зависимость морозостойкости бетона от морозостойкости щебня
09.10.2022 20.10.2022
ПРИМЕР
УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА
1 Исходные данные. Испытывают бетон следующего состава, кг/м3: цемент — 400, песок —
691, щебень — 1089, вода — 172. Для изготовления бетона использованы следующие
материалы: цемент Воскресенского завода ПЦ-400, γ = 3,1 т/м3;
щебень гранитный месторождения «Кузнечное», М1400, фракции 5 — 25 мм; песок
тучковский, Мкр = 2,0. Изготовлено 6 образцов-кубов бетона размером
100 ´ 100 ´ 100 мм. Бетон подвергнут
тепловлажностной обработке.
Удельная контракция цемента
в возрасте 28 сут согласно приложению А составила 0,037 см3/г
или 0,037 л/кг. Суммарное водопоглощение заполнителей согласно 5. 7
принято равным 1 % их массы.
2 Требуется определить
морозостойкость бетона в проектном возрасте 28 сут.
3 Образцы подвергают
водонасыщению по ГОСТ
10060.
4 Определяют показатели
морозостойкости.
1 Для расчета капиллярно-открытой
пористости по формуле ( 1а) принимаем: Wi = 172 — 1780 × 0,01 = 154,2 л; объем
открытых пор заполнителей V =
0.
2 Вычисляют капиллярно-открытую
пористость бетона в возрасте 28 сут по формуле ( 1а)
3 Определяют прочность
бетона на сжатие после его водонасыщения по ГОСТ
10060. 0 и однократного замораживания в контрольных R к i и основных R o i образцах, МПа:
R к1 = 28,3; R к2 = 30,7; R к3 = 32,5;
R o1 =
49,2; Ro2 = 45,1; Ro3 = 48,1.
4 Вычисляют средние арифметические
значения пределов прочности бетона в контрольных и основных образцах:
5 Вычисляют значение
коэффициента повышения прочности бетона при однократном замораживании по
формуле ( 3)
6 Из таблицы Б. 1 для
П i = 7,8 % методом интерполяции находят: М m ах = 320, М min = 223, Km ах = 1,59, Kmin = 1,11 и с учетом Ki = 1,46 рассчитывают морозостойкость испытываемого бетона по формуле ( 4)
7 Для окончательного
представления результата ускоренного определения морозостойкости вычисляют:
— значения средних квадратических
отклонений результатов испытаний на прочность контрольных и основных образцов
бетона по формулам ( 7) и ( 8):
— значение относительной погрешности определения морозостойкости бетона
по формуле ( 6)
8 Окончательно
морозостойкость бетона равна
М =
249(1 — 0,09) = 227 циклов.
Увеличение морозостойкости бетонаПравить
Введение в состав бетона воздухововлекающих добавок способствует:
— вовлечению воздуха в виде условно-замкнутых пор, рассекающих каналы капиллярной пористости;
— снижению величины капиллярного подсоса бетона и его водопоглощения;
— проявлению эффекта гидрофобизации стенок капилляров и других дефектов структуры цементного камня и бетона в целом.
Повышение плотности структурыПравить
Горчаков Г. установил, что морозостойкость бетона обратно пропорциональна его капиллярной пористости, и экспериментально доказал зависимость морозостойкости от величин степени гидратации цемента и В/Ц.
Модификация состава цементного камняПравить
Влияние минералогического состава цемента на морозостойкость бетона исследовали Горчаков Г. и Шестоперов С.
Гидрофобизация бетонаПравить
Введение гидрофобизирующих добавок позволяет максимально долго сохранять поровую структуру бетона незаполненной водой.
Как повысить морозостойкость бетона?
Известно несколько способом повышения морозостойкости бетона. В их основе лежит то, что устойчивость материала к воздействию низких температур определяется количеством и величиной пор, а также исходным качеством и составом цементной основы.
