Cos'è la resistenza al gelo dei materiali da costruzione. Metodo per determinare la resistenza al gelo dei materiali da costruzione

Resistenza all'acqua- la capacità di un materiale di mantenere la propria resistenza quando saturo di acqua: viene valutata dal coefficiente di rammollimento K DIMENSIONE, che è pari al rapporto tra la resistenza a compressione ultima del materiale allo stato saturo di acqua R in MPa, e la resistenza alla rottura del materiale secco R dry, MPa:

La resistenza all'acqua viene solitamente valutata quantitativamente dalla massa d'acqua (in %) assorbita dal campione (con il cosiddetto assorbimento d'acqua), oppure dal peso relativo. cambio di s.l. indicatori (il più delle volte dimensioni lineari, proprietà elettriche o meccaniche) dopo un certo tempo di permanenza in acqua. Di norma, l'impermeabilità è caratterizzata da un coefficiente. Kp di rammollimento (il rapporto tra la resistenza a trazione, compressione o flessione di un materiale saturo d'acqua e il suo valore corrispondente allo stato secco). Sono considerati impermeabili i materiali che hanno Kp maggiore di 0,8. Questi includono, ad esempio, molti metalli, ceramica sinterizzata e vetro.

Permeabilità all'acqua- la capacità del materiale di far passare l'acqua sotto pressione. La caratteristica della permeabilità all'acqua è la quantità di acqua che passa attraverso 1 m2 di superficie del materiale entro 1 s ad una determinata pressione dell'acqua. Per determinare la permeabilità all'acqua, vengono utilizzati vari dispositivi per creare la pressione dell'acqua unilaterale richiesta sulla superficie del materiale. Il metodo di determinazione dipende dallo scopo e dal tipo di materiale. La permeabilità all'acqua dipende dalla densità e dalla struttura del materiale. Più pori sono presenti in un materiale e più grandi sono questi pori, maggiore è la sua permeabilità all'acqua.

Impermeabile(Inglese) Tenuta all'acqua) - una caratteristica di un materiale, misurata in metri SI o pascal e che mostra a quali valori di pressione idrostatica questo materiale perde la sua capacità di non assorbire o far passare l'acqua attraverso se stesso.

Determinazione della resistenza all'acqua mediante “punto umido”; basata sulla misurazione della pressione massima alla quale l'acqua non fuoriesce attraverso il campione;

Determinazione della resistenza all'acqua mediante coefficiente di filtrazione; si basa sulla determinazione del coefficiente di filtrazione a pressione costante dalla quantità misurata di filtrato e dal tempo di filtrazione;

Metodo accelerato per la determinazione del coefficiente di filtrazione (filtrametro);

Un metodo accelerato per determinare la resistenza all'acqua del calcestruzzo in base alla sua resistenza all'aria.

1. Resistenza al gelo dei materiali da costruzione. Metodi di determinazione. Disegni con maggiori requisiti di resistenza al gelo.

Resistenza al gelo- la proprietà di un materiale saturo d'acqua di resistere a ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati senza segni di distruzione e una significativa diminuzione della resistenza.

La distruzione del materiale avviene solo dopo ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati.

Il test dei materiali per la resistenza al gelo viene effettuato con il metodo del congelamento e scongelamento alternato dei campioni. La temperatura di congelamento dovrebbe essere (-20 ± 2) °C. Lo scongelamento deve essere effettuato in acqua ad una temperatura di 15 – 20 °C. Per determinare la resistenza al gelo, vengono solitamente utilizzate unità di refrigerazione ad ammoniaca.

Cubi o cilindri campione con dimensioni di almeno 5 cm (per materiali omogenei 3 e materiali eterogenei 5 pezzi) vengono contrassegnati e, utilizzando una lente d'ingrandimento e un ago d'acciaio, vengono controllati eventuali crepe, danni, ecc. sulla loro superficie. I campioni vengono saturati con acqua fino a peso costante e pesati, quindi posti in frigorifero e ivi mantenuti a (-20 2)°C per 4 ore. Trascorso questo tempo si tolgono dal frigorifero e si mettono a bagnomaria con acqua a temperatura ambiente per 4 ore per scongelarsi. Dopo lo scongelamento, i campioni vengono ispezionati per eventuali danni. Se compaiono crepe o scheggiature, il test viene interrotto. Se non si osservano difetti, il test viene proseguito riponendo i campioni in frigorifero per 4 ore.

I campioni vengono sottoposti a congelamento, scongelamento e ispezione sequenziali tutte le volte prescritte dal documento normativo per il materiale da testare.

