vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2023-3(38)-128-142VDKWWYvestnikcstroy-338Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯBUILDING MATERIALS AND PRODUCTSАнализ методов определения морозостойкости бетонаAnalysis of test methods for frost resistance of concreteРозентальН. К.RozentalN. K.

Николай Константинович Розенталь, д-р техн. наук, профессор кафедры «Строительные сооружения, конструкции и материалы»

Nikolai K. Rosental, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Buildings, Structures, and Materials

ЧехнийГ. В.ChekhniiG. V.

Галина Васильевна Чехний, канд. техн. наук, заведующий сектором коррозии бетона лаборатории коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций

e-mail: chehniy@mail.ruтел.: +7 (499) 174-76-97

Galina V. Chekhii, Cand. Sci. (Engineering), Head of Concrete Corrosion Section, Laboratory of Corrosion and Durability of Concrete and Reinforced Concrete Structures

e-mail: chehniy@mail.rutel.: +7 (499) 174-76-97

chehniy@mail.ruАО «НИЦ «Строительство»РоссияJSC Research Center of ConstructionRussian FederationНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of ConstructionRussian Federation202329092023383128142Copyright © Розенталь Н.К., Чехний Г.В., 20232023Розенталь Н.К., Чехний Г.В.Rozental N.K., Chekhnii G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/338Введение

Введение. Проблема морозостойкости бетона является одной из сложнейших в бетоноведении. Особое место здесь занимает вопрос о методах испытаний бетона на морозостойкость. Для повышения надежности результатов существующие стандартные методы требуют более детальной регламентации процесса испытаний.

Цель работы – анализ нормативных методов испытаний бетона на морозостойкость с целью подготовки предложений по совершенствованию стандартов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Материалом для рассмотрения и анализа явились отечественные и зарубежные стандарты и публикации о методах испытаний бетона на морозостойкость.

Результаты

Результаты. Выполнен анализ методов испытаний бетона на морозостойкость, включенных в отечественные и некоторые зарубежные стандарты. Показано, что для повышения качества определения морозостойкости бетона необходим контроль температуры при замораживании и оттаивании, гарантирующий оценку температуры в бетоне испытываемых образцов; контроль температуры воздушной среды в морозильной камере следует признать недостаточным. Следует продолжить проверку критериев состояния бетонных образцов в процессе и после циклического замораживания и оттаивания. Необходимо продолжить натурные испытания бетона в суровых климатических условиях с учетом реальных условий замораживания и оттаивания бетона в конструкциях, сопоставляя результаты лабораторных и натурных исследований, в том числе образцов-спутников.

Выводы

Выводы. По результатам анализа сделаны выводы о необходимости продолжить исследования по уточнению методики испытаний и критериев оценки состояния бетонных образцов после циклов замораживания и оттаивания, целесообразно воссоздать приборы для определения динамического модуля упругости образцов в процессе испытания замораживанием и оттаиванием, возобновить длительные натурные испытания бетонов в суровых климатических условиях, разработать пособие по созданию морозостойких бетонов с учетом современного уровня технологии бетона. Устранение существующих недостатков методики позволит повысить надежность результатов испытаний.

Introduction

Introduction. Frost resistance of concrete is one of the most challenging problems in concrete studies. Particularly important is the issue of methods of testing concrete for frost resistance. The existing standard methods require more detailed regulation of the test process in order to improve the reliability of the results.

Aim

Aim. To analyze the regulatory procedures of testing concrete for frost resistance with a view to make suggestions for improving standards.

Materials and methods

Materials and methods. The analysis involved Russian and foreign standards and publications on methods of testing concrete for frost resistance.

Results

Results. The authors analyzed the methods of testing concrete for frost resistance, included in Russian and some foreign standards. The quality of determining the frost resistance of concrete can be improved by controlling the temperature while freezing and thawing, in particular, by assessing the temperature in the concrete of the test samples. Controlling the air temperature in the freezer should be recognized as insufficient. The criteria for the state of concrete samples during and after cyclic freezing and thawing should be further verified. It is necessary to continue full-scale testing of concrete under severe climatic conditions, taking into account the real conditions of freezing and thawing of concrete in structures, and comparing the results of laboratory and full-scale tests, including satellite samples.

