Mis on külmakindlus ja millised on selle määramise meetodid? Millised on keraamiliste, seina- ja voodrimaterjalide külmakindluse nõuded?

Külmakindlus - veega küllastunud materjali omadus taluda vahelduvat külmumist ja sulatamist. Materjali külmakindlus määratakse külmakindluse kaubamärgi järgi. Materjali kaubamärgi jaoks külmakindluse osas võetakse kõige rohkem vaheldumisi külmutamise ja sulatamise tsükleid, mida materjaliproovid taluvad ilma survetugevust üle 15% vähendamata; pärast testimist ei tohiks proovidel olla nähtavaid kahjustusi - pragusid, mõrasid (massikadu ei ületa 5%). Ehitusmaterjalide vastupidavus konstruktsioonides, mis puutuvad kokku atmosfääritegurite ja veega, sõltub külmakindlusest. Külmakindluse klass määratakse projektiga, võttes arvesse konstruktsiooni tüüpi, selle töötingimusi ja kliimat. Kliimatingimusi iseloomustab kõige külmema kuu keskmine kuutemperatuur ning pikaajaliste meteoroloogiliste vaatluste põhjal vahelduvate külmumis- ja sulamistsüklite arv.

Kergbetooni, telliste, välisseinte keraamiliste kivide külmakindlus on tavaliselt 15, 25, 35. Sildade ja teede ehitamisel kasutatava betooni klassid peaksid aga olema 50, 100 ja 200 ning hüdrobetoon kuni 500 ja sulatamine, mis sarnaneb korduvale kokkupuutele korduva tõmbekoormusega, mis põhjustab materjali väsimist. Materjali külmakindluse test laboris tehakse kindlaksmääratud kuju ja suurusega proovidele (betoonkuubikud, tellised jne) enne testimist, proovid küllastatakse veega. Pärast seda külmutatakse külmkapis -15 kuni -20C, et vesi jäätuks peeneks poorideks. Külmkapist välja võetud proovid sulatatakse vees temperatuuril 15-20C, mis tagab proovide veega küllastumise. Basic - esimene (igat tüüpi betooni jaoks, välja arvatud teede ja lennuväljade katete betoon) ja teine ​​(teede ja lennuväljade katete betoon); kiirendatud korduva külmutamise ja sulatamise ajal - teine ​​ja kolmas; kiirendatakse ühe külmutamisega - neljas (dilatomeetriline) ja viies (struktuur-mehaaniline). Materjali külmakindluse hindamiseks kasutatakse füüsikalisi kontrollimeetodeid ja eelkõige impulss-ultraheli meetodit. Seda saab kasutada betooni tugevuse või elastsusmooduli muutuse jälgimiseks tsüklilise külmutamise ajal ja betooni kaubamärgi määramiseks külmakindluse järgi külmumis- ja sulamistsüklites, mille arv vastab tugevuse või mooduli lubatud vähenemisele. elastsus.

Üksikasjalikud uuringud pooride granulomeetria mõju kohta keraamiliste materjalide külmakindlusele näitasid järgmisi sätteid:

kõik keraamilise materjali poorid (külmakindluse poolest) võib jagada kolme kategooriasse: ohtlikud, ohutud ja reservi;

ohtlikud poorid täituvad külmaga küllastunult veega. Nendes säilib see, kui materjal veest eemaldatakse ja külmub temperatuuril -15 kuni -20 ° C. Nende pooride läbimõõt on plastpressitud savitelliste puhul 200 kuni 1 mikronit, 200 kuni 0,1 mikronid poolkuivpressitud savitelliste jaoks ;

külmas veega küllastunud ohutud poorid ei täitu või neid täitev vesi ei külmu näidatud temperatuuridel. Tavaliselt on need väikesed poorid. Neid täitev vesi muutub sisuliselt seina adsorbeeritud niiskuseks, millel on peaaegu tahke keha omadused ja külmumistemperatuur on palju madalam (-20 ° C);

reservpoorid täituvad külmaga küllastamisel täielikult veega, kuid proovi eemaldamisel küllastusanumast voolab vesi väikeste kapillaarjõudude tõttu osaliselt välja. Need on suured poorid, mille läbimõõt on üle 200 mikroni.

Nende uuringute kohaselt on keraamiline materjal külmakindel, kui selle varupooride maht on piisav, et kompenseerida külmumisvee mahu suurenemist ohtlikes poorides.