Уменьшение макропористости. Самый простой и доступный способ повышения уровня морозоустойчивости. Использование спецдобавок и создание особых условий для быстрого отвердевания цементного раствора минимизирует потребность продукта в воде. Результатом этого становится уменьшение пористости.
Уменьшение количества воды в исходном растворе. Чтобы уменьшить потребность начального раствора в воде, в него добавляются специальные заполнители.
Поздняя заморозка. Если заморозить бетон в позднем возрасте, это сократит его пористость.
Гидроизоляция. С помощью специальной обмазки, окраски или пропитки на поверхности монолита создается защитная пленка, препятствующая проникновению в него атмосферной влаги.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте
использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ
310. 3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания
и равномерности изменения объема.
ГОСТ
5582-75 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие
и жаропрочные. Марки.
ГОСТ
8269-87 Щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия для
строительных работ. Методы испытания.
ГОСТ
9871-75 Термометры стеклянные ртутные, электроконтактные и терморегуляторы. Технические условия.
ГОСТ
10060. 0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.
ГОСТ
10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
ГОСТ 10181. 4-81
Смеси бетонные. Методы определения расслаиваемости.
ГОСТ 23732-79
Вода для бетонов и растворов. Технические условия.
ГОСТ
28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из
конструкций
КОНТРОЛЬ ЗА ПРОИЗВОДСТВОМ
Подбор составов бетонов
требуемой морозостойкости должен производиться заблаговременно на материалах,
которые намечено использовать при возведении сооружения или при изготовлении
конструкций и которые отвечают требованиям настоящих Указаний и соответствующих
нормативных документов.
Проверка морозостойкости
бетона должна быть произведена путем испытания по ГОСТ 10060-87 образцов
бетона, изготовленных в соответствии с подобранным составом и твердевших в
условиях, выбранных в соответствии с данными Указаниями и условиями
производства,
Повторные испытания
производственного бетона на морозостойкость следует производить не реже одного
раза в 6 месяцев, а также при изменении состава бетона, замене материалов или
изменении условий и сокращении сроков твердения.
Цементы и заполнители,
применяемые для приготовления бетонной смеси, должны иметь полные паспортные
данные. По запросу завода-изготовителя цемента должен быть установлен
минералогический состав используемого клинкера и его соответствие требованиям
настоящих Указаний.
По истечении
гарантийного срока хранения применяемых химических добавок необходимо проверить
их соответствие требованиям действующих на них технических условий или
стандартов.
Соответствие
морозостойкости бетона сооружений или конструкций проектной достигается
тщательным соблюдением требований по качеству используемых в бетоне материалов,
по составу бетона и точности дозирования составляющих, по подвижности и
воздухосодержанию бетонной смеси, по режиму твердения.
Выданный лабораторией
на БСУ рабочий состав бетона должен регулярно корректироваться с учетом
влажности заполнителей и содержания воды в рабочем растворе применяемых
химических добавок.
Контроль подвижности и
воздухосодержания бетонной смеси следует осуществлять на месте ее укладки не
реже одного раза в смену в условиях стабильного производства (при неизменных
рабочем составе бетона, качестве материалов, режиме приготовления и уплотнения
бетонной смеси) и 2 раза в смену в других условиях.
Контроль подвижности
бетонной смеси следует производить по ГОСТ 10181. 1-81,
а воздухосодержания бетонной смеси — по ГОСТ 10181. 3-81.
Температурно-влажностный режим твердения бетона сооружения или сборных
конструкций должен контролироваться с момента укладки (формования) бетонной
смеси и до приобретения бетоном проектной морозостойкости,
Контроль за качеством
рабочих растворов химических добавок должен состоять в проверке их плотности.
Не допускается расходование
рабочих растворов добавок, концентрация которых отличается от заданной, без
соответствующей корректировки.