Conclusion

Conclusion. The analysis revealed the necessity to continue the research on clarifying the test methodology and criteria for assessing the state of concrete samples after freezing and thawing cycles. It is advisable to recreate devices for determining the dynamic modulus of elasticity of samples in freeze-thaw testing, to resume long-term full-scale tests of concrete under severe climatic conditions, and to develop a manual for creating frost-resistant concrete, taking into account the current level of concrete technology. Elimination of the existing drawbacks of the methodology will improve the reliability of test results.

морозостойкость бетонаметоды определения морозостойкостикритерии оценки результатов испытанийлабораторные исследованиянатурные исследованияfrost resistance of concretetest methods for frost resistancetest criterialaboratory testsfull-scale testsReferences<i>Москвин В.М., Капкин М.М., Савицкий А.Н., Ярмаковский В.Н.</i> Бетоны для строительства в суровых климатических условиях. Ленинград: Стройиздат; 1973.<i>Moskvin V.M., Kapkin M.M., Savitsky A.N., Yarmakovsky V.N.</i> Concretes for construction in harsh climatic conditions. Leningrad: Stroyizdat Publ.; 1973. (In Russian).<i>Кунцевич О.В.</i> Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Ленинград: Стройиздат; 1983.<i>Kuntsevich O.V.</i> Concretes of high frost resistance for structures of the Far North. Leningrad: Stroyizdat Publ.; 1983. (In Russian).<i>Подвальный А.М.</i> Об испытании бетона на морозостойкость. Бетон и железобетон. 1996;(4):26–29.<i>Basalny A.M.</i> On testing concrete for frost resistance. Beton i zhelezobeton. 1996;(4):26–29. (In Russian).<i>Нерубенко С.Л., Гвоздев В.А.</i> О совершенствовании методов и испытаний бетона на морозостойкость. Бетон и железобетон. 1998;(5):21–23.<i>Nerubenko S.L., Gvozdev V.A.</i> On the improvement of methods and tests of concrete for frost resistance. Beton i zhelezobeton. 1998;(5):21–23. (In Russian).<i>Кунцевич О.В., Жуков Ю.А.</i> Применение добавки ГКЖ-94 на строительстве Красноярской ГЭС. В: Применение железобетонных конструкций транспортных сооружений в суровых климатических условиях. Москва; 1974, с. 101–105.<i>Kuntsevich O.V., Zhukov Yu.A.</i> Application of the additive GKZH-94 on the construction of the Krasnoyarsk HPP. In: Application of reinforced concrete structures of transport structures in harsh climatic conditions. Moscow; 1974, pp. 101–105. (In Russian).<i>Pigeon M., Lemaire F.</i> Etude des propriétés fondamentales de bétons courants soumis à de longs cycles de gel-dégel. Canadian Journel of Civil Engineering. 1980;7(3):407–420. https://doi.org/10.1139/l80-050<i>Pigeon M., Lemaire F.</i> Etude des propriétés fondamentales de bétons courants soumis à de longs cycles de gel-dégel. Canadian Journel of Civil Engineering. 1980;7(3):407–420. https://doi.org/10.1139/l80-050<i>Pigeon M., Regourd M.</i> The effects of freeze-thaw-cycles on the microstructure of hydration products. Durability of Building Materials. 1986;4(1):1–19.<i>Pigeon M., Regourd M.</i> The effects of freeze-thaw-cycles on the microstructure of hydration products. Durability of Building Materials. 1986;4(1):1–19.<i>Зикеев Л.Н., Леонович С.Н.</i> Неразрушающие методы контроля морозостойкости центрифугированного бетона. В: Коррозия бетона и арматуры в агрессивных средах. Москва: НИИЖБ; 1990, с. 69–77.<i>Zikeev L.N., Leonovich S.N.</i> Non–destructive methods of frost resistance control of centrifuged concrete. In: Corrosion of concrete and reinforcement in aggressive environments. Мoscow: NIIZHB Gosstroy of the USSR; 1990, pp. 69–77. (In Russian).<i>Hashold M.T.