РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. МАТЕРІАЛИ ТА КОНСТРУКЦІЯ ДОСЛІДНИХ ЗРАЗКІВ.
2.1. Методика експериментальних досліджень бетону при його роботі на стиск на сумісну дію агресивного середовища та тривалого навантаження.
Експериментальні дослідження бетону виконано шляхом випробовування призмових зразків, розмірами 100?100?400 мм при дії кислотного рідинного середовища та осьового стиску з метою дослідження зміни фізико-механічних властивостей бетону з корозійними пошкодженнями під тривалим навантаження.
Зразки призм навантажували на спеціально виготовленому силовому стенді (рис. 2.1, 2.2) до заданого рівня навантаження [112] і за допомогою тяжів фіксували на цьому рівні. В процесі навантаження призму центрували за допомогою чотирьох індикаторів годинникового типу з точністю замірів 0,01 мм, які були розміщені на гранях призми з базою 200 мм. Для вивчення впливу величини напружень на протікання корозійних процесів в бетоні у часі призми навантажували із створенням різних величин початкових напружень, які складали 0,25, 0,35, 0,45. При цьому були також використані результати раніше виконаних досліджень призм [32,143].
Далі спеціальні ємності з агресивним середовищем закріплювали на експериментальних зразках бетонних призм, стики між ємністю та зразками ретельно герметизували.
Одночасно для однієї серії досліджень навантажували 3 призми однієї серії бетону (рис. 2.3, 2.4). Призми знаходилися у таких умовах: а) навантажували лише центрально прикладеним стискаючим зусиллям; б) одночасно стискаючим зусиллям і середовищем води; в) стискаючим зусиллям і агресивним середовищем.
Для кожного рівня напружень випробували по три призми. Крім цього при рівні напружень три призми знаходились в водному середовищі і три у повітряному середовищі лабораторії.
Рис. 2.1 ?
Силовий стенд для навантаження бетонних призм тривалим зусиллям;
? Рис. 2.2
Схема силової установки для навантаження призми тривалим зусиллям
1-рама силової установки; 2 - пружини; 3 - кільцевий динамометр, 4 - призма;
5 - кульковий шарнір; 6 -фіксуючі тяжі; 7 - п'ята для передачі навантаження,
8 розподільча траверса
На трьох призмах, які витримували без навантаження були закріплені мікроіндикатори для визначення деформацій усадки. Взагалі в різних умовах було випробувано 20 призм.
Одночасно з навантаженням бетонних призм у агресивне середовище тієї ж концентрації у спеціальних ємностях у формі кубів з ребром 120 мм були вміщені бетонні кубики 100х100х100 мм для спостереження за глибиною корозії і характеристиками міцності перерізу кубика, як моделі корозії поперечного перерізу експериментального зразка (бетонних призм).
Бетонні призми були виготовлені із співвідношенням складників Ц:П:Щ=1:1,01:2,28 при водоцементному відношенні В/Ц=0,32 із застосуванням суперпластифікатора "Хризофлюїд" (Франція, ?=1,148 г/см3) та повітропоглинаючої добавки "Хризоаіра" (Франція, ?=1,03 г/см3). Використовували цемент марки М400 Миколаївського цементного заводу. Пісок використано кварцевий Славутського кар?єру Хмельницької області, без домішок з модулем крупності Мс=2.04, щебінь - гранітний Селіщанського кар'єру Рівненської області фракції 5...10 мм - 45%, 10...20 мм - 55%. Призмова міцність на 28 добу складала 41,0 МПа. У перші 24 год. після забетоновування зразки вкривали поліетиленовою плівкою, щоб запобігти втраті тепла при гідратації цементу. Після чого продовження набору міцності проходило при t? зовнішнього середовища 20?С і постійному зволоженні. Звільнення бетонних зразків від опалубки відбувалося на 3-4-й день після бетоновування.
Як агресивне середовище прийнято розчин сірчаної кислоти H2SO4 концентрацією 10%, середовище якої згідно норм [134] відноситься до сильно агресивних, а корозія в її середовищі згідно класифікації В.М. Москвіна [88] - до корозії другого виду. Близьке за характером середовище має місце в окремих хімічних виробництвах, гальванічних цехах, димових трубах ТЕС, залізобетонних конструкціях скруберів при аварійних режимах. Крім цього, створення вказаного високо агресивного середовища дозволяє за відносно невеликий проміжок часу промоделювати вплив агресивного середовища та одночасної дії навантаження.
Перед початком експериментів проводили ретельне вимірювання геометричних розмірів, бази вимірювання деформації бетону та маси зразків за допомогою штангенциркуля і електронної ваги відповідно. В процесі дослідження ці величини постійно контролювали.
Рис. 2.3 Завантажені призми на тривале навантаження перед випробовуванням
Рис. 2.4 Розташування силової установки з наявністю
агресивного середовища Під час досліджень вели постійний контроль за температурою, вологістю оточуючого середовища і концентрацією кислоти. При зміні концентрації кислоти більше, як на 1% розчин кислоти замінювали.
Вимірювання повздовжніх деформацій бетону виконували щоденно, контроль розмірів поперечного перерізу та ваги зразків - через кожних 10 діб.
Окрім вимірювання деформацій після руйнування призм виконували рентгенофазовий аналіз цементного каменю та дослідження мікроструктури бетону з метою виявлення продуктів корозії та зміни структури бетону. Рентгенофазовий аналіз проводили на рентгенівському приладі ДРОН-2. Для проведення рентгенофазового аналізу з кожного зразка відбирали проби на поверхні та в глибині бетонних призм.
Дослідження мікроструктури бетону проводили за допомогою растрового електронного мікроскопа ТЕSLА ВS - 300 (рис. 2.5).
Проби відбирали у вигляді зразків з розмірами 10?10?15 мм таким чином, щоб в неї ввійшли зовнішні і внутрішні шари зразка і щоб можна було прослідкувати зміну мікроструктури бетону на різних ділянках. Для отримання чіткого уявлення про мікроструктуру бетону зображення взірців збільшували в 1000 разів та фіксувалися на фотоплівці. З метою проведення аналізу мікроструктури бетону було сфотографовано три кадри: перший біля поверхні, другий на відстані 4-6мм, третій на відс