Quelle est la résistance au gel des matériaux de construction. Méthode de détermination de la résistance au gel des matériaux de construction

Résistance à l'eau- la capacité d'un matériau à conserver sa résistance lorsqu'il est saturé d'eau : Elle est appréciée par le coefficient de ramollissement K SIZE, qui est égal au rapport de la résistance ultime à la compression du matériau à l'état saturé d'eau R en MPa, sur la résistance ultime du matériau sec R sec, MPa :

La résistance à l'eau est généralement évaluée quantitativement par la masse d'eau (en %) absorbée par l'échantillon (par ce qu'on appelle l'absorption d'eau), ou par le poids relatif. changement de s.l. indicateurs (le plus souvent dimensions linéaires, propriétés électriques ou mécaniques) après un certain temps de séjour dans l'eau. En règle générale, la résistance à l'eau est caractérisée par un coefficient. adoucissement Kp (le rapport entre la résistance à la traction, à la compression ou à la flexion d'un matériau saturé d'eau et sa valeur correspondante à l'état sec). Les matériaux dont le Kp est supérieur à 0,8 sont considérés comme imperméables. Il s'agit par exemple de nombreux métaux, de la céramique frittée et du verre.

Perméabilité à l'eau- la capacité du matériau à laisser passer l'eau sous pression. La caractéristique de la perméabilité à l'eau est la quantité d'eau traversant 1 m2 de surface du matériau en 1 s à une pression d'eau donnée. Pour déterminer la perméabilité à l'eau, divers appareils sont utilisés pour créer la pression d'eau unilatérale requise sur la surface du matériau. La méthode de détermination dépend de la destination et du type de matériau. La perméabilité à l'eau dépend de la densité et de la structure du matériau. Plus un matériau contient de pores et plus ces pores sont grands, plus sa perméabilité à l’eau est grande.

Imperméable(Anglais) Étanchéité) - une caractéristique d'un matériau, mesurée en mètres SI ou en pascals et montrant à quelles valeurs de pression hydrostatique ce matériau perd sa capacité à ne pas absorber ou laisser passer l'eau à travers lui-même.

Détermination de la résistance à l'eau par « point humide » ; basée sur la mesure de la pression maximale à laquelle l'eau ne s'écoule pas à travers l'échantillon ;

Détermination de la résistance à l'eau par coefficient de filtration ; est basé sur la détermination du coefficient de filtration à pression constante à partir de la quantité mesurée de filtrat et du temps de filtration ;

Méthode accélérée de détermination du coefficient de filtration (filtratmètre) ;

Une méthode accélérée pour déterminer la résistance à l'eau du béton par sa résistance à l'air.

1. Résistance au gel des matériaux de construction. Méthodes de détermination. Conceptions avec des exigences accrues en matière de résistance au gel.

Résistance au gel- la propriété d'un matériau saturé d'eau de résister à des alternances répétées de gel et de dégel sans signes de destruction et sans diminution significative de sa résistance.

La destruction du matériau ne se produit qu'après une alternance répétée de congélation et de décongélation.

Les tests de résistance au gel des matériaux sont effectués par la méthode de congélation et de décongélation alternées des échantillons. La température de congélation doit être de (-20 ± 2) °C. La décongélation doit être effectuée dans de l'eau à une température de 15 à 20 °C. Pour déterminer la résistance au gel, des unités de réfrigération à l'ammoniac sont généralement utilisées.

Des échantillons de cubes ou de cylindres d'au moins 5 cm (pour les matériaux homogènes 3 et les matériaux hétérogènes 5 pièces) sont marqués et, à l'aide d'une loupe et d'une aiguille en acier, vérifiés pour déceler des fissures, des dommages, etc. Les échantillons sont saturés d'eau jusqu'à poids constant et pesés, puis placés au réfrigérateur et conservés à (-20 2)°C pendant 4 heures. Passé ce délai, ils sont sortis du réfrigérateur et placés dans un bain d'eau à température ambiante pendant 4 heures pour décongeler. Après décongélation, les échantillons sont inspectés pour déceler tout dommage. Si des fissures ou des éclats apparaissent, l'essai est arrêté. Si aucun défaut n'est observé, l'essai est poursuivi en plaçant à nouveau les échantillons au réfrigérateur pendant 4 heures.

Les échantillons sont soumis à une congélation, une décongélation et une inspection séquentielles autant de fois que prescrit par le document réglementaire du matériau testé.