При проверке плотности
раствора необходимо учитывать ее изменение в зависимости от температуры
раствора.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА
При производстве работ
необходимо строго соблюдать правила техники безопасности согласно требованиям
главы СНиП
III-4-80 «Техника безопасности в строительстве» и пп. 2- 7. 12
настоящих Указаний.
Водные растворы суперпластификатора С-3 непожароопасны. Образующиеся после их
высыхания продукты могут образовывать взрывоопасную смесь, поэтому места их
проливов в помещении, а также тара и лабораторная посуда должны быть промыты
водой.
Добавка СПД относится к
слабогорючим веществам. Для ее тушения следует применять химическую или
воздушно-механическую пену, распыленную воду. При небольших очагах возгорания
можно применять пенные огнетушители ОП-3 или ОП-5.
Остальные добавки,
применяемые в соответствии с Указаниями, в пожарном отношении не опасны.
Однако в месте хранения
концентрированного раствора ЩСПК и работы с ним следует запретить курение и
применение открытого огня.
Запрещается принимать
пищу в помещениях, где хранят добавки или приготовляют их водные растворы.
В помещениях
приготовления водных растворов добавок следует осуществить приточно-вытяжную
вентиляцию.
Рабочие перед допуском
к работе с добавками должны пройти соответствующий инструктаж по технике
безопасности.
К работе с добавками
могут быть допущены рабочие, обученные методам работы с добавками.
К работе с добавками ЩСПК и
СПД не следует допускать лиц моложе 18 лет.
Не следует допускать к
работе с этими добавками и добавкой С-3 лиц с повреждением кожного покрова в
виде ссадин, царапин и т. , с поражением (воспалением) век и глаз.
Рабочие на
приготовлении водных растворов добавок должны быть в спецодежде из
водоотталкивающей ткани, защитных очках, резиновых сапогах и перчатках.
Добавка ЩСПК относится
к умеренно токсичным веществам. При попадании добавки на кожу ее необходимо
промыть теплой водой, а при попадании в глаза — слабым раствором борной кислоты. Предельно допустимая концентрация в помещениях не должна превышать:
циклогексана — 80, циклогенсанона — 10 и циклогенсанола — 10 мг/м3.
Добавка СПД относится
к 3-му классу умеренно опасных веществ. Предельно допустимая концентрация паров
(по высшим жирным спиртам С6-С10) в воздухе рабочей зоны
— 10 мг/м3. Работающие с добавкой СПД должны обеспечиваться
фильтрующим противогазом марки А. При проливе СПД обезвреживание следует
производить засыпкой песком с выносом его из помещения в специально отведенное
место.
Добавка С-3 относится к умеренно опасным веществам. Ее пары и пылевидные
частицы после высыхания раствора вызывают раздражение при воздействии на
слизистую оболочку глаз и носоглотки. Рабочие, работающие с добавкой С-3,
должны пользоваться резиновыми перчатками и фартуками, защитными очками и
респираторами.
Как заливают бетон в мороз
Бетон применяется в холодное время года, если строительные работы запоздали или идут на территории с высокой насыщенностью грунта влагой. Чтобы заливка бетонной смеси была успешной, стройплощадку предварительно прогревают тепловой пушкой или термоэлектрическими матами. Последние выполняют сразу две функции — гидроизоляции и обогрева.
Чтобы обогреть площадку можно применить и стандартную термоизоляцию. Самый простой вариант — использовать двухстороннюю пленку, которая растягивается в 2-3 см от основания. На пленку накладывают изоляцию и устанавливаются теплогенератор. На отвердевание бетона зимой обычно уходит не менее 4 дней.
Добавление в раствор прогретых инертных материалов и противоморозных добавок при зимних работах обязательно. Оно позволяет уменьшить размер больших пор (изменить структуру за счет увеличения числа микропор) и максимально удалить воду из раствора.