Dopo il test, i campioni vengono puliti con un panno umido e pesati. La perdita di peso viene calcolata utilizzando la formula %:

, (10)

dove m è la massa del campione essiccato prima del test, g;

m 1 – lo stesso, dopo la prova, g.

Si ritiene che il materiale abbia superato il test se, dopo il numero di cicli di congelamento e scongelamento stabiliti dal documento normativo, non presenta segni visibili di distruzione e non perde più del 5% della sua massa. Questo metodo richiede attrezzature speciali e molto tempo. Se è necessario valutare rapidamente la resistenza al gelo di un materiale, viene utilizzato un metodo accelerato utilizzando una soluzione di solfato di sodio.

Metodo accelerato

I campioni preparati vengono essiccati fino a peso costante, pesati, etichettati e immersi in una soluzione satura di solfato di sodio a temperatura ambiente per 20 ore. Vengono poi posti in un armadio di essiccazione per 4 ore, in cui la temperatura viene mantenuta a 115 °C. Successivamente, i campioni vengono raffreddati a temperatura normale, nuovamente immersi in una soluzione di solfato di sodio per 4 ore e nuovamente posti in un armadio di essiccazione per 4 ore. Questa conservazione alternata dei campioni in una soluzione di solfato di sodio e essiccazione viene ripetuta 3, 5, 10 e 15 volte, che corrispondono a 15, 25, 50 - 100 e 150 - 300 cicli di congelamento e scongelamento. Questo metodo si basa sul fatto che una soluzione satura di solfato di potassio, penetrando nei pori del materiale dopo l'essiccazione, diventa sovrasatura e cristallizza, aumentando di volume. In questo caso si verificano sollecitazioni che superano notevolmente le sollecitazioni causate dal congelamento dell'acqua. Pertanto, 1 ciclo di test accelerato equivale a 5 – 20 cicli di test convenzionali

O UN'ALTRA VARIANTE:

Un materiale è considerato resistente al gelo se, dopo aver stabilito il numero di cicli di congelamento e scongelamento in uno stato saturo d'acqua, la sua resistenza è diminuita non più del 15-25% e la perdita di peso dovuta a scheggiatura non supera il 5%. La resistenza al gelo è caratterizzata dal numero di cicli di congelamento alternato a -15, -17°C e disgelo ad una temperatura di 20°C. Il numero di cicli (grado) che il materiale deve sopportare dipende dalle condizioni del suo futuro servizio nella struttura e dalle condizioni climatiche. In base al numero di cicli di congelamento e scongelamento alternati che possono essere sopportati (grado di resistenza al gelo), i materiali sono suddivisi in gradi Mrz 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 e oltre. In condizioni di laboratorio, il congelamento viene effettuato in camere di refrigerazione. Uno o due cicli di congelamento nella camera di refrigerazione danno un effetto vicino a 3-5 anni di azione atmosferica.

Quando si sceglie un tipo di materiale in base alla resistenza al gelo, vengono presi in considerazione il tipo di struttura dell'edificio, le sue condizioni operative e il clima nell'area di costruzione. Le condizioni climatiche sono caratterizzate dalla temperatura media mensile del mese più freddo e dal numero di cicli di raffreddamento e riscaldamento alternati secondo le osservazioni meteorologiche a lungo termine. Il tasso di gelo di calcestruzzo leggero, mattoni, pietre ceramiche per pareti esterne degli edifici è solitamente compreso tra 15 e 35, per calcestruzzo per la costruzione di ponti e strade - 50-200, per strutture idrauliche - fino a 500 cicli. La durabilità dell'edificio dipende dalla resistenza al gelo. materiali in strutture esposte alle atm. fattori e acqua.

Disegni con maggiori requisiti di resistenza al gelo: strutture idrauliche (pali, ponti). Piscina all'aperto, approvvigionamento idrico esterno, strutture fognarie,

I materiali destinati alla costruzione di strutture portanti devono avere un certo margine di durabilità. In generale, la durabilità è una proprietà del design, non del materiale. Ma per i materiali esistono anche criteri per valutare la loro applicabilità per la costruzione di edifici critici con una lunga durata di vita progettuale.

Per determinare la durabilità delle strutture metalliche, viene utilizzato il concetto di resistenza alla corrosione. Per i metalli sono previsti metodi di protezione dalla corrosione: rivestimenti, leghe, strati protettivi di calcestruzzo attorno ai ferri d'armatura. Per i polimeri, la resistenza alla depolimerizzazione e all'infragilimento è talvolta standardizzata. Tuttavia, i polimeri non vengono quasi mai utilizzati come elementi di strutture portanti, quindi la loro durabilità ha scarso effetto sulla sicurezza del funzionamento. Per le strutture in pietra, come criterio di durabilità viene utilizzato il grado di resistenza al gelo del materiale dello strato esterno della muratura.

