Dr. Хелена КЕЛЛЕР, компания «Шляйбингер» (Schleibinger Gera..te Teubert und Greim GmbH), Германия

Автор статьи знакомит читателей с некоторыми видами продукции компании Schleibinger Gera..te Teubert und Greim GmbH, в первую очередь специальной измерительной техники, применяемой для контроля качества различных строительных материалов, например, на основе цемента или гипса.

Компания «Шляйбингер» (Schleibinger Gerte Teubert und Greim GmbH) была основана в 1995 году. Более 25 лет компания разрабатывает, производит и поставляет приборы для измерения и контроля строительных материалов, в том числе на основе цемента и гипса. За эти годы разработан широкий спектр различных измерительных приборов. Многие из них созданы в тесном сотрудничестве с техническими университетами и промышленными партнерами «Шляйбингера». Главными секторами измерения являются реология, измерение усадки, приборы для измерения морозостойкости и прочности. Наши приборы имеют сетевой интерфейс и могут быть интегрированы в любую лабораторную сеть. Они облегчают и повышают эффективность работы не только в лаборатории, но и на строительной площадке.

Измерение реологии

В зависимости от требований свежий бетон очень разнится. Для его квалификации применяются испытания на спад, расплыв конуса, компактность, а также определяется содержание воздуха и воды. В большинстве случаев этих тестов достаточно, чтобы классифицировать «нормальный» бетон. Однако для характеристики современных бетонных смесей эти испытания недостаточны и неудовлетворительны.

Аналогичная ситуация и с сухими смесями. Использование различных добавок сильно влияет на их качество и сферы применения. Поэтому при развитии составов измерение текучести просто необходимо. Для описания текучести смесей и оценки влияния добавок все больше и больше берутся реологические параметры, такие как предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации, которые измеряются реометрами.

Компания «Шляйбингер» предлагает в зависимости от измеряемых материалов различные реометры (рис. 1):

• реометр Viskomat NT – для измерения реологической характеристики свежих текучих материалов с заполнителями до 2 мм;
• реометр Viskomat XL – для измерения реологической характеристики свежих текучих материалов с заполнителями до 8 мм;
• мобильный реометр eBT-V – для измерения реологической характеристики свежих текучих материалов с заполнителями до 32 мм.
• Sliper – мобильный реометр для измерения прокачиваемости свежего бетона в лаборатории и на строительной площадке.

Рис. 1. Серия реометров от «Шляйбингер» (слева направо): Viskomat NT, Viskomat XL, eBT-V и Sliper

Измерение усадки

Cтроительные материалы на основе цемента меняют свой объем во время гидратации. Это хорошо известное явление, которое зависит от структурных факторов и влияния окружающей среды. Изменение объема может происходить в течение нескольких месяцев и даже лет и проявляется в усадке и растяжении материалов. Данный процесс представляет собой одну из основных причин повреждения инфраструктуры.

Многие теоретические исследования описывают процесс усадки и растяжения строительных материалов на основе цемента после его твердения, когда материалы уже имеют прочность, но объяснения усадки в первые часы и дни гидратации нет. Однако это представляет особый интерес, поскольку особенно во время твердения бетонной смеси материалы имеют очень низкую прочность и, следовательно, увеличивается риск раскалывания.

Для усадки материалов на основе цемента могут быть определены два диапазона гидратации: ранняя гидратация до 24 часов и период твердения с развитием прочности примерно через 1 день после смешивания с водой.

Пока материал находится в текучем состоянии, изменение объема обычно не вызывает никаких технических проблем. В стадии твердения (ранняя гидратация), в результате которого полужидкая пластичная масса превращается в твердое тело, возникают напряжения при изменении формы материала или при контакте с неусадочным материалом. Если это напряжение превышает максимальную прочность на разрыв, то образуются трещины и материал теряет прочность.

Рис. 2. Серия приборов от «Шляйбингер» для измерения усадки

В зависимости от исследуемой области – в процессе твердения при ранней гидратации или в камневидном состоянии – соответствующий метод измерения должен быть выбран. Компания «Шляйбингер» предлагает подходящие устройства для каждой из перечисленных областей и измерительных задач (рис. 2):

• а) конус для измерения усадки растворов и бетона сразу после замешивания с водой на основе лазера;
• б) система на основе лазера для измерения усадки тонких слоев, например, шпаклевки, замазки, штукатурки и т.д. сразу после замешивания с водой;
• в) прибор для измерения усадки и изгибания, например, бесшовных полов (ЕН 13892-9:2018);
• г) прибор для измерения усадки растворов и бетона;
• д) прибор для определения деформации образцов с поперечным сечением размерами до 75х75 мм и высотой до 500 мм, например, для определения реакционной способности заполнителей со щелочами цемента;
• е) кольцо для измерения ограниченной усадки, определения времени образования трещин и индуцированного предела прочности бетона в соответствии с ASTM C1581.

