасные моменты, а именно, при недостаточно морозостойком материале стены в первую очередь ослабляется и нарушается сцепление штукатурки со стеной, следствием чего получаются отслоение штукатурки и ее падение. При этом разрушение штукатурки в первую очередь, так же как и неоштукатуренной кладки, начинается на участках, более других подвергающихся увлажнению. По этим соображениям требования морозостойкости снижены только для облицовок как имеющих специальное крепление анкерами со стеной.
Хотя требования морозостойкости являются основными в оценке пригодности каменного материала для сооружения определенного класса, но они не покрывают всего комплекса требований к материалам для капитальных сооружений. Большое значение имеет устойчивость на поверхности стены штукатурки и отделки. Как правило, стена должна обладать большей жесткостью, чем штукатурка на ней.
При несоблюдении этого требования штукатурка дает трещины и отслаивается. Например плотная цементная штукатурка на кладке, сложенной на слабом растворе или на шлаковом растворе, как правило, покрывается сеткой трещин, которые возникают в результате разницы в осадочных и температурных деформациях штукатурки и кладки. Масса искусственного мрамора может наноситься только на кладку на самых прочных растворах. Тщательный подход к выбору марки камней особенно важен для стен из бетонных блоков, которые дают большие усадочные деформации и деформации при изменении влажности камня.
При выборе материалов для того или иного сооружения всесторонний анализ стойкости их производится обычно только для монументальных сооружений вне класса. Для массового же строительства всех классов (до первого включительно) ограничиваются обычно проверкой их морозостойкости и установлением некоторой минимальной марки камня и раствора в зависимости от класса сооружения. Среди общего комплекса свойств камня, от которых зависит стойкость кладки против выветривания, эти две характеристики являются наиболее важными, так как они частично определяют некоторые другие свойства камня.
Требования морозостойкости строительных материалов, изложенные на рис. 2, установлены нормами проектирования каменных конструкций, что же касается требований минимальных прочностей камня и раствора для различных классов сооружений, то они еще не нормированы. На основании опыта строительства могут быть рекомендованы для использования данные, изложенные на рис. 3.
Рис. 3. Рекомендуемые минимальные марки материалов для стен и фундаментов сооружений различных классов
Источник: www.vgpress.ru
МОРОЗОСТОЙКОСТЬ
Способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения плотности. Разрушение происходит в связи с тем, что вода, находящаяся в порах, при замерзании увеличивается в объеме примерно на 9 %. Наибольшее расширение воды при переходе в лед наблюдается при температуре -4°С, дальнейшее понижение температуры не вызывает увеличения объема льда.
При замерзании воды стенки пор испытывают значительное давление и могут разрушаться. При полном заполнении водой всех пор разрушение материала может произойти даже при однократном замораживании. При насыщении пористого материала водой заполняются в основном макрокапилляры, микрокапилляры заполняются водой частично и служат резервными порами, куда отжимается вода в процессе замораживания. Следовательно, морозостойкость строительных материалов определяется величиной и характером пористости и условиями их эксплуатации.
Она тем выше, чем меньше водопоглощение и больше прочность материала при растяжении. Плотные материалы морозостойки. Из пористых материалов морозостойкостью обладают только те материалы, у которых в основном имеются закрытые поры или вода. Занимает менее 90 % пор.
Материал считается морозостойким, если после установления числа циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии прочность его снизилась не более чем на 15-25 %, а потери в массе в результате выкрашивания не превысили 5 %. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при -15, -17°С и оттаивания при температуре 20°С. Число циклов (марка), которые должен выдерживать материал, зависит от условий его будущей службы в сооружении и от климатических условий. По числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания, и оттаивания (степени морозостойкости) материалы подразделяются на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и более. В лабораторных условиях замораживание производят в холодильных камерах. Один-два цикла замораживания в холодильной камере дают эффект, близкий к 3-5-годичному действию атмосферы.
Свойство материала передавать теплоту через толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей через материал толщиной 1 м площадью 1 м2 в течение 1 секунды при разностях температур на противоположных поверхностях материала в 1°С.
Теплопроводность материала находится в прямой зависимости от его химического состава, пористости, влажности и температуры, при которой происходит передача тепла. Волокнистые материалы имеют разную теплопроводность в зависимости от направления теплоты по отношению к волокнам (у древесины, например, теплопроводность вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон). Мелкопористые материалы и материалы с замкнутыми порами обладают большей теплопроводностью, чем крупнопористые материалы и материалы с сообщающимися порами. Это связано с тем, что в крупных и сообщающихся порах усиливается перенос теплоты конвекцией, что и повышает суммарную теплопроводность.