</i> Air void structure and frost resistance: a challenge to Powers´spacing factor. Materials and Structures. 2014;47(5):911–923. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0102-9<i>Hashold M.T.</i> Air void structure and frost resistance: a challenge to Powers´spacing factor. Materials and Structures. 2014;47(5):911–923. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0102-9<i>Шейнфельд А.В.</i> Научные основы модифицирования бетонов комплексными органоминеральными добавками на основе техногенных пуццоланов и поверхностно-активных веществ [диссертация]. Москва; 2015.<i>Sheinfeld A.V</i>. Scientific bases of concrete modification with complex organomineral additives based on technogenic pozzolans and surfactants [dissertation]. Moscow; 2015. (In Russian).<i>Setzer V.J., Fagerlund G., Janssen D.J.</i> CDF-Test method for the freeze-thaw resistance of concrete-tests with sodium chloride solution (CDF). Materials and Structures. 1996;29(9):523–528. https://doi.org/10.1007/bf02485951<i>Setzer V.J., Fagerlund G., Janssen D.J.</i> CDF-Test method for the freeze-thaw resistance of concrete-tests with sodium chloride solution (CDF). Materials and Structures. 1996;29(9):523–528. https://doi.org/10.1007/bf02485951<i>Степанова В.Ф., Чехний Г.В., Паршина И.М., Орехов С.А</i>. Исследование морозостойкости бетона с целью корректировки стандарта ГОСТ 10060-2012. Вестник НИЦ «Строительство». 2021; 30(3):78–87. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2021-3(30)-78-87<i>Stepanova V.F., Chehniy G.V., Parshina I.M., Orehov S.A.</i> Study of frost resistance of concrete in order to adjust the standard GOST 10060-2012. Vestnik NIC Stroitel’stvo = Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2021;30(3):78–87. (In Russian). https://doi.org/10.37538/2224-9494-2021-3(30)-78-87Исследования по выявлению оптимальной продолжительности циклов замораживания-оттаивания бетонных образцов, как наиболее достоверно отражающие реальные условия эксплуатации бетон конструкций гражданских, промышленных, транспортных и гидротехнических сооружений. Отчет по научно-исследовательской работе. Москва; 2020.Studies on the identification of the optimal duration of freezing-thawing cycles of concrete samples as the most reliably reflecting the real operating conditions of concrete structures of civil, industrial, transport and hydraulic structures. Report on research work. Moscow; 2020. (In Russian).<i>Степанова В.Ф., Чехний Г.В., Паршина И.М., Орехов С.А., Круглов А.И.</i> Исследование морозостойкости/морозосолестойкости высокопрочного бетона класса В60-В100. Вестник НИЦ «Строительство». 2022;33(2):183–193. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2022-2(33)-183-193<i>Stepanova V.F., Chehniy G.V., Parshina I.M., Orekhov S.A., Kruglov A.I.</i> Study into the freeze-thaw/frost-salt resistance of high-strength B60–B100 concrete. Vestnik NIC Stroitel’stvo = Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2022;33(2):183–193. (In Russian). https://doi.org/10.37538/2224-9494-2022-2(33)-183-193<i>Степанова В.Ф., Розенталь Н.К., Чехний Г.В., Паршина И.М., Орехов С.А., Джейранов С.Э.</i> Исследование морозостойкости бетона с целью уточнения методов определения его морозостойкости/морозосолестойкости. Вестник НИЦ «Строительство». 2020;24(1):108–117.<i>Stepanova V.F., Rosental N.K., Chehniy G.V., Parshina I.M., Orehov S.A., Jeyranov S.E</i>. Study of frost resistance of concrete in order to clarify the methods for determining its frost / frost resistance. Vestnik NIC Stroitel’stvo = Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2020;24(1):108–117. (In Russian).<i>Фаликман В.Р., Степанова В.Ф., Чехний Г.В</i>. О нормировании морозостойкости бетона в зарубежной и отечественной практике. Бетон и железобетон. 