Спосіб визначення водостійкості будівельних матеріалів та виробів

Реферат: Спосіб визначення водостійкості будівельних матеріалів та виробів включає вибір двох однакових зразків контрольний і дослідний, дослідний витримують у воді не менше однієї доби і висушують, після чого визначають міцність на стиск обох зразків і обчислюють коефіцієнт розм'якшення дослідного зразка. Визначають в обох зразках швидкість капілярного просочування, час повного насичення рідиною і кількість поглинутої рідини, порівнюють значення цих параметрів, за результатами порівняння роблять висновок про наявність або відсутність деструкції структури у дослідному зразку. При відсутності в ньому останньої і величині коефіцієнта розм'якшення не менше 0,8 роблять висновок про те, що матеріал є водостійким. UA 72683 U (12) UA 72683 U UA 72683 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до методів дослідження експлуатаційних характеристик матеріалів, а саме для визначення водостійкості матеріалів та виробів і може бути використаний у будівельній промисловості і матеріалознавстві для контролю якості матеріалів. Найбільш близьким технічним рішенням по технічній суті та результату, що досягається, є спосіб визначення водостійкості, за яким вибирають два однакових, зразків контрольний і дослідний, дослідний витримують у воді не менше однієї доби і висушують, після чого визначають міцність на стиск обох зразків і обчислюють коефіцієнт розм'якшення дослідного зразка. Час витримки залежить від того, який з варіантів водостійкості визначають: при повному насиченні; при тривалому насиченні або прискореним методом. Визначаючи водостійкість відповідно до першого варіанту, дослідні зразки розміщують у ємності з водою, яка має температуру (20±2)°С. Рівень води над цими зразками повинен бути не менше 3 см. Ємність із зразками встановлюють у вакуумній установці, де створюють і підгримують тиск не більше 2000 Па (15 мм. рт.ст.) протягом 1 год. Потім тиск доводять до атмосферного і витримують зразки у тій самій ємності з водою з температурою (20±2)°С протягом 30 хв. Після цього дослідні зразки видаляють з ємності і обтирають м'якою тканиною. Потім визначають міцність при стиску дослідних і контрольних зразків. Визначаючи водостійкість відповідно до другого варіанту при тривалому водонасиченні дослідні зразки насичують у вакуумній установці та переносять в іншу ємність з водою, в якій їх вигримують протягом 15 діб. Випробування зразків у воді здійснюється наступним чином. Дослідні зразки розмішують у ємності з водою, яка має температуру (20±2)°C. Рівень води над зразками повинен бути не менше 3 см. Ємність із зразками встановлюють у вакуумній установці, де створюють і підтримують тиск не більше 2000 Па (15 мм. рт.ст.) протягом 1 год. Потім тиск доводять до атмосферного і зразки витримують у тій самій ємності з водою, яка має температуру (20±2)°С, протягом 30 хв. Після нього зразки переносять в іншу ємкість з водою, в якій їх витримують протягом 15 діб. Потім зразки видаляють з ємності і обтирають м'якою тканиною та визначають міцність при стиску дослідних і контрольних зразків. За третім варіантом, визначаючи водостійкість прискореним методом, дослідні зразки занурюють у ємність з водою з температурою (50±2)°С і термостатують протягом 1 год. Потім ємність із зразками розміщують у вакуумно-сушильній шафі з температурою (50±2)°С і вакуумують протягом 1 год. при тиску не більше 2000 Па (15 мм рт.ст.). Потім тиск у шафі доводять до атмосферного і зразки витримують у тій самій ємності при температурі (50±2)°С ще 1 год. Після цього температуру знижують до (20±2)°С і витримують зразки при цій температурі протягом 1 год. Потім зразки видаляють з ємності і обтирають м'якою тканиною та визначають міцність при стиску дослідних і контрольних зразків. Цей метод призначений для апробації зразків і накопичення статистичних даних з нормування показників водостійкості матеріалів, що визначаються прискорено. За наведеними методами водостійкість обчислюють за величиною коефіцієнта розм'якшення з точністю до другого десяткового знака за формулою: Кв  40 Rв ст 20 Rст , де К в - коефіцієнт розм'якшення; Rв - границя міцності на стиск при температурі (20±2)°С дослідних зразків, МПа; ст 20 Rст - границя міцності на стиск при температурі (20±2)°С контрольних зразків, МПа. 45 50 55 Матеріал вважається водостійким якщо Кв  0,8 . (див. Державний стандарт України. Будівельні матеріали. Матеріали на основі органічних в'яжучих для дорожнього і аеродромного будівництва. Методи випробувань. ДСТУ БВУ2.7-89-99.