Après les tests, les échantillons sont essuyés avec un chiffon humide et pesés. La perte de poids est calculée à l'aide de la formule % :

, (10)

où m est la masse de l'échantillon séché avant l'essai, g ;

m 1 – pareil, après le test, g.

Le matériau est considéré comme ayant réussi le test si, après le nombre de cycles de congélation et de décongélation établi par le document réglementaire, il ne présente aucun signe visible de destruction et ne perd pas plus de 5 % de sa masse. Cette méthode nécessite un équipement spécial et beaucoup de temps. S'il est nécessaire d'évaluer rapidement la résistance au gel d'un matériau, une méthode accélérée est utilisée utilisant une solution de sulfate de sodium.

Méthode accélérée

Les échantillons préparés sont séchés jusqu'à poids constant, pesés, étiquetés et immergés dans une solution saturée de sulfate de sodium à température ambiante pendant 20 heures. Ils sont ensuite placés dans une étuve de séchage pendant 4 heures, dans laquelle la température est maintenue à 115°C. Après cela, les échantillons sont refroidis à température normale, à nouveau immergés dans une solution de sulfate de sodium pendant 4 heures et à nouveau placés dans une étuve de séchage pendant 4 heures. Cette alternance de conservation des échantillons dans une solution de sulfate de sodium et de séchage est répétée 3, 5, 10 et 15 fois, ce qui correspond à 15, 25, 50 - 100 et 150 - 300 cycles de congélation et décongélation. Cette méthode est basée sur le fait qu'une solution saturée de sulfate de potassium, pénétrant dans les pores du matériau lors du séchage, devient sursaturée et cristallise en augmentant de volume. Dans ce cas, des contraintes apparaissent qui dépassent largement les contraintes provoquées par le gel de l’eau. Par conséquent, 1 cycle de tests accélérés équivaut à 5 à 20 cycles de tests conventionnels

OU UNE AUTRE VARIANTE :

Un matériau est considéré comme résistant au gel si, après avoir établi le nombre de cycles de gel et de dégel dans un état saturé d'eau, sa résistance n'a pas diminué de plus de 15 à 25 % et la perte de poids due à l'écaillage ne dépasse pas 5 %. La résistance au gel est caractérisée par le nombre de cycles alternés de congélation à -15, -17°C et de décongélation à une température de 20°C. Le nombre de cycles (grade) que doit supporter le matériau dépend des conditions de son futur service dans l'ouvrage et des conditions climatiques. En fonction du nombre de cycles de gel et de dégel alternés pouvant être supportés (le degré de résistance au gel), les matériaux sont divisés en qualités Mrz 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 et plus. Dans des conditions de laboratoire, la congélation est réalisée dans des chambres frigorifiques. Un ou deux cycles de congélation dans la chambre frigorifique donnent un effet proche de 3 à 5 ans d'action atmosphérique.

Lors du choix d'une qualité de matériau basée sur la résistance au gel, le type de structure du bâtiment, ses conditions d'exploitation et le climat de la zone de construction sont pris en compte. Les conditions climatiques sont caractérisées par la température mensuelle moyenne du mois le plus froid et le nombre de cycles alternés de refroidissement et de réchauffement selon les observations météorologiques à long terme. Le taux de gel du béton léger, de la brique et des pierres céramiques pour les murs extérieurs des bâtiments est généralement compris entre 15 et 35, pour le béton destiné à la construction de ponts et de routes - 50 à 200, pour les structures hydrauliques - jusqu'à 500 cycles. La durabilité du bâtiment dépend de la résistance au gel. matériaux dans les structures exposées à l'atmosphère. facteurs et eau.

Conceptions avec des exigences accrues en matière de résistance au gel: ouvrages hydrauliques (pieux, ponts). Piscine extérieure, adduction d'eau extérieure, ouvrages d'assainissement,

Les matériaux destinés à la construction de structures porteuses doivent avoir une certaine marge de durabilité. En général, la durabilité est une propriété de la conception et non du matériau. Mais pour les matériaux, il existe également des critères permettant d'évaluer leur applicabilité à la construction de bâtiments critiques ayant une longue durée de vie.

