Визначення стійкості будівельних композитів при різних типах заморожування

Автор(и)

  • Олександр Миколайович Непомящий Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0002-0281-0598
  • Валерій Миколайович Вировий Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-8818-4112
  • Віталій Володимирович Шевченко Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури, Україна https://orcid.org/0009-0000-1814-7762
  • Марина Вікторівна Котикова Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури, Україна https://orcid.org/0009-0007-3856-6287
  • Дмитро Сергійович Тайчан Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-1603-323X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348938

Ключові слова:

морозостійкість цементних матеріалів, довговічність цементних матеріалів, коефіцієнт пошкодженості матеріалу, кліматичні фактори

Анотація

Об’єкт дослідження – процеси структурної деградації та зміни фізико-механічних властивостей цементного каменю, цементно-піщаних розчинів і бетонів під дією циклічного заморожування-відтавання за різних умов впливу. Проблема, що була розглянута в дослідженні, – недостатня відповідність традиційного оцінювання морозостійкості реальним умовам заморожування. Більшість конструкцій у природному середовищі зазнають однобічного або локального охолодження, а не всебічного.

Було проаналізовано будівельні композиційні матеріали: цементний камінь, розчини та бетони, як об’єкт дослідження. Ці матеріали найчастіше схильні до тривалого кліматичного впливу під час їх експлуатації.

Отримані результати експериментів дають підставу зробити висновок, що умови впливу від’ємних температур на вироби і конструкції грають істотну роль на їх здатність чинити опір морозному руйнуванню.

Порівняння різних умов  заморожування показало, що при локальному впливі зона з більшою вологістю руйнується інтенсивніше. Це свідчить, що традиційні методики оцінювання морозостійкості, які базуються лише на всебічному заморожуванні, не повністю відображають реальні умови експлуатації конструкцій.

Кількісно показано, що після 5 циклів заморожування-відтавання коефіцієнт пошкодженості при локальному впливі був на 30% вищим порівняно з всебічним.

Отримані результати показали необхідність розробки рекомендацій з оцінки морозостійкості будівельних матеріалів в залежності від умов експлуатації об’єктів для яких вони призначені. Врахування виявлених залежностей в діючих нормативних документах дасть змогу більш диференційовано назначати вимоги з морозостійкості матеріалів, що неминуче призведе до зниження матеріалоємності виробів при одночасному підвищенні рівня безпечного функціонування. В цьому полягає практичне значення виконаних досліджень.

Запропонований підхід дозволяє більш об’єктивно оцінювати морозостійкість будівельних матеріалів, що сприятиме підвищенню довговічності споруд та зниженню матеріалоємності виробів без втрати рівня їхньої надійності

Біографії авторів

Олександр Миколайович Непомящий, Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури

Кандидат технічних наук

Кафедра виробництва будівельних виробів та конструкцій

Валерій Миколайович Вировий, Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури

Доктор технічних наук, професор

Кафедра виробництва будівельних виробів та конструкцій

Віталій Володимирович Шевченко, Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури

Аспірант

Кафедра виробництва будівельних виробів та конструкцій

Марина Вікторівна Котикова, Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури

Асистент

Кафедра автомобільних доріг та аеродромів

Дмитро Сергійович Тайчан, Одеська Державна Академія Будівництва та Архітектури

Аспірант

Кафедра виробництва будівельних виробів та конструкцій

Посилання

  1. Vyrovoy, V. N., Dorofeev, V. S., Suhanov, V. G. (2010). Kompozicionnye stroitelnye materialy i konstrukcii: struktura, samoorganizaciya, svoystva. Odessa: TES.
  2. Jodidio, P. (2018). Contemporary Concrete Buildings. Köln: Taschen, 632.
  3. Wang, R., Hu, Z., Li, Y., Wang, K., Zhang, H. (2022). Review on the deterioration and approaches to enhance the durability of concrete in the freeze–thaw environment. Construction and Building Materials, 321, 126371. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126371
  4. Nikolaevich, N. A., Nikolaevich, V. V., Aleksaedrovich, C. A. (2021). Frost resistance of cement-sand and concrete beams during unilateral freezing. Croatian Regional Development Journal, 2 (1), 64–74. https://doi.org/10.2478/crdj-2021-0009
  5. Dvorkin, L. (2019). Design estimation of concrete frost resistance. Construction and Building Materials, 211, 779–784. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.108
  6. Yuan, J., Du, Z., Wu, Y., Xiao, F. (2019). Freezing-thawing resistance evaluations of concrete pavements with deicing salts based on various surfaces and air void parameters. Construction and Building Materials, 204, 317–326. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.149
  7. Koh, Y., Kamada, E. (1973). The influence of pore structure of concrete made with absorptive aggregates on the frost durability of concrete. Proceedings of the RILEM/IUPAC International Symposium, 'Pore Structure and Properties of Materials. Prague.
  8. Torrent, R. J., Neves, R. D., Imamoto, K. (2021). Concrete Permeability and Durability Performance. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429505652
  9. Plugin, A., Miroshnichenko, S., Kalinin, O., Liakhu, L., Hanzhela, S. (2021). The crack resistance of reinforced-concrete sleepers’ with elastic rail fastening systems without base-plate. Experimental research. Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 192, 11–23. https://doi.org/10.18664/1994-7852.192.2021.223738
  10. Litvinenko, A. S. (2006). Issledovanie ciklichnosti pogodno-klimaticheskih usloviy Ukrainy v svyazi s prognozirovaniem vliyaniya opasnyh prirodnyh yavleniy na sostoyanie avtomobilnyh dorog. Dorohy i mosty, 5, 74–90.
  11. Dobshits, L. M. (2023). Physical and mathematical modeling of frost resistance for cement concretes. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, 19 (3), 313–321. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-3-313-321
  12. Liu, K., Yan, J., Hu, Q., Sun, Y., Zou, C. (2016). Effects of parent concrete and mixing method on the resistance to freezing and thawing of air-entrained recycled aggregate concrete. Construction and Building Materials, 106, 264–273. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.074
  13. Cortez, E. R., Durning, T. A., Jeknavorian, A. A., Korhonen, C. J. (1997). Antifreeze admixtures for concrete. Washington, DC: U.S. Department of Transportation. Available at: https://www.researchgate.net/publication/277858102_Antifreeze_Admixtures_for_Concrete
  14. Moore, M. R., Mughal, M. S., Papageorgiou, D. T. (2017). Ice formation within a thin film flowing over a flat plate. Journal of Fluid Mechanics, 817, 455–489. https://doi.org/10.1017/jfm.2017.100
  15. Powers, T. C. (1945). A Working Hypothesis for Further Studies of Frost Resistance of Concrete. ACI Journal Proceedings, 41 (1). https://doi.org/10.14359/8684
  16. Powers, T. C., Helmuth, R. A. (1953). Theory of volume changes in hardened Portland cement paste during freezing. Portland Cement Association.
  17. Beton według normy PN–EN 206–1 – komentarz. Krakow. Available at: https://ru.scribd.com/document/349401678/Beton-wg-PN-EN-206-1-pdf
  18. Vyrovoy, V., Sukhanov, V. (2019). Structural dynamic of building composites. Mechanics And Mathematical Methods, 1 (2), 27–35. https://doi.org/10.31650/2618-0650-2019-1-2-27-35
  19. Shtark, I., Viht, B. (2004). Dolgovechnost betona. Kyiv: Oranta, 295.
  20. DSTU B V.2.7-176:2008. Budivelni materialy. Sumishi betonni ta beton. Kyiv.
  21. DSTU EN 206:2022. Beton. Spetsyfikatsiya, produktyvnist, vyrobnytstvo ta vidpovidnist (EN 206:2013+A2:2021, IDT). Kyiv.
  22. DSTU B V.2.7-126:2011. Budivelni materialy. Sumishi budivelni sukhi modyfikovani. Zahalni tekhnichni umovy. Kyiv.
  23. DSTU B EN 197-1:2015. Tsement. Chastyna 1. Sklad, tekhnichni umovy ta kryteriyi vidpovidnosti dlia zvychainykh tsementiv (EN 197-1:2011, IDT). Kyiv.
  24. DSTU B V.2.7-187:2009. Budivelni materialy. Tsementy. Metody vyznachennia mitsnosti na zghyn i stysk. Kyiv.
  25. DSTU EN 12390-3:2024. Vyprobuvannia betonu. Chastyna 3. Mitsnist zrazkiv na stysk (EN 12390-3:2019, IDT). Kyiv.
  26. DSTU EN 12390-5:2025. Vyprobuvannia betonu. Chastyna 5. Mitsnist zrazkiv na roztiah za zghynu (EN 12390-5:2019, IDT). Kyiv.
  27. DSTU EN 12390-6:2025. Vyprobuvannia betonu. Chastyna 6. Mitsnist zrazkiv na roztiah za rozkoliuvannia (EN 12390-6:2009, IDT). Kyiv.
  28. DSTU B V.2.7-170:2008. Budivelni materialy. Betony. Metody vyznachennia serednoi hustyny, volohosti, vodopohlynannia, porystosti i vodonepronyknosti. Kyiv.
  29. DSTU EN 12504-4:2022. Vyprobuvannia betonu v konstruktsiyakh. Chastyna 4. Vyznachennia shvydkosti ultrazvukovoho impulsu (EN 12504-4:2021, IDT). Kyiv.
  30. Nepomnyashchy, A. N., Vyrovoy, V. N. (2016). Analysis of methods quantifying damage of material construction. Visnyk Odeskoi derzhavnoi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury, 63, 174–178. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vodaba_2016_63_31
Визначення стійкості будівельних композитів при різних типах заморожування

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-31

Як цитувати

Непомящий, О. М., Вировий, В. М., Шевченко, В. В., Котикова, М. В., & Тайчан, Д. С. (2025). Визначення стійкості будівельних композитів при різних типах заморожування. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (138), 35–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348938

Номер

Том 6 № 12 (138) (2025): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Oleksandr Nepomiashchiy, Valeriy Vyrovoy, Vitalii Shevchenko, Marina Kotikova, Dmytro Taichan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.