С увеличением влажности материала теплопроводность возрастает, поскольку вода имеет теплопроводность в 25 раз большую, чем воздух. Еще больше возрастает теплопроводность сырого материала с понижением его температуры, поскольку теплопроводность льда в несколько раз больше, чем теплопроводность воды.
Теплопроводность материала имеет огромное значение при устройстве ограждающих конструкций зданий — стен, потолков, полов, крыш. Легкие и пористые материалы мало теплопроводны. Чем выше объемный вес материала, тем выше его теплопроводность. Например, коэффициент теплопроводности тяжелого бетона объемным весом 2400 кг/м3 равен 1,25 ккал/м-ч-град, а пенобетона объемным весом 300 кг/м3 всего 0,11 ккал/м-ч-град.
Свойство материала аккумулировать теплоту при нагревании. При последующем охлаждении материалы с высокой теплоемкостью выделяют больше теплоты. Поэтому при использовании материалов с повышенной теплоемкостью для стен, полов, потолков и других частей помещения температура в комнатах может сохраняться устойчивой длительное время.
Коэффициент теплоемкости — количество теплоты, необходимой для нагревания 1 кг материала на ГС. Строительные материалы имеют коэффициент теплоемкости меньше, чем у воды, которая обладает наибольшей теплоемкостью (4,2 кДж/(кг°С)). С увлажнением материалов их теплоемкость возрастает, но вместе с тем возрастает и теплопроводность.
Теплоемкость материала имеет значение в тех случаях, когда необходимо учитывать аккумуляцию тепла, например при расчете теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий с целью сохранения температуры в помещении без резких колебаний при изменении теплового режима, при расчете подогрева материала для зимних работ, при расчете устройства печей. В некоторых случаях приходится рассчитывать размеры печи, используя объемную удельную теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания 1 м3 материала на ГС.
Свойство материала поглощать и удерживать воду при непосредственном с ней соприкосновении. Характеризуется количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и выражается в процентах от массы (водопоглощение по массе).
Количество поглощенной образцом воды, отнесенное к его объему, — водопоглощение по объему. Водопоглощение по объему отражает степень заполнения пор материала водой. Так как вода проникает не во все замкнутые поры и не удерживается в открытых пустотах, объемное водопоглощение всегда меньше истинной пористости. Объемное водопоглощение всегда меньше 100 %, а водопоглощение по массе может быть более 100 %.
Водопоглощение строительных материалов изменяется главным образом в зависимости от объема пор, их вида и размеров.
В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются: увеличиваются плотность и водопроводность, у некоторых материалов (например, древесины, глины) увеличивается объем. Вследствие нарушения связей между частицами материала и проникающими частицами воды понижается прочность строительных материалов.
Отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии. Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала. Для легко размокаемых материалов, например глины, коэффициент размягчения равен 0. Для материалов, которые полностью сохраняют свою прочность при действии воды (металл, стекло и т.п.), коэффициент размягчения равен 1. Материалы с коэффициентом размягчения более 0,8 относятся к водостойким. В местах, подверженных систематическому увлажнению, применять строительные материалы с коэффициентом размягчения менее 0,8 не разрешается.
Свойство, характеризующее скорость высыхания материала при наличии условий в окружающей среде (понижение влажности, нагрев, движение воздуха). Влагоотдача характеризуется количеством воды, которое материал теряет за сутки при относительной влажности воздуха 60 % и температуре 20°С. В естественных условиях вследствие влагоотдачи, через некоторое время после окончания строительных работ, устанавливается равновесие между влажностью строительных конструкций и окружающей средой. Такое состояние равновесия называют воздушно-сухим или воздушно-влажным равновесием.
Способность материала пропускать воду под давлением. Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в течение 1 секунды через 1 м2 поверхности материала при давлении 1 МПа. Плотные материалы (сталь, стекло, большинство пластмасс) водонепроницаемы. Методика определения водопроницаемости зависит от разновидности строительного материала.
Водопроницаемость находится в прямой зависимости от плотности и строения материала — чем больше в материале пор и чем они крупнее, тем больше водопроницаемость. При выборе кровельных и гидротехнических материалов чаще всего оценивается не водопроницаемость, а водонепроницаемость, характеризуемая периодом времени, по истечению которого появляются признаки просачивания воды под определенным давлением или предельной величиной давления воды, при котором вода не проходит через образец.