Pour déterminer la durabilité des structures métalliques, la notion de résistance à la corrosion est utilisée. Pour les métaux, des méthodes de protection contre la corrosion sont prévues : revêtements, alliages, couches protectrices de béton autour des barres d'armature. Pour les polymères, la résistance à la dépolymérisation et à la fragilisation est parfois standardisée. Cependant, les polymères ne sont presque jamais utilisés comme éléments de structures porteuses, leur durabilité a donc peu d'effet sur la sécurité d'exploitation. Pour les structures en pierre, le degré de résistance au gel du matériau de la couche externe de maçonnerie est utilisé comme critère de durabilité.

Le principal mécanisme de vieillissement de la pierre est l’épuisement de la ressource de résistance au gel par les couches extérieures de la maçonnerie exposées à la pluie et au gel. La résistance au gel du matériau des 12 cm extérieurs de maçonnerie monocouche ou la résistance au gel de la couche extérieure d'un mur en couches est normalisée, ainsi que la résistance au gel du matériau de la partie supérieure des fondations en pierre - pour le toute l'épaisseur de la maçonnerie (les exigences sont définies dans la SP 15.13330.2012 « Structures en pierre et en maçonnerie renforcée »).

Si la structure en pierre est conçue correctement - en tenant compte de l'inadmissibilité de l'accumulation d'humidité dans l'épaisseur du mur pendant la saison de chauffage - alors la résistance au gel des couches qui ne sont pas directement exposées aux précipitations ne devient pas un facteur important.

La résistance au gel est standardisée par un degré de résistance au gel. Pour les murs d'immeubles résidentiels et de bureaux dont la durée de vie nominale est de 100 ans ou plus, la résistance au gel de la pierre doit être d'au moins le grade F35. Pour les bâtiments construits sur la côte de l'océan Arctique - pas moins de F50. Pour les revêtements en pierre fine, les exigences sont plus strictes - F75.

Qu'est-ce qu'un degré de résistance au gel ? Il s'agit du nombre de cycles en laboratoire de congélation d'un matériau saturé d'eau à une température de –18 °C, suivis d'une décongélation sans séchage, pendant lesquels il n'y a aucune réduction des propriétés de performance du matériau. Les critères de contrôle qualité des matériaux congelés cycliquement diffèrent. Pour le béton, la perte de résistance est vérifiée (ne doit pas dépasser 15 %). La brique est vérifiée pour conserver son aspect.

Pour évaluer l'applicabilité des matériaux et la durabilité des structures fabriquées à partir de ceux-ci, il faut comprendre que la valeur numérique de la note n'est en aucun cas liée au nombre attendu d'années de fonctionnement sans problème. C'est juste que dans la première moitié du XXe siècle, alors qu'ils développaient des méthodes pour évaluer l'applicabilité des pierres pour la pose de structures critiques, ils ont déterminé expérimentalement que les pierres présentant 35 cycles en laboratoire, dans des conditions naturelles dans la partie européenne de la Russie , fournissent plus de cent ans de propriétés inchangées des murs extérieurs.

Par exemple, prenons les bâtiments qui nous sont familiers du développement de masse de Leningrad : des maisons en brique de 12 étages avec des murs en 2 briques fendues, construites dans les années 1970, construites en brique avec résistance au gel pour la plupart F25-35 ; panneaux en béton cellulaire « navires » de la série 600.11 - en béton cellulaire F25. Tous deux sont utilisés depuis un demi-siècle sans aucun signe de destruction. Leur ressource est loin d’être épuisée.

Conclusion : presque tous les matériaux en pierre présentés sur le marché moderne ont une résistance au gel suffisante pour la construction de maisons qui dureront plus d'une génération d'habitants. Il est important de veiller à leur bon fonctionnement : drainage des appuis de fenêtres et des parapets, finition extérieure qui n'emprisonne pas l'humidité dans l'épaisseur du mur, conditions d'humidité normales dans les pièces entourées de murs en pierre ou pare-vapeur sur leur surface intérieure.

8 février 2011

La résistance au gel s'entend comme la capacité d'un matériau saturé d'eau à résister à des alternances répétées de gel et de dégel sans signes de destruction, c'est-à-dire sans fissuration, écaillage, délaminage et sans perte significative de résistance et de poids.

L'eau dans les pores du matériau, transformée en glace, augmente de volume d'environ 10 %. Dans ce cas, d'importantes contraintes internes apparaissent dans le matériau, qui le détruisent progressivement. Par conséquent, il est nécessaire de réaliser les surfaces extérieures des murs et des toits à partir de matériaux résistants au gel.

Les matériaux résistants au gel sont denses ou à faible absorption d'eau (jusqu'à 0,5 %).