Il meccanismo principale dell'invecchiamento della pietra è l'esaurimento delle risorse di resistenza al gelo da parte degli strati esterni della muratura esposti alla pioggia e al gelo. La resistenza al gelo del materiale dei 12 cm esterni della muratura monostrato o la resistenza al gelo dello strato esterno di una parete a strati è normalizzata, così come la resistenza al gelo del materiale della parte superiore delle fondazioni in pietra - per intero spessore della muratura (i requisiti sono riportati nella SP 15.13330.2012 “Strutture in pietra e murature armate”).

Se la struttura in pietra è progettata correttamente, tenendo conto dell'inammissibilità dell'accumulo di umidità nello spessore del muro durante la stagione di riscaldamento, la resistenza al gelo degli strati non direttamente esposti alle precipitazioni non diventa un fattore importante.

La resistenza al gelo è standardizzata attraverso un grado di resistenza al gelo. Per le pareti di edifici residenziali e uffici con una durata prevista di 100 anni o più, la resistenza al gelo della pietra deve essere almeno di grado F35. Per gli edifici in costruzione sulla costa dell'Oceano Artico, non inferiore a F50. Per i rivestimenti in pietra sottile i requisiti sono più severi: F75.

Che cos'è un grado di resistenza al gelo? Si tratta del numero di cicli di laboratorio di congelamento di un materiale saturo di acqua a una temperatura di –18 °C, seguiti da scongelamento senza essiccazione, durante i quali non si verifica alcuna riduzione delle proprietà prestazionali del materiale. I criteri per il controllo di qualità dei materiali congelati ciclicamente differiscono. Per il calcestruzzo, viene controllata la perdita di resistenza (non deve essere superiore al 15%). Il mattone viene controllato per mantenere il suo aspetto.

Per valutare l'applicabilità dei materiali e la durabilità delle strutture da essi realizzate, è necessario comprendere che il valore numerico del grado non è in alcun modo correlato al numero previsto di anni di funzionamento senza problemi. È solo che nella prima metà del XX secolo, quando furono sviluppati metodi per valutare l'applicabilità delle pietre per la posa di strutture critiche, determinarono sperimentalmente che le pietre che mostrano 35 cicli in laboratorio, in condizioni naturali nella parte europea della Russia , garantiscono più di cento anni di proprietà invariate delle pareti esterne.

Ad esempio, prendiamo gli edifici a noi familiari dallo sviluppo di massa di Leningrado: case punteggiate di mattoni a 12 piani con muri di 2 mattoni a fessura, costruite negli anni '70, costruite con mattoni con resistenza al gelo per la maggior parte F25–35; pannello in calcestruzzo aerato “navi” della serie 600.11 - realizzato in calcestruzzo aerato F25. Entrambi sono in uso da mezzo secolo senza segni di distruzione. Le loro risorse sono tutt’altro che esaurite.

Conclusione: quasi tutti i materiali lapidei presentati sul mercato moderno hanno una resistenza al gelo sufficiente per la costruzione di case che dureranno per più di una generazione di residenti. È importante garantire il loro corretto funzionamento: drenaggio dei davanzali e dei parapetti, finitura esterna che non intrappola l'umidità nello spessore del muro, condizioni di umidità normale in ambienti chiusi da muri in pietra o barriera al vapore sulla loro superficie interna.

8 febbraio 2011

La resistenza al gelo è intesa come la capacità di un materiale saturo d'acqua di resistere a ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati senza segni di distruzione, cioè senza fessurazioni, scheggiature, delaminazioni e senza significativa perdita di resistenza e peso.

L'acqua nei pori del materiale, trasformandosi in ghiaccio, aumenta di volume di circa il 10%. In questo caso, nel materiale si verificano grandi stress interni, che lo distruggono gradualmente. Pertanto, è necessario realizzare le superfici esterne delle pareti e dei tetti con materiali resistenti al gelo.

I materiali resistenti al gelo sono densi o con basso assorbimento d'acqua (fino allo 0,5%).

La resistenza al gelo dei materiali dipende non solo dall'assorbimento d'acqua, ma anche dal coefficiente di rammollimento. I materiali con un coefficiente di rammollimento inferiore a 0,7 sono praticamente resistenti al gelo.

Per determinare la resistenza al gelo, il materiale viene congelato ad una certa temperatura- 15°C, e poi immersi in acqua a temperatura ambiente per scongelarli. Il numero di cicli di congelamento e scongelamento alternati del materiale, a condizione che la sua resistenza di conseguenza diminuisca di non più del 30%, caratterizza la resistenza al gelo del materiale.