(ГОСТ 12801-98) -К.: Держбуд України, 2000.-44с., с.28-31). Недоліком найбільш близького технічного рішення є те, що отримані показники водостійкості характеризують стійкість матеріалу до впливу на них води лише на момент проведення випробування та не дають змоги оцінити зміну або збереження цих показників в процесі експлуатації матеріалу. За таких умов отримані результати не можна вважати об'єктивними. Проведені дослідження показали, що досить часто трапляються випадки, коли отримані за наведеним способом показники водостійкості матеріалів не відповідають показникам, визначеним на аналогічному матеріалі, який має більший вік або зазнав тривалішого зволожування. В основу корисної моделі покладено задачу створити такий спосіб визначення водостійкості будівельних матеріалів та виробів, у якому шляхом визначення додаткових параметрів 1 UA 72683 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 досягається підвищення достовірності і об'єктивності результатів визначення водостійкості та можливості прогнозувати зміну або збереження цих показників в часі. Для вирішення задачі запропонований спосіб визначення водостійкості будівельних матеріалів та виробів, за яким вибирають два однакових зразків контрольний і дослідний, дослідний витримують у воді не менше однієї доби і висушують, після чого визначають міцність на стиск обох зразків і обчислюють коефіцієнт розм'якшення дослідного зразка, у якому, згідно з корисною моделлю, додатково визначають в обох зразках швидкість капілярного просочування, час повного насичення рідиною і кількість поглинутої рідини, порівнюють значення цих параметрів, за результатами порівняння роблять висновок про наявність або відсутність диструкції структури у дослідному зразку і при відсутності в ньому останньої і величині коефіцієнта розм'якшення не менше 0,8 роблять висновок про те, що матеріал є водостійким. В переважному варіанті здійснення способу дослідний зразок витримують у воді 15 діб. Водостійкість визначають шляхом порівняння характеристик дослідних та контрольних зразків. Кінетику капілярного просочування та зміну показників міцності зразків після впливу на них води визначають на зразках, які підготовлені за будь-яким з трьох варіантів: 1. Визначення водостійкості при повному водонасиченні, відповідно до якого дослідні зразки повністю водонасичують в природних умовах занурюючи їх у ємність з водою, яка має температуру (20±2)°С, таким чином, щоб вода покрила зразки не менше ніж на 3 см. Повне водонасичення зразка є тоді, коли не відбувається приріст його маси при зважуванні на повітрі. Також можливе повне водонасичення зразка в умовах вакууму, яке здійснюється наступним чином. Зразки розміщують у ємності з водою, яка має температуру (20±2)°С. Рівень води над зразками повинен бути не менше 3 см. Ємність із зразками встановлюють у вакуумній установці, де створюють і підтримують тиск, який не менше тиску насиченої пари води та не більше 3000 Па (22,5 мм. рт.ст.) протягом 1 год. Потім тиск доводять до атмосферного і витримують зразки у тій самій ємності з водою з температурою (20±2)°С протягом 30 хв. Після цього зразки видаляють з ємності. 2. Визначення водостійкості при тривалому водонасиченні, відповідно до якого дослідні зразки повністю водонасичують в природних умовах занурюючи їх у ємність з водою, яка має температуру (20±2)°С, таким чином, щоб вода покрита зразки не менше ніж на 3 см. Повне водонасичення зразка є тоді, коли не відбувається приріст його маси при зважуванні на повітрі. Також можливе повне водонасичення зразка в умовах вакууму, яке здійснюється наступним чином. Зразки розміщують у ємності з водою, яка має температуру (20±2)°С. Рівень води над зразками повинен бути не менше 3 см. Ємність із зразками встановлюють у вакуумній установці, де створюють і підтримують тиск, який не менше тиску насиченої пари води та не більше 3000 Па (22,5 мм. рт.