La résistance au gel des matériaux dépend non seulement de l'absorption d'eau, mais également du coefficient de ramollissement. Les matériaux avec un coefficient de ramollissement inférieur à 0,7 sont pratiquement résistants au gel.

Pour déterminer la résistance au gel, le matériau est congelé à une température- 15 °C, puis immergé dans de l'eau à température ambiante pour décongeler. Le nombre de cycles de gel et de dégel alternés du matériau, à condition que sa résistance en résulte ne diminue pas de plus de 30 %, caractérise la résistance au gel du matériau.

"Science des matériaux pour les plâtriers,
carreleurs, mosaïstes",
A.V.Alexandrovsky

Dans la construction, la notion de viscosité n'est utilisée que par rapport aux matériaux à l'état liquide. La viscosité est la propriété des liquides à résister au mouvement d'une pièce par rapport à une autre. La viscosité de tout liquide dépend de sa température et de sa pression. À mesure que la température diminue, elle augmente fortement, ainsi que lorsque la pression augmente jusqu'à plusieurs centaines d'atmosphères. Viscosité acceptée...

La conductivité thermique est la capacité d'un matériau à transférer la chaleur d'une surface à une autre. La valeur de la conductivité thermique est prise en compte lors de la sélection des matériaux pour les structures d'enceinte - murs extérieurs, étages supérieurs des bâtiments résidentiels. Dans les locaux d'habitation dont les murs extérieurs sont constitués de matériaux conducteurs de chaleur, il fera froid en hiver, les murs gèleront, deviendront mouillés et les finitions (plâtre, peinture) seront détruites. Pour éviter cela, les murs...

La capacité thermique est la propriété d’un matériau d’absorber une certaine quantité de chaleur lorsqu’il est chauffé et de la restituer lorsqu’il est refroidi. La capacité thermique est caractérisée par le coefficient de capacité thermique (désigné par la lettre latine c), qui est égal à la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg de matériau de 1 °C. Le tableau présente les valeurs des coefficients de capacité thermique pour certains matériaux. Coefficient de capacité thermique de certains matériaux Nom du matériau Coefficient de capacité thermique en kcal...

La conductivité sonore est la propriété d'un matériau à transmettre le son. Pour isoler les pièces du bruit, il est important que les structures du bâtiment aient une faible conductivité acoustique. Les murs sont notamment enduits afin de réduire leur conductivité acoustique. Il existe deux types de bruits transmis par les murs et les plafonds : les bruits d’impact et les bruits aériens. Les bruits d’impact sont bien absorbés par les matériaux poreux pour amortir les bruits aériens (radios, parole forte)…

La résistance est la capacité d'un matériau à résister à la destruction sous l'influence de contraintes internes résultant de charges externes ou d'autres facteurs. Les influences externes auxquelles les matériaux de construction sont exposés peuvent provoquer des contraintes de compression, de traction, de flexion et de cisaillement. Le plus souvent, les matériaux de construction fonctionnent en compression ou en flexion. La résistance des matériaux de construction à la compression, à la traction, etc. est caractérisée par une limite...

Résistance au gel et ses facteurs déterminants.

Résistance au gel- c'est la capacité d'un matériau saturé en eau à résister à des alternances répétées de gel et de dégel. La résistance au gel d'un matériau dépend de sa structure, du degré de remplissage des pores en eau, de la forme et de la taille des pores, de la présence d'air emprisonné dans les pores après saturation en eau, de la composition ionique, de la température, etc. La résistance au gel d'un matériau est déterminée par le nombre de cycles de congélation (-18(-\+2)) et de décongélation dans l'eau (+20(-\+2)), après quoi les échantillons ne réduisent pas la résistance de plus de 5 % ou en poids pas plus de 5 %. /

La résistance au gel est la capacité d’un matériau saturé d’eau à résister alternativement au gel et au dégel. La résistance au gel du matériau est quantifiée par la marque de résistance au gel. Le degré de résistance au gel d'un matériau est considéré comme étant le plus grand nombre de cycles de gel et de dégel alternés que les échantillons de matériaux peuvent supporter sans réduire la résistance à la compression de plus de 15 % ; Après les tests, les échantillons ne doivent présenter aucun dommage visible - fissures, écailles (perte de masse ne dépassant pas 5 %). La durabilité des matériaux de construction dans les structures exposées aux facteurs atmosphériques et à l'eau dépend de la résistance au gel.

