Морозостойкость строительных материалов

Определение морозостойкости кирпича и выбор строительного материала

Определение морозостойкости кирпича и выбор строительного материала

Морозостойкость кирпича указывается при маркировке и учитывается при выборе материала для строительства, как одна из основных эксплуатационных характеристик.

Определение морозостойкости

Термином называют способность строительного материала выдерживать минусовые температуры, не разрушаться, сохранять свои свойства и качества при полном промерзании и последующем оттаивании. Определенно, в условиях российского климата с частой сменой температур, кирпич, использующийся для строительства наружных стен, должен обладать возможностью выдерживать значительное количество таких циклов. Владивосток, в котором климатические условия достаточно суровы, нуждается в высококачественном строительном материале с высокой степенью морозостойкости.

Испытания на морозостойкость

При тестировании кирпича на морозостойкость принято выбирать из исследуемой партии 5 кирпичей, которые подвергают испытаниям.

Перед промораживанием кирпича в специальной морозильной камере материал напитывают водой с полным погружением образцов в жидкость на 8 часов. Количество циклов, которые способен выдержать материал без изменения прочности на сжатие и изгиб является маркой морозостойкости. Определенно, что выполнение трехсот циклов для кирпича марки F300 займет чрезмерно много времени. Поэтому выполняют несколько циклов и определяют степень изменения прочности. Тестирование кирпича на морозостойкость производится по установленным Государственным стандартам.

Применение кирпича

• Для средних широт рекомендуется покупать облицовочный кирпич не ниже F50.
• Минимальное значение морозостойкости строительного кирпича – F35.
• Материал с более низкими показателями используют для внутренних перегородок в отапливаемых помещениях.
• Для строительства в северных широтах целесообразно выбирать кирпич с более высокой морозостойкостью.

Состав кирпича

Морозостойкость кирпича обеспечивается на этапе изготовления строительного материала. Для повышения этой характеристики производители используют различные методы.

• Повышение содержания кварца в сырье для производства кирпича увеличивает морозостойкость.
• Способность выдерживать большое количество промораживаний и оттаиваний повышается при высоком содержании силикатов кальция.
• На современных предприятиях используется специальное оборудование, позволяющее вводить в сырье присадки, способные снижать температуру замерзания жидкости. В результате вероятность разрушения и потери прочности при замерзании снижается, а морозостойкость кирпича повышается.

Морозостойкость строительных материалов

+7 (3852) 500-700, 500-701

Алтайский край, г. Барнаул,
пр. Ленина 154С

• Главная
• Морозостойкость стройматериалов

Морозостойкость стройматериалов

Анализ механизма при замораживании показывает, что морозостойкость строительных материалов связана, в основном, с двумя характеристиками структуры: водопоглощением и способностью сопротивляться растягивающим напряжениям.

Количественно морозостойкость материала оценивается циклами замораживания и оттаивания. Количество циклов определяется по потере прочности материала, которая не должна превышать 25%, или по потере массы, которая не должна превышать 5%. Морозостойкость бетона равняется F50-F500 (в специальных бетонах до F1000), морозостойкость кирпича – F15-F75, морозостойкость газо- и пенобетонов – F10-F75. Морозостойкость утеплителей не регламентируется ГОСТами и ТУ, поэтому достоверных данных по морозостойкости пенополистирола и минераловатных плит нет. Производители же утеплителей утверждают, что их материалы выдерживают до 500 и даже 1000 циклов замораживания. Однако сегодня не редки случаи, когда внутри обследуемых керамзитобетонных трехслойных панелей многоэтажных домов, строившихся с начала 60-х годов прошлого века, вместо минераловатных плит обнаруживаются лишь кучи истлевшего в прах остатков утеплителя. Поэтому мы считаем необходимым, особенно для паропроницаемого конструктива стен, нормирование морозостойкости утеплителя.

В конструкции паронепроницаемой монолитной стены, утепленной пенополистиролом и облицованной кирпичом, не наблюдается выпадение конденсата: нет проникновения пара, отсутствует точка росы в конструкции стены (см. рис.1), поэтому требование по морозостойкости к утеплителю некритичны.

Рис.1. Теплорасчет стены «Велокс в кирпиче». Теплопотери = 0.27 Вт/м 2/K. Конденсата нет.

