Оцінка морозостійкості бетону при знакозмінному температурному навантаженні

Заголовок (англійською): 
Evaluation of the frost resistance of concrete under a sign-alternate temperature load
Автор(и): 
Краснянський Г. Ю.
Клапченко В. І.
Азнаурян І. О.
Автор(и) (англ): 
Krasnianskyi G.
Klapchenko V.
Aznaurian I.
Ключові слова (укр): 
морозостійкість; будівельні матеріали; бетон; кондуктометричний метод; кінетика дифузії вологи; льодоутворення; одностороннє заморожування зразків; знакозмінне температурне навантаження; управління технологією
Ключові слова (англ): 
frost resistance; construction mmaterials; concrete; conductometric method; moisture diffusion kinetics; ice formation; one-sided freezing of samples; sign-alternating temperature load; technology management
Анотація (укр): 
Однією з найважливіших характеристик будівельних матеріалів є їхня морозостійкість. При цьому стандартний метод її визначення, який базується на фіксації числа циклів поперемінного заморожування та відтавання, не завжди відповідає вимогам виробництва будівельних матеріалів, зокрема таким, що висуваються до довговічності будівель і споруд та має низку істотних недоліків. Детальне зіставлення результатів лабораторних випробувань морозостійкості бетонів та термінів їхньої служби в реальних спорудах не дає змогу в загальному випадку встановити між ними пряму відповідність. У зв'язку з цим надзвичайної актуальності набувають дослідження, які присвячені розробці прискорених методів визначення морозостійкості. Нові методи мають усунути основну складність зазначеної проблеми, яка полягає в невідповідності умов лабораторних досліджень тим реальним умовам, в яких перебуває даний матеріал в конструкціях і спорудах, що експлуатуються. Для отримання інформації про морозостійкість бетону в реальних умовах експлуатації запропоновано комбінований кондуктометричний метод незалежного виміру кінетики дифузії вологи та льодоутворення в процесі одностороннього заморожування зразків. Показано, що в зразках бетону, які піддаються односторонньому заморожуванню (тобто перебувають в умовах, що максимально наближені до реальних умов експлуатації в будівельних конструкціях), проходять інтенсивні процеси масоперенесення. Визначено швидкості поширення фронту льодоутворення та дифузії вологи і відповідна глибина промерзання зразків бетону залежно від їх капілярно-пористої структури та початкових умов зберігання. Загалом проведені дослідження допомогли отримати більш достовірну картину поведінки бетону при знакозмінному температурному навантаженні в умовах різного початкового вологовмісту (у т. ч. в гідротехнічних спорудах), ніж це передбачено чинними нормативними документами. Експресність вимірювань уможливлює використовувати пропонований метод для оцінки морозостійкості матеріалів при односторонньому заморожуванні в реальних умовах експлуатації, а також ефективно керувати технологією виготовлення будівельних матеріалів із заданими властивостями.
Анотація (англ): 
One of the most important characteristics of building materials is their frost resistance. At the same time, the standard method for determining it, based on fixing the number of cycles of alternate freezing and thawing, does not always meet the requirements for the production of building materials, in particular those for the durability of buildings and structures, and has a number of significant drawbacks. A detailed comparison of the results of laboratory tests of concrete frost resistance and service life in real structures does not allow, in the general case, to establish a direct correspondence between them. In this regard, studies devoted to the development of accelerated methods for determining frost resistance are becoming extremely relevant. New methods should eliminate the main difficulty of this problem, which is the discrepancy between the conditions of laboratory studies and the real conditions in which this material is located in the constructions and buildings in operation. To obtain information about the frost resistance of concrete under real operating conditions, a combined conductometric method for independent measurement of the kinetics of moisture diffusion and ice formation in the process of one-sided freezing of samples is proposed. It is shown that in concrete samples that are subjected to one-sided freezing, that is, they are in conditions as close as possible to the actual operating conditions in building structures, intense mass transfer processes take place. The rates of propagation of the front of ice formation and diffusion of moisture and the corresponding depth of freezing of concrete samples depending on the capillary-porous structure and initial storage conditions are established. In general, the conducted studies made it possible to obtain a more reliable picture of the behaviour of concrete under sign-alternating temperature loads and conditions of different initial moisture content (including in hydraulic structures) than is provided for by the current regulatory documents. The rapidity of measurements makes it possible to use the proposed method for assessing the frost resistance of materials with one-sided freezing under real operating conditions and to effectively control the technology for manufacturing building materials with desired properties.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 54, 2023
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, number 54, 2023
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
138-143.pdf
Дата публікації: 
06 Октябрь 2023
Номер збірника: 
54
Розділ: 
УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература: 
  1. Neville A. M., Brooks J. J. 2nd ed. Concrete technology. Harlow, England: Prentice Hall, 2010. 442 p.
  2. Ramachandran V. S., Feldman R. F., Beaudoin J. J. Concrete Science: Treatise on Current Research. London: Heyden, 1981. 427 p.
