Испытания бетона на истираемость и как повысить его износостойкость

Истертые тысячами ног ступени выглядят по-настоящему привлекательно, когда речь идет о старинной лестнице в старинном здании, которое признано памятником архитектуры. Вполне приемлемо и даже романтично они смотрятся в подъезде исторического дома, особенно, если вы в нем не живете, а лишь заглянули на фотосессию. Во всех остальных случаях, такие ступени говорят скорее о необходимости срочного осмотра всей конструкции и ее последующего ремонта. А еще о том, возможно, что использованная для их заливки марка бетона не соответствовала проекту. Узнать точную причину повреждений можно с помощью испытания бетона на истираемость. Вот только проводить его лучше до начала строительных работ, чтобы увеличить срок использования конструкции и ее устойчивость к нагрузкам. Конечно, это лишит здание некоего шарма времени, за то значительно повысит срок его эксплуатации и безопасность.

1. Что такое истираемость бетона и что на нее влияет
2. Марки бетона по истираемости
3. Методы испытания бетона на истираемость
4. Как повысить износостойкость бетона

Что такое истираемость бетона и что на нее влияет

Спасибо природе за электромагнитные силы притяжения и отталкивания, которые действуют между атомами и молекулами поверхности тел, а также за все шероховатости, которые на этих поверхностях существуют. Ведь без трения, которое возникает в результате этого взаимодейсвтия, этот мир не приходил бы в движение. Хотя есть у него и темная сторона, ведь трение истирает любые материалы, к которым прилагается его сила.

Вот и истираемость бетона – это свойство, которое проявляет уже конкретный материал, изменяясь в объеме и массе, под воздействием истирающих усилий.

Хорошая новость состоит в том, что истираемость зависит от твердости материала: чем выше твердость, тем меньше истираемость. А твердость можно контролировать и повышать это качество там, где бетон подвергается самым интенсивным нагрузкам: на тротуарах, дорогах, лестницах и промышленных полах. Именно поэтому истираемость также является важным показателем срока службы бетонного покрытия или конструкции. Чем выше показатель истираемости, тем больше бетонный строительный элемент будет оставаться в хорошем состоянии.

Степень стойкости к нагрузкам определяется маркой и классом бетона, интенсивностью и характером нагрузок, которые могут быть как динамическими, так и статическими. На истираемость также влияют ряд факторов:

• состав бетонной смеси, особенно марка по прочности и водонепроницаемости;
• пропорции бетонной смеси в части вяжущего элемента, воды и наполнителей;
• тип и размер наполнителя, который может кратно увеличивать долговечность бетона;
• соблюдение технологии при заливке;
• условия эксплуатации, особенно под воздействием агрессивных факторов, как то постоянное механическое воздействие, эрозии, коррозии, вибрации, движение почв.

Марки бетона по истираемости

Согласно ГОСТ 25192-2012, бетоны классифицируются по следующим важным показателям:

• основное назначение;
• стойкость к видам коррозии;
• вид вяжущего;
• вид заполнителей;
• структура;
• условия твердения;
• прочность;
• темп набора прочности;
• средняя плотность;
• морозостойкость;
• водонепроницаемость;
• истираемость.

Все эти показатели так или иначе характеризуют качество и устойчивость материала к эксплуатационным нагрузкам. Каждый показатель обозначается определенной латинской литерой. Например, В – для прочности бетона, D – для плотности бетона, F – для его морозостойкости, W означает водонепроничаемость и т.д. Показатель по истираемости показывает литера G. А следующая за ней цифра определяет стойкой к нагрузкам в виде трения.

По истираемости бетоны подразделяют на:

• бетоны низкой истираемости (марка по истираемости G1), потеря массы которых составляет 0,7 г/см2. Такие бетоны подходят для условий сильной загруженности: плиты дорог и тротуаров на магистральных трассах и улицах, аэродромные покрытия, плиты перекрытий с повышенной нагрузкой от ходьбы;
• бетоны средней истираемости (марка по истираемости G2), потеря массы которых составляет 0,8 г/см2. Они применяются для элементов лестниц общественных зданий, покрытия подземных переходов и т.п.);
• бетоны высокой истираемости (марка по истираемости G3), потеря массы которых составляет 0,9 г/см2. Бетоны с такой маркой более всего распространён в частном строительстве, а также подходит для устройства дорог и тротуаров в жилом секторе, с низкой транспортной нагрузкой и лестниц жилых домов.

Методы испытания бетона на истираемость

Согласно ГОСТ 13087-2018, проверить марку бетона по истираемости можно всего двумя способами:

• на специальном барабане;
• на абразивных кругах.

Для проведения испытаний в лабораторных условиях готовят контрольные образцы из бетонной смеси и доводят их до проектного возраста в 28 суток. Из затвердевших образцов выпиливают керны с ребром 10 мм или цилиндры с диаметром 70 мм, по три штуки на каждую испытуемую серию.

При испытаниях на барабане используется специальный полый герметичный цилиндр диаметром в 312 мм с двумя патрубками, один из которых для подачи воды, а другой имеет фильтр-сетку. Внутри барабана расположен вращающийся вал в 39-41 мм, на который насажена крыльчатка с лопастями. По ходу эксперимента:

1. Внутрь загружают образцы из одной серии.
2. Подают воду, добавляют абразив и включают привод.
3. Цикл длится три часа при скорости 1000-1150 оборотов в минуту.
4. После каждого цикла промывают барабан и заменяют абразив.
5. Проводят 10 циклов. По итогу определяют показатель истираемости.

При испытаниях на абразивных кругах, которые внешне похожи на точильные камни. Отличаются по размеру от точильного зерна. Истираемость в таком случае определяется по потере массы. Величина исчисляется в граммах на сантиметр квадратный. Круги изготавливают из чугуна, на который при испытании подается абразивный материал. С помощью которого удаляются частицы бетона с поверхности пробы. По ходу эксперимента:

1. Образец закрепляют на диске, который вращается со скоростью 60 оборотов в минуту.
2. Устанавливается нагрузка в 250, 500 или 1000 граммов.
3. Абразивный круг прижимают к образцу и стачивают его.
4. Через каждые 30 метров пути истирания, круг останавливают, чтобы удалить истертый бетон и заменяют абразив.
5. Проводят 4 цикла для каждого образца, причем после каждого цикла образец вынимают из гнезда и переворачивают 90° в горизонтальной плоскости.
6. Затем рассчитывают масса потерь, т.е. вес частиц, стертых с образца. Устанавливают марка бетона по истираемости.

Как повысить износостойкость бетона

В тех случаях, когда истираемость бетона необходимо снизить, существует несколько способов повысить его износостойкость:

1. Увеличение прочности бетона за счет применения высокомарочных цементов, подбора оптимального состава, уменьшения пористости.
2. Шлифовка и полировка верхнего слоя бетонного изделия или конструкции.
3. Применение специальных полиуретановых пропиток, которые способны проникать внутрь изделия до 4 мм и улучшать такие свойства материала, как ударная прочность, износостойкость, химическая устойчивость к кислотным и щелочным воздействиям окружающей среды.
4. Использование высокопрочных топингов в качестве главных наполнителей бетонной смеси, а именно кварца, металлической стружки и корунда. Они отличаются высокой износоустойчивостью, благодаря чему не только улучшают удобоукладываемость, но также другие характеристики материала.