Külmakindluse osas peab tavaline veega küllastunud savitellis ilma väliste hävimismärkideta (servade kihistumine, servade ja nurkade lõhenemine, pragunemine) taluma vähemalt 15 korduvat vahelduvat külmutamistsüklit temperatuuril -75 ° C. ja allapoole, millele järgneb sulatamine vees temperatuuril 15 ±5°С.

Kergekaaluline tellis peab ilma ajutiste hävimismärkideta taluma vähemalt 10 korduvat vahelduvat külmutamistsüklit temperatuuril -15 °C ja alla selle, millele järgneb sulatamine temperatuuril 15 ± 5 °C.

Pealmine telliskivi peab ilma nähtavate kahjustusteta vastu pidama vähemalt 25 korduvat külmutamistsüklit, millele järgneb vees sulatamine.

Aja jooksul ehitustooted vananevad ja nende hävimine toimub. Selle olemus on suuresti seotud materjalide poorsusega ning materjalide hävimise peamine mehhanism on seotud veega, mis satub materjalide pooridesse ja paisub külmumisel, mis toob kaasa materjali mahu suurenemise. Järgneva sulatamisega materjali maht väheneb. Selline vahelduv külmutamine ja sulatamine on samaväärne korduva laadimisega, põhjustades materjali väsimust ja hävimist. Selliste materjalide nagu betoon, keraamilised materjalid ja mineraalvill üks olulisi omadusi on nende külmakindlus.

Külmakindlus- materjali võime säilitada oma struktuuri ja omadusi ümbritseva keskkonna temperatuuri korduvate muutustega. Materjalide hävitamisel muutub nende välimus, muutuvad massi ja tugevus. Seetõttu saab neid omadusi analüüsides teha järelduse materjalide külmakindluse kohta. Külmakindluse kontrollimiseks kahjustuse astme või kaalukaotuse järgi võetakse vähemalt viis proovi. Külmakindluse kontrollimiseks tugevuse kaotamise teel võetakse vähemalt 20 proovi, millest pooled kasutatakse kontrollidena. Kontrollproovid asetatakse spetsiaalsesse hüdrotihendiga veevanni.

Materjali külmakindlust mõõdetakse tsüklite ja vastavalt külmakindluse märgiga. Materjali kaubamärgi jaoks külmakindluse osas võetakse kõige rohkem vaheldumisi külmutamise ja sulatamise tsükleid, mida materjaliproovid taluvad ilma survetugevust üle 15% vähendamata; pärast katsetamist ei tohi proovidel olla nähtavaid kahjustusi ja massikadu ei tohi ületada 5%.

Nõutav külmakindlusaste määratakse projektiga, võttes arvesse konstruktsiooni tüüpi, selle töötingimusi ja kliimat. Kergbetoonide ja telliste külmakindlus on tavaliselt 15.25.35. Raske betooni klass peaks olema 50, 100 200 ja hüdraulilise betooni klass - 500.

Külmakindluse testid tehakse laboris kehtestatud kuju ja suurusega proovidega. Enne testimist küllastatakse proovid veega, seejärel külmutatakse need külmkapis temperatuuril -15°C kuni -20°C, et vesi peentes poorides külmutada. Kambrist välja võetud proovid sulatatakse vees temperatuuril 15–20°C, mis tagab proovide veega küllastumise. Seejärel testitakse neid ja asetatakse tagasi sügavkülma. Külmakindluse hindamiseks kasutatakse üha enam impulss-ultraheli meetodit. Selle meetodi abil saadud tüüpiline külmumis-sulamistugevuse kõver on näidatud joonisel.

Külmakindlus ja seda määravad tegurid.

Külmakindlus- see on veega küllastunud olekus oleva materjali võime taluda korduvat vahelduvat külmutamist ja sulatamist. Materjali külmakindlus sõltub selle struktuurist, pooride veega täitumise astmest, pooride kujust ja suurusest, kinni jäänud õhu olemasolust poorides pärast veega küllastumist, ioonsest koostisest, temperatuurist jne. Materjali külmakindlus määratakse külmutamise (-18 (-\+2)) ja vees sulatamise (+20 (-\+2)) tsüklite arvu järgi, mille järel proovid vähendavad tugevust mitte rohkem kui 5% või kaal mitte rohkem kui 5% /

Külmakindlus - veega küllastunud materjali omadus taluda vahelduvat külmumist ja sulatamist. Materjali külmakindlus määratakse külmakindluse kaubamärgi järgi. Materjali kaubamärgi jaoks külmakindluse osas võetakse kõige rohkem vaheldumisi külmutamise ja sulatamise tsükleid, mida materjaliproovid taluvad ilma survetugevust üle 15% vähendamata; pärast testimist ei tohiks proovidel olla nähtavaid kahjustusi - pragusid, mõrasid (massikadu ei ületa 5%). Ehitusmaterjalide vastupidavus konstruktsioonides, mis puutuvad kokku atmosfääritegurite ja veega, sõltub külmakindlusest.