  3. Краснянський Г. Ю., Клапченко В. І., Азнаурян І. О. Прогнозування морозостійкості бетону за різних температур заморожування. Управління розвитком складних систем. Київ, 2023. № 53. С. 135 – 139, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2023.53.135-139.
  4. Чеховский Ю. В., Лифшиц А. В. Ускоренные методы определения морозостойкости бетона. Промышленность строительных материалов. Москва, 1986. Серия 3. Выпуск 1. 45 с.
  5. Powers T. C., Helmuth R. A. Theory of volume changes in hardened portland cement paste during freezing. Proc. Highw. Res. Board. 1953. V.32. C. 285 – 297.
  6. Краснянский Г. Е., Азнаурян И. А., Кучерова Г. В. Методика електрофизических исследований бетона на ранних стадиях твердения. Містобудування та територіальне планування. 2013. Вип. 50, C. 310 – 315.  http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2013_50_45.
  7. Фельдман Г. М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. Новосибирск : Изд-е «Наука» сиб. отд-е. 1988. 257 с.
  8. Fen-Chong T. Freezing and thawing porous media – experimental study with dielectric capacitive method. Comptes Rendus Mecanique. 2005. Vol. 333. P.405 – 430.
  9. Александровский С. В., Александровский В. С. Базовая математическая модель теории промерзания влажных пористых тел. Бетон и железобетон, 2005, № 6, С. 20 – 22.
  10. Бернацкий А. Ф. Электроизоляционный бетон (технология, свойства, конструкции): монография. Новосиб. гос. ун-т архитектуры, дизайна и искусств. Новосибирск. 2016. 184 с.
  11. Клапченко В. И., Краснянский Г. Е., Азнаурян И. А. Электрофизические исследования строительных материалов: монография. Киев. 2002. 84 с.
References: 
  1. Neville, A. M. and Brooks, J. J. (2010). Concrete Technology. PublishedHarlow, England: Prentice Hall, 442.
  2. Ramachandran, V. S., Feldman, R. F. and Beaudoin, J. J. (1981). Concrete Science: Treatise on Current Research. London: Heyden, 427.
  3. Krasnianskyi, Grygorii, Klapchenko, Vasily & Aznaurian, Iryna. (2023). Prediction of frost resistance of concrete at different freezing temperatures. Management of Development of Complex Systems, 53, 135–139, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2023.53.135-139.
  4. Chekhovskiy, Yu. V., Lifshits, A. V. (1986). Accelerated methods for determining the frost resistance of concrete. Industry of building materials, 3, 1, 45.
  5. Powers, T. C. and Helmuth, R. A. (1953). Theory of volume changes in hardened portland cement paste during freezing. Proc. Highw. Res. Board, 32, 285-297.
  6. Krasnianskyi, G. E. Aznauryan, I. A. & Kucherova G. V. (2019). Technique of electrophysical researches of concrete at early stages of hardening. Urban development and spatial planning, 50, 310–315.
  7. Feldman, G. M. (1988). Movement of moisture in thawed and freezing soils. N-sk: Publishing House "Nauka" Sib. Department, 257.
  8. Fen-Chong, T. (2005). Freezing and thawing porous media – experimental study with dielectric capacitive method. Comptes Rendus Mecanique, 333, 405–430.
  9. Alexandrovsky, S. V., Aleksandrovsky, V. S. (2005). Basic mathematical model of the theory of freezing of wet porous bodies. Concrete and reinforced concrete, 6, 20-22.
  10. Bernatsky, A. F. (2013). Electrical insulating concrete (technology, properties, constructions): Monograph. Novosib. state University of Architecture, Design and Arts. Novosibirsk, 184.
  11. Klapchenko, V. I., Krasnianskyi, G. E. & Aznauryan I. A. (2002). Electrophysical studies of building materials: Monograph. Kyiv, 84.