Иначе обстоит дело с паропроницаемыми стенами из кирпича и газо- и пеноблоков, утепленных мин. плитой и облицованных кирпичом. В них по мере насыщения паром, при отрицательных температурах (-20 С), наблюдается выпадение конденсата внутри конструкции стены (см. Рис.2, Рис.3).

Рис. 2. Кирпичная несущая стена, утепленная минплитой и облицованная кирпичом. Теплопотери = 0.27 Вт/м 2/K. Конденсат=5.11 гр./м2/час.

Рис.3. Несущая стена из пеноблоков, утепленная минплитой и облицованная кирпичом. Теплопотери = 0.16 Вт/м 2/K. Конденсат=7.89 гр./м2/час.

Морозостойкость строительных материалов при разных температурах замораживания

Морозостойкость строительных ма­териалов необходимо учитывать при строительстве здании и сооружений, та, к как природные условия нашей страны характеризуются наличием климатиче­ских зон с различными максимальными отрицательными температурами. Дей­ствующие нормативные документы-. ГОСТ 10060—7(5, ГОСТ 12852.4—77, ГОСТ 7025.—78 предусматривают опре­деление морозостойкости строительных материалов (МРЗ) при охлаждении до •одной (—20°С) температуры н лишь в ряде случаев — до двух температур (—20°С н —50СС). Вместе с тем, час­то .бывает необходимо знать морозо­стойкость материала при различных максимальных температурах заморажи­вания.

Прямое измерение морозостойкости материалов в циклах требует специ­ального оборудования и больших за­трат времени (до нескольких месяцев), чго не позволяет эффективно управлять технологическим процессом изготовле­ния строительных материалов с задан­ной М Ор ОЗОСТО И К ОС ГЬЮ-

Авторамн статьи. разработан способ определения морозостойкости бетона и других строительных материалов при разных температурах замораживания. Теоретической основой предлагаемого способа определения МРЗ служат сле­дующие положения. Согласно совре — мешным представлениям, причиной раз­рушения ‘бетона, например, является расширение воды, содержащейся в по­рах, при ее замерзании. Стойкость же бетона обусловливается наличием ре­зервных пор, механической прочностью мнкрообъемов материала и другими факторами [I].

Количество замерзшей воды и соот­ветственно степень ее расширения раз­личны при разных температурах, тогда как наличие резервных пор, прочность твердого скелета и другие параметры твердой фазы у того или иного мате­риала почт, и не зависят от температу­ры. Поэтому можно ожидать, что мо­розостойкость материала, выраженная числом циклон, при изменении мак-

Симальной температуры замораживания Должна быть обратно пропорциональна Объему замерзшей воды в материале При этой максимальной температуре, ^то предположение непосредственно Вытекает из теории морозостойкости на Основе резервных пор, но оно не про — тиворечит и другим известным теори­ям [2—5]. Сказанное позволяет записать Соотношение:

Где — объем замерзшей воды при

Заданной максимальной температуре Замораживания.

Количество воды, замерзшей при раз­ных температурах, однозначно опреде­ляется термодинамическими характери­стиками связи ее в материале. Необ­ходимые для вычисления V(Ti) да — Ные проще всего рассчитать по изо­терме или изобаре адсорбции. паров во­ды [6]. Измерение изотер, м или изобар адсорбции по ГОСТ 12852.6- 77, ГОСТ находили как разность между пол» сорбционной влагоеу. костью Пт И Р* новеснон влажностью материала (У и! Изобаре адсорбции при соответстї юшей ТЗам, ПО формуле (2). Затем,! формуле (1) вычисляли значения при разных температурах заморажЯ ния, выбирая в качестве базовой то® МРЗ при —20°С, т. е. МРЗ но ГО£

10060—76. Расчет нройоДИЛи для каж­дою из пяти образцов-блнзнецов одно-

Сравнение экспериментальных и теоре — .пческих значений МРЗ различных ма — — риалов, а также керамзитобетопон

1. ютностью 1650 кг/.м3 при разных тем-

1. натурах приведено в табл. 1 и 2. Дан — -:ис таблиц подтверждают пригодность предлагаемого способа расчета МРЗ 1 , гроительных материалов при разных,: мнературах их замораживания и соот — ш-тственно справедливость положенной в. инову расчета модели.