Подробный рассказ о том, как заливается бетон в холодное время года
ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ. УКЛАДКА И ФОРМОВАНИЕ
Приготовление,
транспортирование, укладку и формование бетонных смесей следует производить в
соответствии с указаниями главы СНиП 3. 01-87 и пп. 2- 4. 12
настоящих Указаний.
При назначении рабочих составов бетона должны обязательно учитываться влажность
заполнителей, а также вода, вводимая с растворами добавок, с целью обеспечения
заданного водоцементного отношения.
Приготовление бетонных смесей
следует производить в бетоносмесителях периодического действия.
Жесткие и малоподвижные
смеси с осадкой конуса 2 см и менее следует приготавливать в бетоносмесителях
принудительного действия.
Бетонные смеси с добавкой
ГКЖ-94 при любой подвижности следует приготавливать в бетоносмесителях
принудительного действия.
Химические добавки
следует вводить в бетонную смесь в виде водного раствора определенной
концентрации. Водный раствор добавок следует подавать в бетономешалку, как
правило, вместе с водой затворения.
Дозирование химических
добавок разрешается производить по массе или объему. Используемые для этой цели
дозаторы должны обеспечивать точность дозирования в соответствии с ГОСТ
7473-85.
При применении
комплексных добавок следует, как правило, применять раздельные установки для
приготовления растворов добавок и отдельные дозаторы.
Допускается заблаговременное
приготовление совмещенных в одном водном растворе комплексных добавок СПД+ЛСТ,
ГКЖ-94+ЛСТ, ЩСПК+С-3, если в бетонах, приготавливаемых на одном БСУ,
применяются комплексные добавки при постоянном количественном соотношении ее
компонентов.
При заблаговременном
приготовлении совмещенной добавки СНБ+ЛСТ требуется стабилизация
приготавливаемого совмещенного раствора с помощью альгината натрия. Приготовление такого раствора осуществляют в соответствии с приложением 4. Дозирование комплексной добавки в виде совмещенного раствора следует
производить через один дозатор.
Объемную дозу водного
раствора добавки на один замес А следует определять по формуле:
A = , л,
где Ц — расход цемента на замес, кг; С — дозировка
добавки, % массы цемента, установленная при подборе состава бетона; К —
концентрация рабочего раствора добавки, %; П — плотность рабочего раствора
добавки, г/см3.
Уплотнение бетонных смесей
следует производить вибрированием. Применение вакуумирования для уплотнения
бетонных смесей с воздухововлекающими добавками запрещается. Разрешается
уплотнять бетонные смеси с воздухововлекающими добавками центрифугированием.
Рекомендуется
бетонировать изделия и конструкции так, чтобы поверхности, подвергающиеся в
условиях эксплуатации влиянию внешних воздействий, были обращены при
формировании к бортовой опалубке или днищу.
Замерзание приготовленной бетонной смеси и свежеуложенного бетона не
допускается.
При приготовлении в зимнее
время теплой бетонной смеси температура ее в случае применения добавки ГКЖ-94
не должна превышать 30°С.
5 Порядок подготовки к проведению испытания
1 Для испытаний бетона на
морозостойкость используют либо образцы-кубы, либо образцы-керны.
2 Перед изготовлением
образцов определяют:
— водопоглощение щебня и
песка по ГОСТ 8369 в течение 1 ч;
— водоотделение бетонной
смеси по ГОСТ 10181. 4 для
случая, когда бетонную смесь уплотняют центрифугированием или вакуумированием.
3 Основные и контрольные
образцы изготавливают и отбирают по 4. 5 — 4. 10 ГОСТ
10060.
4 Образцы-керны отбирают
из конструкции и хранят по ГОСТ
28570.
5 Контрольные и основные
образцы насыщают водой по 4. 11 ГОСТ
10060.