"Scienza dei materiali per stuccatori,
piastrellisti, mosaicisti",
A.V.Alexandrovsky

In edilizia il concetto di viscosità viene utilizzato solo in relazione a materiali allo stato liquido. La viscosità è la proprietà dei liquidi di resistere al movimento di una parte rispetto ad un'altra. La viscosità di qualsiasi liquido dipende dalla sua temperatura e pressione. Quando la temperatura diminuisce, aumenta bruscamente, così come quando la pressione aumenta fino a diverse centinaia di atmosfere. Viscosità accettata...

La conduttività termica è la capacità di un materiale di trasferire il calore da una superficie all'altra. Il valore della conduttività termica viene preso in considerazione quando si selezionano i materiali per racchiudere le strutture: pareti esterne, piani superiori di edifici residenziali. Nei locali residenziali con pareti esterne realizzate con materiali termoconduttori, in inverno farà freddo e le pareti si congeleranno, si bagneranno e la finitura (intonaco, vernice) verrà distrutta. Per evitare ciò, i muri...

La capacità termica è la proprietà di un materiale di assorbire una certa quantità di calore quando viene riscaldato e di rilasciarlo quando si raffredda. La capacità termica è caratterizzata dal coefficiente di capacità termica (indicato con la lettera latina c), che è uguale alla quantità di calore necessaria per riscaldare 1 kg di materiale di 1 °C. Nella tabella sono riportati i valori dei coefficienti di capacità termica per alcuni materiali. Coefficiente di capacità termica di alcuni materiali Nome del materiale Coefficiente di capacità termica in kcal...

La conduttività del suono è la proprietà di un materiale di trasmettere il suono. Per isolare gli ambienti dal rumore è importante che le strutture dell’edificio abbiano una bassa conduttività acustica. In particolare le pareti vengono intonacate per ridurne la conduttività acustica. Esistono due tipi di rumore trasmesso da pareti e soffitti: da impatto e aereo. Il rumore dell'impatto è ben assorbito dai materiali porosi per smorzare il rumore aereo (da radio, discorsi ad alta voce)...

La resistenza è la capacità di un materiale di resistere alla distruzione sotto l'influenza di sollecitazioni interne derivanti da carichi esterni o altri fattori. Le influenze esterne a cui sono esposti i materiali da costruzione possono causare sollecitazioni di compressione, trazione, flessione e taglio. Molto spesso, i materiali da costruzione funzionano in compressione o flessione. La resistenza dei materiali da costruzione alla compressione, tensione, ecc. è caratterizzata da un limite...

Resistenza al gelo e suoi fattori determinanti.

Resistenza al gelo- questa è la capacità di un materiale allo stato saturo d'acqua di resistere a ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati. La resistenza al gelo di un materiale dipende dalla sua struttura, dal grado di riempimento dei pori con acqua, dalla forma e dimensione dei pori, dalla presenza di aria intrappolata nei pori dopo la saturazione dell'acqua, dalla composizione ionica, dalla temperatura, ecc. La resistenza al gelo di un materiale è determinata dal numero di cicli di congelamento (-18(-\+2)) e scongelamento in acqua (+20(-\+2)), dopo i quali i campioni riducono la resistenza non più del 5% o peso non superiore al 5%. /

La resistenza al gelo è la capacità di un materiale saturo di acqua di resistere al gelo e allo scongelamento alternati. La resistenza al gelo del materiale è quantificata dal marchio di resistenza al gelo. Per grado di resistenza al gelo di un materiale si intende il maggior numero di cicli di gelo e disgelo alternato che i campioni di materiale possono sopportare senza ridurre la resistenza a compressione di oltre il 15%; Dopo il test, i campioni non dovrebbero presentare danni visibili: crepe, scheggiature (perdita di massa non superiore al 5%). La durabilità dei materiali da costruzione nelle strutture esposte ai fattori atmosferici e all'acqua dipende dalla resistenza al gelo.

Il grado di resistenza al gelo è stabilito dal progetto, tenendo conto del tipo di struttura, delle sue condizioni operative e del clima. Le condizioni climatiche sono caratterizzate dalla temperatura media mensile del mese più freddo e dal numero di cicli di gelo e disgelo alternati secondo le osservazioni meteorologiche a lungo termine.

Calcestruzzo leggero, mattoni, pietre ceramiche per pareti esterne hanno solitamente una resistenza al gelo di 15, 25, 35. Tuttavia, il calcestruzzo utilizzato nella costruzione di ponti e strade dovrebbe avere un grado di 50, 100 e 200 e il calcestruzzo idraulico - fino a 500.