2021;603(1):8–15.<i>Falikman V. R., Stepanova V.F., Chehniy G.V.</i> On codification of concrete frost resistance in foreign and domestic practice. Beton i zhelezobeton = Concrete and Reinforced Concrete. 2021;603(1):8–15. (In Russian).<i>Palecki S.</i> Data of CIF test with high performance concrete. Duisburg – Еssen: IBPM University.<i>Palecki S.</i> Data of CIF test with high performance concrete. Duisburg – Еssen: IBPM University.ZTV-W LD 215 (Zusätzliche Technische Vertragbedingungen des Wasserbaus – Leistungsbereic h 215), Neubau von Wasserbauwerken, 2005.ZTV-W LD 215 (Zusätzliche Technische Vertragbedingungen des Wasserbaus – Leistungsbereic h 215),Japanese Standards Association (JSA). JIS A 6204. Chemical admixtures for concrete. JSA; 2011.Neubau von Wasserbauwerken, 2005.<i>Лукьянов В.С., Денисов И.И.</i> Защита бетонных опор мостов от температурных трещин. Москва: Трансжелдориздат; 1959.Japanese Standards Association (JSA). JIS A 6204. Chemical admixtures for concrete. JSA; 2011.<i>Еремеев Г.Г.</i> Термоупругие напряжения в бетонах при испытаниях на морозостойкость. Бетон и железобетон. 1960;(9):393–395.<i>Lukyanov V.S., Denisov I.I.</i> Protection of concrete bridge supports from temperature cracks. Moscow: Transzheldorizdat Publ.; 1959. (In Russian).<i>Чернышов Е.М</i>. Морозная деструкция бетонов. Часть 1. Механизм, критериальные условия управления. Строительные материалы. 2017;(9):40–46.<i>Yeremeev G.G.</i> Thermoelastic stresses in concrete during frost resistance tests. Beton i zhelezobeton. 1960;(9):393–395. (In Russian).<i>Усачев И.Н., Розенталь Н.К.</i> Строительные материалы для морских энергетических сооружений Крайнего Севера. Гидротехническое строительство. 2009;(7):13–21.<i>Chernyshov E.M.</i> Frost destruction of concrete. Part 1. Mechanism, criteria conditions of management. Stroitel’nye materialy = Construction Materials. 2017;(9):40–46. (In Russian).<i>Розенталь Н.К., Усачев И.Н., Галашов А.В.</i> Долговечность железобетонных конструкций Кислогубской ПЭС в Арктике. Технологии бетона. 2014;(1):22–26.<i>Usachev I.N., Rosenthal N.K.</i> Building materials for marine power structures of the Far North. Gidrotekhnicheskoe Stroitel’stvo. 2009;(7):13–21. (In Russian).<i>Шестоперов С.В.</i> Долговечность бетона транспортных сооружений. Москва: Транспорт; 1966.<i>Rosenthal N.K., Usachev I.N., Galashov A.V.</i> Durability of reinforced concrete structures of the Kislogubskaya PES in the Arctic. Tekhnologii betona. 2014;(1):22–26. (In Russian).<i>Батраков В.Г.</i> Повышение долговечности бетона добавками кремнийорганических полимеров. Москва: Стройиздат; 1967.<i>Shestoperov S.V.</i> Durability of concrete transport structures. Moscow: Transport Publ.; 1966. (In Russian).<i>Актуганов И.З</i>. Методика оценки влияния климатических температурно-влажностных воздействий на эксплуатационную надежность и долговечность бетона строительных конструкций. Новосибирск: Изд-во СТУПСа; 2005.<i>Batrakov V.G.</i> Increasing the durability of concrete with additives of organosilicon polymers. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1967. (In Russian).<i>Aktuganov I.Z.</i> Methodology for assessing the influence of climatic temperature and humidity influences on the operational reliability and durability of concrete building structures. Novosibirsk: STOOPs Publishing house; 2005. (In Russian).<i>Aktuganov I.Z.</i> Methodology for assessing the influence of climatic temperature and humidity influences on the operational reliability and durability of concrete building structures. Novosibirsk: STOOPs Publishing house; 2005. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.