6
Перед испытанием образцов-кернов или образцов-кубов из бетона неизвестного
состава один из них подвергают следующим испытаниям:
— определяют массу т в0 керна (образца) после его насыщения, г;
— определяют объем V керна (образца), см3;
— раскалывают керн (образец)
на куски объемом 20 — 30 см3 и определяют массу т в i полученной пробы, г;
— кипятят пробу в течение 5
ч, охлаждают до температуры (20 ± 2) °С, охлажденную воду
сливают и определяют массу пробы т к i , г;
— высушивают пробу в
сушильном шкафу при температуре (105 ± 5) °С
до постоянной массы т с i.
7
Определяют капиллярно-открытую пористость П i бетона в проектном
возрасте, %:
а) для образцов из бетона с
известным составом:
— для тяжелого бетона
— для бетонов с пористыми
заполнителями
где: П i — капиллярно-открытая
пористость материала, %;
Wi — объем воды затворения в 1
л уплотненной смеси образца бетона за вычетом водоотделения или водопоглощения
заполнителями в процессе уплотнения, см3. Для заполнителей из
плотных пород (гранит, базальт, кварц) водопоглощение принимают равным 1 % их
массы;
V П — объем открытых пор пористых заполнителей (объем
воды, поглощаемой пористыми заполнителями за 1 ч), см3;
ΔV ‘ i — удельная контракция
применяемого цемента к сроку испытаний материала на морозостойкость см3/г. Значение ΔV ‘ i определяют заранее по мере поступления
цемента, используя методику, изложенную в приложении А;
K 5 — стехиометрический коэффициент контракции цемента,
принимаемый по таблице 1;
Ц i — масса цемента в 1 л
бетонной смеси, г.
Тип
цемента
Значение коэффициента K5 при различной плотности цемента
2,85
2,9
3,0
3,1
3,2
Алюминатный
—
—
—
—
4,1
БТЦ, ОБТЦ
—
—
—
4,7
4,6
Портландцемент
—
—
5,2
5,1
—
Пуццолановый
6,1
6,1
6,0
5,9
—
ШПЦ
6,1
6,1
6,0
5,9
—
б) для образцов из бетона с
неизвестным составом
где т к i , т c i , т в i , т в0 — величины по 5
dw — плотность воды при
температуре (20 ±
2) °С,
принимают 1 г/см3;
Д —
коэффициент, отражающий объем пор в бетоне керна, в котором вода не переходит в
лед при замораживании до минус (18 ± 2) °С
(определяют по таблице 2).
Проектный класс (марка) бетона по
прочности на сжатие
В10 (М150)
В15 (М200)
В22,5 (М300)
В30 (М400)
В40 (М500)
В45 (М600)
Значение коэффициента Д
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
Примечание — Капиллярно-открытую
пористость тощих бетонов с большой межзерновой пустотностью (изготовленных из
жестких бетонных смесей со значительным недоуплотнением) определяют по
формуле ( 1а ) или ( 1б ). В этом случае в указанных формулах вместо Wi вводят W’ i определяемую по формуле
МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ КОНТРАКЦИИ ЦЕМЕНТА
1 Общие положения
Методика распространяется на
все виды цементов.
Методика устанавливает
порядок измерения контракции цемента на контрактометре КД-07 и определения ее
удельного значения в проектном возрасте 28 сут.
Контракция — уменьшение
абсолютного объема цементного материала в результате гидратации цемента.
Удельная контракция —
отношение контракции в заданный момент времени к массе гидратируемого цемента.
Указанную характеристику для
применяемого цемента определяют один раз для каждой из поступающих партий
цемента или при изменении вида добавок для бетонов.
2 Норма погрешности
Методика обеспечивает
измерение контракции с погрешностью не более ±1 % объема при
температуре (20 ±
2) °С,
а определение удельной контракции — с погрешностью ±2 %.
3 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы
1 Контрактометр КД-07.
2 Весы лабораторные с
верхним пределом взвешивания не менее 1 кг, погрешностью взвешивания не более
10 мг.