Külmakindluse klass määratakse projektiga, võttes arvesse konstruktsiooni tüüpi, selle töötingimusi ja kliimat. Kliimatingimusi iseloomustab kõige külmema kuu keskmine kuutemperatuur ning pikaajaliste meteoroloogiliste vaatluste põhjal vahelduvate külmumis- ja sulamistsüklite arv.

Kergbetooni, telliste, välisseinte keraamiliste kivide külmakindlus on tavaliselt 15, 25, 35. Sildade ja teede ehitamisel kasutatav betoon peab aga olema klassiga 50, 100 ja 200 ning hüdrobetoon - kuni 500.

Betooni kokkupuude vahelduva külmumise ja sulamisega on sarnane korduvale kokkupuutele korduva tõmbekoormusega, põhjustades materjali väsimust.

Materjali külmakindluse test laboris viiakse läbi kindlaksmääratud kuju ja suurusega proovidel (betoonkuubikud, tellised jne). enne testimist küllastatakse proovid veega. Pärast seda külmutatakse külmkapis -15 kuni -20C, et vesi jäätuks peeneks poorideks. Külmkapist välja võetud proovid sulatatakse vees temperatuuril 15-20C, mis tagab proovide veega küllastumise.

Materjali külmakindluse hindamiseks kasutatakse füüsikalisi kontrollimeetodeid ja eelkõige impulss-ultraheli meetodit. Seda saab kasutada betooni tugevuse või elastsusmooduli muutuse jälgimiseks tsüklilise külmutamise ajal ja betooni kaubamärgi määramiseks külmakindluse järgi külmumis- ja sulamistsüklites, mille arv vastab tugevuse või mooduli lubatud vähenemisele. elastsus.

Ehitusmaterjaliteaduses seostatakse külmakindluse mõistet kahe peamise teguri mõjuga materjalile:

– madalate temperatuuride mõju (absoluutselt tihedatele materjalidele, nagu klaas, metallid, polümeersed materjalid jne);

- madalate temperatuuride ja vee koosmõju (peenpoorse struktuuriga materjalide puhul, nagu looduslikud ja tehiskivist materjalid, sh ehituskeraamika, betoonid, mördid jne).

Seega on tihedate materjalide puhul külmakindlus materjali võime säilitada tööomadusi madalatel temperatuuridel. Sellistele materjalidele kehtivad nõuded sõltuvalt nende töötingimustest. Enamasti on põhinõue konstruktsiooni terviklikkuse säilitamine.

Materjali struktuuri hävimise mehhanism temperatuurimuutuste ajal on seotud paisumise nähtusega - kokkusurumisega ja materjali elastsete omaduste muutumisega. Madalatel temperatuuridel muutub materjal rabedamaks, rabedamaks ja löögitugevus väheneb järsult. See kehtib suuremal määral polümeersete materjalide ja metallide kohta.

Polümeeride külmakindluse hindamiseks praktikas kasutatakse sageli tingimuslikku külmakindluse koefitsienti, mis määratakse valemiga

Kmrz = RT / R20,

kus Kmrz on külmakindluse koefitsient, ühikud;

RT ja R20 - proovide maksimaalne paindetugevus vastavalt töötemperatuuril ja temperatuuril 20ºС, MPa.

Külmakindlus looduslikud ja tehiskivimaterjalid - materjali võime taluda korduvat külmutamist ja sulatamist veega küllastunud olekus ilma nähtavate hävimismärkideta ja vastuvõetava tugevuse vähenemiseta.

Külma hävitava mõju hoone välispiirdele võib jagada kolmeks põhiperioodiks: veega küllastumine, külmumine ja tegelikult hävimine.

Aasta kõige niiskemal perioodil toimub ümbritsev konstruktsiooni pinnakihi veega küllastumine.

Kui ümbritseva õhu temperatuur langeb, jahtuvad konstruktsiooni välimised kihid järk-järgult, juhtides madala temperatuuri levimise frondi konstruktsiooni.