Способность материала длительно выдерживать многократное систематическое увлажнение и высыхание без значительных деформаций и потери механической прочности. Изменение влажности влечет у многих материалов изменение их объема — разбухают при увлажнении, дают усадку при высыхании, трещины и т.д. Разные материалы по-разному ведут себя по отношению к действию переменной влажности. Бетон, например, при переменной влажности склонен к разрушению, так как цементный камень при высыхании сжимается, а заполнитель практически не реагирует — в результате возникает растягивающее напряжение, цементный камень отрывается от заполнителя. Для повышения воздухостойкости строительных материалов применяют гидрофобные добавки.
Изменение размеров и объема материала при изменении его влажности. Уменьшение размеров и объема материала при высыхании называют усадкой или усушкой, увеличение — разбуханием.
Усадка возникает и увеличивается в результате уменьшения слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил, стремящихся сблизить частицы материала. Набухание связано с тем, что полярные молекулы воды, проникая между частицами или волокнами, утолщают их гидратные оболочки. Материалы высокопористого и волокнистого строения, способные поглощать много воды, характеризуются большой усадкой (например, ячеистый бетон 1-3 мм/м; тяжелый бетон 0,3-0,7 мм/м; гранит 0,02-0,06 мм/м; кирпич керамический 0,03-0,1 мм/м.
Источник: studbooks.net
Морозостойкость в строительстве это
Время работы: пн-пт с 9:00 до 17:00 сб-вс с 10:00 до 15:00
Морозостойкость строительных материалов – это возможность материала сохранить свою структуру и качества во время непрерывного изменения воздействующих на материал температур. Таким образом, морозостойкость является определяющим физическим свойством строительных материалов, важность которого трудно переоценить.
Пористость материалов.
По ходу эксплуатации, строительные материалы подвергаются процессу старения, а также имеют свойство разрушаться. Тут имеет важное значение степень пористости материалов, а основная природа их разрушения связана с попаданием воды в поры, которые в свою очередь расширяются при заморозках, от чего увеличивается их объем. В то время как материал оттаивает, его объем постепенно становится меньше.
Когда материал находится в непрерывном процессе оттаивания-замерзания для него это равносильно многоразовой нагрузке, приводящей к износу и разрушению материала. Наиболее важным качеством, является морозостойкость строительных материалов таких как:
- Бетон;
- Керамика;
- Минеральные ваты;
- Различные виды кирпича.
По ходу разрушения, материал видоизменяется, также изменяется его прочность и масса. Исследовав эти черты, мы можем сделать вывод о степени морозостойкости того, или иного материала. Чтобы проанализировать свойства строительных материалов на прочность к повреждениям и на способность сохранения массы, нам следует отобрать минимум 5 образцов. На испытание прочности выбирается около 20 образцов, затем 10 из которых берутся в качестве контрольных. После чего контрольные образцы помещаются в водную ванную с гидравлическим затвором.
Марки и циклы, измеряющие степень морозостойкости.
Морозостойкость строительных материалов оценивается количеством перенесенных циклов и соответствующей маркой. Для определения марки, материалы испытывают циклами поочередного замораживания и оттаивания. Материал должен выдержать нагрузку без уменьшения прочности на сжатие, от 15 % и выше, после проведенных испытаний образцы должны оставаться без заметных повреждений, а также потеря массы образца не должна превышать 5%.
Выбор марки по морозостойкости определяется с учетом типа конструкции, условиями эксплуатации и внешними климатическими условиями. В основном виды легкого бетона и кирпича имеют 15, 25 и 35 марку. Виды тяжелых бетонов имеют марку 50,100,200, а самый прочный гидротехнический бетон, обозначается 500 маркой.
Испытание морозостойкости.
Для анализа степени морозостойкости проводятся определенные испытания в специализированных лабораториях. Сначала образцы насыщают водой, затем замораживают в специальных морозильных камерах с температурой от -15 до -20 С, для того, чтоб вода успела замерзнуть в тончайших порах. После чего замороженные образцы помещаются, для оттаивания, в водяные ванные с температурой от 15 до 20 С. Таким образом поддерживается постоянное состояние насыщения образцов водой. Затем повторяется аналогичный цикл испытания материала. Так же в последнее время морозостойкость испытывается импульсным ультразвуковым методом.
Источник: belkirpich.ru