3 Мерные цилиндры
вместимостью 50 и 500 мл по ГОСТ
1770.
4 Виброплощадка лабораторная
— характеристика по ГОСТ 10180.
7 Чаша сферическая с
мастерком для приготовления цементного теста по ГОСТ
310.
8 Термометр с диапазоном
измерений (0 — 100) °С по ГОСТ
9871.
4 Сущность метода
Определение контракции
основано на измерении уровня столба воды в стеклянном капилляре, расположенном
над цементным тестом, помещенным в герметизируемый сосуд.
Уровень измеряют при постоянной
температуре в диапазоне (20 — 25) °С в течение 3 ч.
5 Условия проведения измерения
Измерения выполняют при
следующих параметрах окружающей среды:
температура
воздуха, °С. 15
— 30
относительная
влажность, %. 30
— 80
атмосферное
давление, мм рт. 710
— 780
6 Устройство контрактометра
Контрактометр (рисунок А. 1)
имеет сосуд 2, стакан 1, крышку 3 с капилляром 6 в
защитной трубке 7 со шкалой, визир 8, заглушку капилляра 9,
струбцину 4 и емкость 5.
Рисунок А
Вместимость сосуда 2
и стакана 1 составляет соответственно 750 и 500 см3. Капилляр
6 со шкалой обеспечивает измерение контракции до 20 см3.
Цена деления шкалы
капилляра: 10 мм эквивалентны 0,8 см3 контракции. Вместимость сосуда
9 — 10 л.
Материал сосуда, стакана,
крышки и струбцины — нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т-Н1 по ГОСТ
5582.
7 Подготовка к проведению измерения
1 Внутренние стенки
стакана контрактомера покрывают смазкой. В емкость термостатирования наливают 6
л воды температурой (20 ± 2) °С.
3 Выкладывают цементное
тесто в стакан контрактометра и уплотняют его на лабораторной виброплощадке.
4
Сосуд контрактометра устанавливают в емкость с водой и помещают в него стакан
со смесью. Стакан поворачивают на 2 — 3 оборота. Затем сосуд под слоем воды
закрывают крышкой.
При этом под водой с
внутренней поверхности крышки удаляют пузырьки воздуха.
После герметизации
постукивают 3 — 5 раз по поверхности стола для удаления оставшихся пузырьков
воздуха.
5 В капилляр
контрактометра доливают воду до отметки 0, и закрывают капилляр заглушкой.
6
Фиксируют время в момент доведения уровня воды в капилляре до отметки 0, а
контрактометр устанавливают в емкость с водой.
Примечание — Суммарная (общая)
длительность операций по 7. 2 — 7. 6 не должна превышать 10 мин.
8 Выполнение измерения
1 Контракцию измеряют,
отмечая по шкале уровень воды в капилляре, который округляют до 1 мм. Отсчет
ведется от отметки 0. Полученный результат переводят в объем умножением на 0,8
см2.
2 Уровень отмечают через 3
ч. Перед отсчетом дном сосуда постукивают по столу аналогично 7.
3 По окончании измерения
контрактометр извлекают из емкости с водой, воду выливают; контрактометр ставят
обратно в емкость и разгерметизируют его; из сосуда извлекают стакан с
материалом; встряхивая открытой частью стакана над сферической чашей, извлекают
из него отвердевший материал; выливают остаток воды из сосуда контрактометра и
емкости; протирают сосуд и стакан ветошью, покрывают смазкой внутренние стенки
стакана; вновь собирают контрактометр и закрывают сосуд крышкой.
9 Определение удельной контракции цемента в возрасте 28 сут
1 Удельную контракцию
цемента в проектном возрасте 28 сут определяют по результатам ее измерения на
контрактометре КД-07 за 3 ч при пересчете на 1000 г цемента, используя данные
таблицы А.