Vahepeal liigub konstruktsiooni vastastsoonis asuv veeaur kuumusest külma, kuna selle rõhk negatiivsel temperatuuril on madalam kui positiivsel. Madalate temperatuuride tsooni sattudes kondenseerub veeaur poorides, hoone välispinna lähedal (joonis 4.29).

Isegi kergete külmakraadide (-5 ÷ -8 ºС) alguses tekitab suurtes poorides olev vesi, külmudes ja muutudes jääks, materjalis pingeseisundi.

Riis. 4.29. Temperatuuri jaotus hoone välisseinas (a) ja pooride täitmine veega (b) välispinna lähedal: 1 - adsorbeerunud vesi; 2 - kondensaat; 3 - suu; 4 - vihmavesi

Külmakindluse all mõistetakse veega küllastunud materjali võimet taluda korduvat külmumist ja sulatamist ilma hävimismärkideta, st ilma pragunemise, lõhenemise, kihistumiseta ning ilma olulise tugevuse ja kaalu kadumiseta.

Materjali poorides olev vesi, muutudes jääks, suureneb mahult umbes 10%. Sellisel juhul tekivad materjalis suured sisepinged, mis selle järk-järgult hävitavad. Seetõttu on vaja seinte ja katuste välispinnad valmistada külmakindlatest materjalidest.

Külmakindlad materjalid on tihedad või madala veeimavusega (kuni 0,5%).

Materjalide külmakindlus ei sõltu ainult veeimavusest, vaid ka pehmenemiskoefitsiendist. Materjalid, mille pehmenemiskoefitsient on alla 0,7, on praktiliselt külmakindlad.

Külmakindluse määramiseks külmutatakse materjal temperatuurini-15 ° C ja seejärel kastetakse toatemperatuuril vette sulama. Materjali vahelduva külmutamise ja sulatamise tsüklite arv tingimusel, et selle tugevus väheneb selle tulemusena mitte rohkem kui 30%, ja iseloomustab materjali külmakindlust.

"Materjaliteadus krohvijatele,
plaatijad, mosaiikijad,
A. V. Aleksandrovski

Ehituses kasutatakse viskoossuse mõistet ainult vedelas olekus olevate materjalide puhul. Viskoossus on vedelike omadus seista vastu, kui üks osa neist liigub teise suhtes. Mis tahes vedeliku viskoossus sõltub selle temperatuurist ja rõhust. Temperatuuri langusega suureneb see järsult, samuti rõhu tõusuga kuni mitusada atmosfääri. Viskoossus aktsepteeritud...

Soojusjuhtivus on materjali võime kanda soojust ühelt pinnalt teisele. Soojusjuhtivuse väärtust võetakse arvesse ehituspiirete materjalide valikul - välisseinad, elamute ülemised korrused. Soojust juhtivatest materjalidest välisseintega eluruumides on talvel külm ning seinad külmuvad, saavad märjaks ja viimistlus (krohv, värv) laguneb. Selle vältimiseks on seinad…

Soojusmahtuvus on materjali omadus neelata kuumutamisel teatud hulk soojust ja jahutamisel vabastada. Soojusmahtuvust iseloomustab soojusmahtuvuse koefitsient (tähistatakse ladina tähega c), mis on võrdne soojushulgaga, mis on vajalik 1 kg materjali kuumutamiseks 1 °C võrra. Tabelis on mõnede materjalide soojusmahtuvuskoefitsientide väärtused. Mõne materjali soojusmahtuvuse koefitsient Materjali nimetus Soojusmahtuvuse koefitsient kcal ...

Helijuhtivus on materjali omadus heli edasi anda. Ruumide mürast isoleerimiseks on oluline, et ehituskonstruktsioonid oleksid madala helijuhtivusega. Seinad krohvitakse eelkõige selleks, et vähendada nende heli läbilaskvust. Seinte ja lagede kaudu levib kahte tüüpi müra: löök ja õhk. Löögimüra neelavad hästi poorsed materjalid, et summutada õhumüra (raadiotest, valjust kõnest)...

Tugevus on materjali võime seista vastu murdumisele väliste koormuste või muude tegurite mõjul tekkivate sisepingete mõjul. Ehitusmaterjalidele mõjuvad välismõjud võivad põhjustada nendes surve-, tõmbe-, painde- ja nihkepingeid. Kõige sagedamini töötavad ehitusmaterjalid kokkusurumisel või painutamisel. Ehitusmaterjalide tugevust surves, pinges jne iseloomustab piir ...