Значения МРЗ, найденные прямыми тмерениями и путем расчета, различа — иI!■ ■ я для каждого образца не более, чем. слученные п эксперименте значения МРЗ для каждого нз пяти образцов — П. шзнгцов одного типа. Показатели мо­розостойкости строительных материалов, эксплуатируемых при —20 и —10СС, шачитслыю отличаются друг от друга, чрнчем, у разных образцов эта разница » неодинакова. Болес того, даже у образ — ц.:п керамзитобстона № 6 и 7, имеющих пдинаковую плотность (см. табл. 1 № изразцов № 6 и 7) и почти сходную

МРЗ при —2(ГС, показатели МРЗ при

10°С существенно различаются. Это 1 обстоятельство подтверждает, что пря­мое прогнозирование МРЗ по аналогии ма кривой) определяется почти пол — ,,,|«’!ыо термодинамикой связи воды в ‘ -‘Нпллярпо-пористом материале. Эту тер­модинамику в предлагаемом варианте методики отражает экспериментально

11 “меренная изобара или изотерма ад-

‘ «рбции паров воды. Величина же мо — I 1’О-остойкостн определяется как термо-

■ “Чнамикой связи воды, так и механиче-

Рис. 2. Зависимость морозостойкости строи­тельных материален от температуры замора-

Рис. I. Сорбционные характеристики матери — ,кивания (нумерация кривых с — тв^тстиует

Алив (нумерация кривых соответствует табл. I) табл. 1)

1 ■»ими и другими характеристиками ма-

I 1 гнала. Зная величину МРЗ при одной [• к-1Кой-либо температуре, например, при

— ‘ -«’С, н выбрав эту МРЗ в качестве ^ г’-‘1 >вой точки, легко рассчитать МРЗ при

•’“’бон другой температуре. Примеры

Таких расчетов для исследованных ма — терналов показаны на рис. 2, причем, для образца № 4 (см. табл. I) показан также коридор ошнбок в соответствии с разбросом данных по образцам-близне — цам. На рис. 2 видна также разная за­висимость МРЗ от температуры у раз­личных образцов, например у образцов

9 и 10. На основе данных проведенных исследований можно решать две задачи.

■ Во-первых, — рассчитывать МРЗ бе­тонов н других строительных материа­лов при любой температуре, используя измерения при —20°С или, еще лучше, при —10°С. Такой расчет позволяет су­щественно экономить время и затраты по сравнению с таковыми при прямом эксперименте, особенно для случаев, когда нужно знать МРЗ при небольших отрицательных температурах. В то же время такой расчет позволяет получать надежные данные, чего не дает прогно­зирование МРЗ, не основанное на базо — пом эксперименте.

Например, предлагаемый способ дает возможность определить МРЗ ускорен­ным методом, что особенно важно для легких бетонов, для которых в ГОСТе 7025—78 таких методов измерения не предусматривается. Так, при обычной скорости измерения МРЗ в два цикла за рабочий день ускоренный метод по­зволяет получить для керамзитобстона № 4 (см. табл. 1) результат для тем­пературы —5°С с использованием базо­вой экспериментальной точки —40°С за 13 рабочих дней (а с использованием ба­зовой точки —20°С — за 20 дней) вме­сто 4] рабочего дня при прямом изме­рении. Для более морозостойких бето­нов эта разница будет еше больше.

Во-вторых, анализ зависимости МРЗ от температуры позволяет выявить об­ласти температур, где МРЗ изменяется наиболее сильно, и сдвигать, при необ­ходимости, эти области в сторону более низких или более высоких температур за счет корректирования состава н тех­нологии производства строительных ма­териалов и конструкций.

В целом предлагаемый эксперимен­тально-аналитический способ оценки МРЗ строительных материалов при раз­ных температурах замораживания по­
зволяет получить значительно более пол­ную информацию и попедении ма поп­ала па Моро.«*, ч« м иредусмиф’чю су­ществующими меюдиклмн. >(рн неболь­ших затратах времени. Эта дополни­тельная информация нужна как для управления технологией создания дол­говечных строительных материалов с заданными значениями МРЗ, Так и для выбора оптимальных, условий примене­ния существующих материалов в раз­ных клнма прич’кнх зимах и «пи ей сIраны.