Таблица А. 1 — Удельная контракция ΔV ‘ i
цемента в проектном возрасте 28 сут
Контракция
на 1000 г цемента за 3 ч, см3
Удельная контракция ΔV’ i, см3/г
Контракция на 1000 г цемента за 3 ч, см3
Удельная контракция ΔV’ i, см3/г
5,0
0,051
3,5
0,038
4,9
0,051
3,4
0,037
4,8
0,050
3,3
0,036
4,7
0,049
3,2
0,035
4,6
0,048
3,1
0,034
4,5
0,047
3,0
0,024
4,4
0,047
2,9
0,033
4,3
0,046
2,8
0,032
4,2
0,045
2,7
0,031
4,1
0,044
2,6
0,030
4,0
0,043
2,5
0,029
3,9
0,042
2,4
0,028
3,8
0,041
2,3
0,027
3,7
0,040
2,2
0,026
3,6
0,039
2,1
0,025
2 Значение контракции ΔV 1000
на 1000 г цемента за 3 часа находят по зависимости
где ΔV н. г — контракция цемента за 3 ч
в тесте нормальной густоты, помещенного в контрактометр, см3;
г — масса цемента в тесте
нормальной густоты, помещенного в сосуд контрактометра, г.
3 По данным о контракции
Δ V 1000 из таблицы А1 находят значение удельной контракции ΔV ‘ i в возрасте 28 сут которая
практически не зависит от режима тепловой обработки бетона.
ФОРМА
ЖУРНАЛА УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА
Дата изготовления
Размер образца, мм
Наименование,
расход добавки, кг/м3
Дата определения
морозостойкости
Показатели
морозостойкости бетона
Морозостойкость М,
цикл
Марка по
морозостойкости F
Прочность образца,
МПа
D V’ i, см3
П i, см3
Ki
D o
Ключевые слова : капиллярно-открытая пористость, прочность
бетона в водонасыщенном и замороженном состояниях, однократное замораживание,
минимальная и максимальная морозостойкость
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
4 Средства испытания и
вспомогательные устройства
5 Порядок подготовки к проведению
испытания
6 Порядок проведения испытаний
7 Правила обработки результатов испытания
8 Правила оформления результатов
испытания
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ КОНТРАКЦИИ ЦЕМЕНТА
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) ПОКАЗАТЕЛИ ШКАЛЫ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ТЯЖЕЛОГО И ЛЕГКОГО
БЕТОНОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ В (информационное) ПРИМЕР УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ БЕТОНА
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) ФОРМА ЖУРНАЛА УСКОРЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ
БЕТОНА
6 Порядок проведения испытаний
1 Насыщенные водой контрольные
образцы через 2 ч после извлечения из ванны испытывают на прочность при сжатии
по ГОСТ 10180.
2 Основные образцы сразу
после извлечения из ванны помещают в морозильный шкаф и подвергают однократному
замораживанию в течение 5 ч при температуре минус (18 ± 2) °С.
3 Основные образцы после
извлечения из морозильного шкафа в замороженном состоянии незамедлительно испытывают
на прочность при сжатии и вычисляют коэффициент повышения прочности бетона Ki
где — средние
арифметические значения прочности бетона соответственно в контрольных и
основных образцах, МПа.
4 Из таблиц Б. 1 и Б. 2
приложения Б
для установленного значения капиллярно-открытой пористости испытываемого бетона
находят соответствующее ей предельные значения морозостойкости Mmax и М min , а также коэффициентов повышения прочности Kmax и K min и рассчитывают
морозостойкость бетона Mi в циклах по формуле
где Ki — фактический коэффициент
повышения прочности бетона;
М max и М min — соответственно
максимальная и минимальная морозостойкость бетона, цикл;
Kmax и Kmin — соответственно
максимальный и минимальный коэффициенты повышения прочности бетона.
5 Если значения
коэффициента Ki для данной
капиллярно-открытой пористости меньше коэффициента Kmin , то морозостойкость М i
принимают равной М max , а при Ki большем, чем Kmax , морозостойкость принимают
равной М min.