ст.) протягом 1 год. Потім тиск доводять до атмосферного і витримують зразки у тій самій ємності з водою з температурою (20±2)°С протягом 30 хв. Після повного водонасичення зразки переносять в іншу ємність з водою, в якій їх витримують протягом 15 діб. Потім зразки видаляють з посудини. 3. Прискорене визначення водостійкості, відповідно до якого дослідні зразки занурюють у ємність з водою з температурою (50±2)°С і термостатують протягом 1 год. Потім ємність із зразками розміщують у вакуумно-сушильній шафі з температурою (50±2)°С і вакуумують протягом 1 год. при тиску не більше 2000 Па (15 мм рт.ст.). Потім тиск у шафі доводять до атмосферного і зразки витримують у тій самій ємності при температурі (50±2)°С ще 1 год. Після цього температуру знижують до (20±2)°С і витримують зразки при цій температурі протягом 1 год. Потім зразки видаляють з посудини. Цей варіант призначений для попередніх випробувань і накопичення статистичних даних з нормування показників водостійкості матеріалів, що визначаються прискорено. Після закінчення випробування у воді, частину зразків, на яких визначають кінетику капілярного просочування висушують до сталої маси при температурі (55±2)°С та ізолюють всі поверхні, крім однієї торцевої, від проникнення рідини (наприклад покривають тонким шаром парафіну). Визначення кінетики капілярного просочування проводять на дослідних та контрольних зразках. Зразки повинні мати однаковий розмір та форму. Для зменшення кількості зразків допускається використання одних і тих же дослідних зразків спочатку для визначення кінетики капілярного просочування, а потім для оцінки зміни показників міцності при стиску та/або згині. Для визначення кінетики капілярного просочування застосовують будь-яку рідину, за умови, що вона забезпечить ламінарний потік по капілярах матеріалу, що досліджується. У 2 UA 72683 U 5 10 15 20 25 30 оптимальному варіанті реалізації як рідину для визначення кінетики капілярного просочування використовують воду питну або дистильовану. Для визначення кінетики капілярного просочування проводять гідростатичне зважування зразків. Проведення капілярною просочування є закінченим, коли на протязі 30 хв. зміна показників ваги не перевищує 0,02 г. На основі отриманих результатів будують графік на якому позначають криві залежності часу капілярного просочування від кількості поглинутої рідини для контрольних та дослідних зразків. По отриманим кривим визначають швидкість капілярного просочування, час повного насичення рідиною і кількість поглинутої рідини зразком. Приклад графіку наведено на кресленні, де позначено кінетику капілярного просочування зразка, для: А зразок зберігався в повітряно-сухих умовах, В - зразок проходив випробування у воді. Де Am кількість поглинутої рідини; час, хв. - швидкість проникання рідини. Порівняння отриманих кривих дає можливість об'єктивно оцінити вплив води на структуру матеріалу. Структура матеріалу є стійкою до впливу води якщо: 1. Зменшуються або однакові показники швидкості капілярного просочування та зменшується або однакова кількість поглинутої рідини та зменшується або однаковий час повного насичення у дослідному зразку порівняно з контрольним. 