Sottoporre il calcestruzzo a congelamento e scongelamento alternati è simile all'esposizione ripetuta a carichi di trazione ripetuti, che causano fatica nel materiale.

La prova di resistenza al gelo del materiale in laboratorio viene effettuata su campioni di forma e dimensione stabilite (cubi di cemento, mattoni, ecc.). Prima del test, i campioni vengono saturati con acqua. Successivamente vengono congelati in frigorifero da -15 a -20°C in modo che l'acqua si congeli nei pori sottili. I campioni rimossi dalla camera di refrigerazione vengono scongelati in acqua a una temperatura di 15-20°C, che garantisce lo stato saturo d'acqua dei campioni.

Per valutare la resistenza al gelo di un materiale si utilizzano metodi di controllo fisico e, soprattutto, il metodo ad ultrasuoni pulsati. Con il suo aiuto, è possibile tracciare la variazione della resistenza o del modulo elastico del calcestruzzo durante il congelamento ciclico e determinare il grado del calcestruzzo in base alla sua resistenza al gelo nei cicli di gelo e scongelamento, il cui numero corrisponde alla diminuzione ammissibile di resistenza o elasticità modulo.

La sua forza e resistenza alla deformazione dipendono dalla saturazione d'acqua del calcestruzzo. Questi parametri risentono anche degli effetti della temperatura dell'aria e delle sue variazioni. Se il contenuto di acqua è eccessivo nel calcestruzzo, cristallizzerà a basse temperature. Il ghiaccio non può andare da nessuna parte, con conseguente pressione interna eccessiva.
Porta alla massima sollecitazione di trazione nelle pareti dei pori. Tali cambiamenti contribuiscono a diminuire la resistenza del calcestruzzo. Dopo lo scioglimento del ghiaccio formatosi nei pori, ciò porterà ad una diminuzione della resistenza del calcestruzzo solo in caso di contenuto d'acqua in eccesso.
Una diminuzione della resistenza del calcestruzzo può verificarsi anche quando l'acqua non viene distribuita uniformemente nei pori durante la produzione o quando il vapore acqueo formatosi al suo interno si congela. Con l'aumentare della saturazione dell'acqua del calcestruzzo, la resistenza dei campioni raffreddati fino a 400 e fino a 600 aumenta prima fino a un certo valore, quindi diminuisce in modo significativo. La resistenza massima del calcestruzzo è funzione del grado di diminuzione della temperatura e della quantità di acqua contenuta nei pori. Si noti che dopo lo scongelamento la resistenza del calcestruzzo diminuisce. Vale inoltre la pena sottolineare che l'esposizione prolungata alle basse temperature (anche con le loro fluttuazioni) porta ad una graduale perdita di resistenza del calcestruzzo. È noto che se il calcestruzzo prima del congelamento ha meno umidità e maggiore resistenza, quindi con un'esposizione prolungata alle basse temperature in inverno, la resistenza del calcestruzzo è molto più elevata. La possibilità di saturazione d'acqua del calcestruzzo dipende dalla sua struttura, più precisamente dal sistema capillare formato nello spazio della pietra cementizia. La struttura del calcestruzzo può essere migliorata riducendo la porosità del calcestruzzo e formando un sistema a pori chiusi. Gli esperimenti hanno dimostrato che le microfessure che si sono formate durante il precarico, durante il ciclo di scongelamento e congelamento, accelerano significativamente la distruzione del calcestruzzo.
Il calcestruzzo ad alta resistenza viene prodotto utilizzando una determinata tecnologia e ha una struttura più uniforme, grazie alla quale ha una maggiore resistenza al gelo. Una diminuzione della permeabilità all'acqua di tale calcestruzzo si ottiene riducendo la porosità. Alla miscela di calcestruzzo vengono aggiunti additivi organici strutturanti sotto forma di resina, che vengono neutralizzati dal SNF aerante. Grazie all'uso di GKZh-94, l'aria viene aspirata nella miscela di calcestruzzo e si formano pori chiusi di diametro molto piccolo.
La formazione artificiale di tali pori aumenta significativamente la resistenza del calcestruzzo durante ripetuti scongelamenti e congelamenti. L'uso di additivi aumenta la permeabilità all'acqua e la resistenza al gelo, ma riduce la resistenza del calcestruzzo. I calcestruzzi con l'aggiunta di SNV e GKZh-94 vengono utilizzati in condizioni climatiche difficili. Tale calcestruzzo ha una maggiore resistenza e resistenza al gelo.