Измерение морозоустойчивости

Одной из важных характеристик строительных материалов является их морозостойкость. Именно она характеризирует способность материала сохранять структуру и свойства при многократном изменении температуры окружающей среды. При больших колебаниях температуры и воздействия мороза материалы меняют вид, происходит изменение массы и прочности. Анализируя эти характеристики, можно сделать вывод о морозостойкости материалов.

Испытания морозостойкости проводят на образцах установленной формы и размеров. Перед испытанием образцы насыщают водой и затем их замораживают в холодильной камере. После многократного цикла замораживания-оттаивания образцов определяется их морозостойкость.

Рис. 3. Холодильные камеры от «Шляйбингер»: а) Slabtester, б) CDF-камера (Capillary suction, De-icing agent and Freeze-thaw test) и в) прибор для определения морозного пучения грунта в соответствии с методом успытаний по Швейцарскому стандарту SN 670 321а

Компания «Шляйбингер» предлагает две различные холодильные камеры для автоматической реализации теста в соответствии с различными нормами, например
CEN/TS 12390-9 (рис. 3а, б):

• Slabtester (Слабтестер) для испытания морозостойкости бетона, кирпича, камня, заполнителя или плиточного клея (также ГОСТ 10060-2012, метод базовый первый);

• CDF-камера (Capillary suction, De-icing agent and Freeze-thaw test) для измерения морозостойкости бетона с поверхностным насыщением в воде или растворе хлористого натрия (РИЛЕМ TK 117, TK 176).

Число циклов и температуры для замораживания и оттаивания могут быть свободно запрограммированы. Замораживание, оттаивание и наводнение камеры происходят автоматически. Необходимость вынимания образцов для размораживания отпадает.

Для измерения морозного пучения грунта или различных строительных материалов, в частности, широко применяемых в дорожном строительстве, можно использовать прибор, который был конструирован для измерений в соответствии со швейцарским стандартом SN670 321а (рис. 3в).

Дальнейшие измерения и приборы

Введение минеральных добавок в бетон может оказать благоприятное влияние на многие свойства бетона, такие как реологические свойства, степень гидратации, прочность и проницаемость затвердевшего бетона, сопротивление трещинообразованию и т.д. Негативные влияния заполнителя способны привести к разрушению бетонной конструкции. Одно из этих негативных влияний – реакция щелочей цемента с кремнеземом (РЩК). Для того чтобы избежать преждевременного разрушения бетона, необходимо исследовать способность смеси на реакцию «щелочь – кремнезем». Компания «Шляйбингер» предлагает для исследования щелочно-кремнеземной реакции климатический шкаф AKR (РЩК) для ускоренного метода испытания бетонных призм при 60°C (РИЛЕМ TK 191-ARP: AAR-4) или при 38°C и повышенной влажности (рис. 4).

Рис. 4. Климатический шкаф AKR (РЩК) с контейнером для образцов и прибором для определения деформации усадки образцов с поперечным сечением размерами до 75х75 мм и высотой до 500 мм

Рис. 5. Ультразвуковой прибор Викасоник с измерительным контейнером, ванной для образцов после замораживания и оттаивания, термоэлемент, 2 пары ультразвуковых головок

Определение прочности бетона и образцов при испытании морозоустойчивости, а также контроль процесса гидратации цемента, гипса или подобных материалов проходит по ультразвуковому методу. Для этого наша компания предлагает ультразвуковой прибор Vikasonic (Викасоник) (рис. 5).

Другие испытательные приборы доступны по заказу. Посетите наш сайт. По возникающим вопросам свяжитесь с нами. Мы будем очень рады вам помочь!

Приборы фирмы «Шляйбингер», (Schleibinger Gerte Teubert u. Greim GmbH)
Gewerbestr, 4, D-84428 Buchbach, Germany
Тел.: +49 8086 947 31 10, Факс: +49 8086 947 31 14
e-mail: info@schleibinger.com
www.schleibinger.com