2. Збільшується швидкість проникання рідини, кількість поглинутої рідини зменшується або однакова та збільшується час повного насичення у дослідному зразку порівняно з контрольним. Структура матеріалу є нестійкою до впливу води якщо збільшується, зменшується або залишається незмінною швидкість проникання рідини та збільшується кількість поглинутої рідини у дослідному зразку порівняно з контрольним. При цьому час до повного насичення зразка може збільшитися, зменшитися або залишитися незмінним. Отже, за допомогою вказаного методу необхідно встановити чи відбуваються процеси руйнування матеріалу від впливу води на рівні структури чи відбуваються такі її перетворення, які ускладнюють або запобігають потраплянню вологи в матеріал. Паралельно, а в разі економії зразків після проведення капілярного просочування, оцінюють ступінь зміни міцності зразків після дії на них води шляхом порівняння міцності контрольних та дослідних зразків. За наведеними методами водостійкість обчислюють з точністю до другого десяткового знака за формулою: Кв  Rв ст 20 Rст , де К в - коефіцієнт розм'якшення; Rв - границя міцності на стиск при температурі (20±2)°С дослідних зразків, МПа; ст 20 Rст - границя міцності на стиск при температурі (20±2)°С контрольних зразків, МПа. 35 40 45 50 55 Матеріал являється водостійким якщо ступінь зміни міцності Кв  0,8 та структура матеріалу з стійкою до впливу води, та неводостійким якщо ступінь зміни міцності Кв  0,8 та структура матеріалу є нестійкою до впливу води. Якщо, на момент проведення випробування, ступінь зміни міцності Кв  0,8 , а структура матеріалу є стійкою до впливу води, існує імовірність того, що в структурі матеріалу продовжують протікати перетворення в наслідок яких, в подальшому, ступінь зміни міцності може збільшитись до рівня Кв  0,8 . За таких результатів не можна стверджувати те, що матеріал є неводостійким оскільки, за результатами капілярного просочування прогнозується підвищення водостійкості. Для підтвердження або спростування висновку необхідно подовжити термін знаходження зразків у воді та провести повторні експерименти з оцінки ступеню зміни міцності та капілярного просочування або повторити дослідження на аналогічному матеріалі, який має більший вік. Якщо, на момент проведення випробування, ступінь зміни міцності Кв  0,8 , а структура матеріалу є нестійкою до впливу води існує імовірність зниження водостійкості тому, що за результатами капілярного просочування прогнозується руйнування матеріалу. За таких результатів не можна стверджувати те, що матеріал є водостійким. Для підтвердження або спростування висновку необхідно подовжити термін знаходження зразків у воді та провести повторні експерименти з оцінки ступеню зміни міцності та капілярного просочування, оскільки на рівні структури простежується її руйнування. У оптимальному варіанті реалізації необхідно проводити порівняння контрольних зразків та дослідних зразків, які піддавалися впливу води протягом 15 діб. Вік дослідних та контрольних зразків повинен бути однаковим. 3 UA 72683 U 5 Метод капілярного просочування є найбільш простим та доступним способом оцінки стійкості структури, матеріалу до впливу води. Проте, він не обмежує корисну модель, оскільки можливе використання інших методів, або сукупності методів, дослідження структури матеріалу для визначення водостійкості. Крім того, за наведеним способом, можливе водонасичення зразків природним шляхом, що значно спрощує технічне виконання оцінювання водостійкості матеріалу та підвищує достовірність результатів. Розроблений спосіб дає можливість прогнозувати зміну або збереження результатів дослідження та може застосовуватись для об'єктивного визначення показників водостійкості. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Спосіб визначення водостійкості будівельних матеріалів та виробів, який включає вибір двох однакових зразків контрольний і дослідний, дослідний витримують у воді не менше однієї доби і висушують, після чого визначають міцність на стиск обох зразків і обчислюють коефіцієнт розм'якшення дослідного зразка, який відрізняється тим, що додатково визначають в обох зразках швидкість капілярного просочування, час повного насичення рідиною і кількість поглинутої рідини, порівнюють значення цих параметрів, за результатами порівняння роблять висновок про наявність або відсутність деструкції структури у дослідному зразку і при відсутності в ньому останньої і величині коефіцієнта розм'якшення не менше 0,8 роблять висновок про те, що матеріал є водостійким. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дослідний зразок витримують у воді 15 діб. Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4