Le degré de résistance au gel est établi par le projet en tenant compte du type d'ouvrage, de ses conditions d'exploitation et du climat. Les conditions climatiques sont caractérisées par la température mensuelle moyenne du mois le plus froid et le nombre de cycles alternés de gel et de dégel selon les observations météorologiques à long terme.

Le béton léger, la brique et les pierres céramiques pour murs extérieurs ont généralement une résistance au gel de 15, 25, 35. Cependant, le béton utilisé dans la construction de ponts et de routes doit avoir une qualité de 50, 100 et 200, et le béton hydraulique - jusqu'à 500.

Soumettre le béton à une alternance de gel et de dégel est similaire à une exposition répétée à des charges de traction répétées, provoquant une fatigue du matériau.

Les tests de résistance au gel du matériau en laboratoire sont effectués sur des échantillons de forme et de taille établies (cubes de béton, briques, etc.). Avant les tests, les échantillons sont saturés d'eau. Ensuite, ils sont congelés au réfrigérateur entre -15 et -20 °C afin que l'eau gèle dans les pores fins. Les échantillons retirés de la chambre de réfrigération sont décongelés dans de l'eau à une température de 15 à 20 °C, ce qui garantit l'état saturé d'eau des échantillons.

Pour évaluer la résistance au gel d'un matériau, des méthodes de contrôle physique et surtout la méthode des ultrasons pulsés sont utilisées. Avec son aide, vous pouvez retracer l'évolution de la résistance ou du module d'élasticité du béton lors du gel cyclique et déterminer la qualité du béton en fonction de sa résistance au gel lors des cycles de gel et de dégel, dont le nombre correspond à la diminution admissible de la résistance ou de l'élasticité. module.

Sa solidité et sa résistance à la déformation dépendent de la saturation en eau du béton. Ces paramètres sont également affectés par les effets de la température de l'air et ses changements. S’il y a une teneur excessive en eau dans le béton, celui-ci cristallisera à basse température. La glace n’a nulle part où aller, ce qui entraîne une pression interne excessive.
Cela conduit à une contrainte de traction maximale dans les parois des pores. De tels changements contribuent à une diminution de la résistance du béton. Après décongélation de la glace formée dans les pores, cela entraînera une diminution de la résistance du béton uniquement en cas de teneur en eau excessive.
Une diminution de la résistance du béton peut également se produire lorsque l'eau est inégalement répartie dans les pores pendant la production ou lorsque la vapeur d'eau qui s'y forme gèle. Avec l'augmentation de la saturation en eau du béton, la résistance des échantillons refroidis jusqu'à 400 et jusqu'à 600 augmente d'abord jusqu'à une certaine valeur, puis diminue considérablement. La résistance maximale du béton dépend du degré de diminution de la température et de la quantité d’eau contenue dans les pores. A noter qu'après décongélation, la résistance du béton diminue. Il convient également de souligner qu'une exposition prolongée à des températures basses (même avec leurs fluctuations) entraîne une perte progressive de la résistance du béton. On sait que si le béton a moins d'humidité et une plus grande résistance avant le gel, alors avec une exposition prolongée aux basses températures en hiver, la résistance du béton est beaucoup plus élevée. La possibilité de saturation en eau du béton dépend de sa structure, plus précisément du système capillaire formé dans l'espace de la pierre de ciment. La structure du béton peut être améliorée en réduisant la porosité du béton et en formant un système de pores fermés. Des expériences ont montré que les microfissures apparues lors de la précharge, lors du cycle de dégel et de gel, accélèrent considérablement la destruction du béton.
Le béton à haute résistance est produit à l'aide d'une certaine technologie et présente une structure plus uniforme, grâce à laquelle il présente une résistance accrue au gel. Une diminution de la perméabilité à l'eau d'un tel béton est obtenue en réduisant la porosité. Des additifs organiques structurants sous forme de résine sont ajoutés au mélange de béton, qui sont neutralisés par du SNF entraîneur d'air. Grâce à l'utilisation de GKZh-94, l'air est aspiré dans le mélange de béton et des pores fermés de très petit diamètre se forment.
La formation artificielle de tels pores augmente considérablement la résistance du béton lors de dégels et de gels répétés. L'utilisation d'additifs augmente la perméabilité à l'eau et la résistance au gel, mais réduit la résistance du béton. Les bétons additionnés de SNV et de GKZh-94 sont utilisés dans des conditions climatiques difficiles. Un tel béton a une résistance et une résistance au gel accrues.