Физическая природа морозостойкости бетонаПравить
В процессе твердения цемента на начальном этапе формирования структуры бетона вода затворения образует в цементном тесте систему взаимосвязанных капиллярных пор, беспорядочно расположенных по всему объему бетона. По мере протекания гидратации цемента общая и капиллярная пористость цементного камня уменьшается, так как объем занимаемый продуктами гидратации цемента вместе с порами между кристаллическими новообразованиями (порами геля), примерно в 2,2 раза больше абсолютного объема негидратированного цемента.
При достижении определенной степени гидратации цемента система капиллярных пор становится условно дискретной, так как капллярные поры оказываются разобщены цементным гелем, также имеющим поры, но существенно меньших размеров. Проницаемость бетона при этом резко уменьшается. Подобное строение порового пространства в цементном камне бетона возникает тем раньше, чем ниже начальное водоцементное отношение (В/Ц).
Одновременно в бетоне происходит образование пор, заполненных воздухом. Реакция взаимодействия цемента с водой сопровождается химической контракцией, так как абсолютный объем, занимаемый новообразованиями, меньше абсолютных объемов, занимаемых цементом и водой, при этом объем цементного камня должен уменьшиться. Однако после формирования в цементном камне жесткого кристаллического каркаса усадочные деформации, обусловленные химической контракцией, не могут проявиться и в цементном камне возникают мельчайшие контракционные поры. В эти поры немедленно поступает вода из более крупных пор и капилляров, и последние частично обезвоживаются. Воздушные поры, образованные химической контракцией, становятся резервными при условии, что они сообщаются с другими им подобными порами и капиллярами и внешней средой только через поры геля. Такие резервные поры не могут быть заполнены водой как при погружении бетона в воду, так и путем капиллярного подсоса.
При замораживании насыщенного водой бетона, вследствие образования и роста кристаллов льда, в оставшейся жидкой фазе будет возникать гидростатическое давление, под действием которого водный раствор может перемещаться в резервные поры, что исключает возможность возникновения и роста растягивающих напряжений в цементном камне. Разрушение бетона в насыщенном водой состоянии при многократном замораживании и оттаивании может наступить только тогда, когда все резервные поры будут наполнены водой или образовавшимся при ее замерзании льдом. Чем больше относительный объем резервных пор в единице объема бетона, тем больше циклов замораживания-оттаивания необходимо, чтобы вызвать разрушение бетона.
Замкнутая пористость неоднозначно определяет морозостойкость бетона. Это связано с неравномерностью распределения резервных пор по объему бетона, а также недостаточной прочностью цементного камня под действием гидростатического давления.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК,
ВВОДИМЫХ В БЕТОННУЮ СМЕСЬ
Для введения в бетонную
смесь необходимого количества водорастворимых добавок заранее приготавливают их
родные растворы рабочей концентрации. При объемном дозировании концентрация раствора
добавки должна быть такой, чтобы обеспечить необходимую точность ее дозирования
с учетом конструкций дозатора.
Растворы добавок
рабочей концентрации готовятся в емкостях путем растворения и последующего
разбавления исходных продуктов.
Для повышения скорости
растворения исходных продуктов рекомендуется применять воду с температурой
40-70°С и перемешивать растворы.
Твердые продукты следует при
необходимости дробить. Концентраты ЩСПК, ГКЖ-10(11) можно растворять в холодной
воде.
Растворы добавок из
твердых или пастообразных продуктов готовят их растворением в заданном
количестве воды.
После полного растворения
продукта проверяют ареометром плотность полученного раствора и доводят его до
заданной концентрации добавлением продукта или воды.
При приготовлении
раствора добавки из жидкого продукта необходимое соотношение исходного продукта
и получаемого объема приготавливаемого раствора устанавливают по формуле ( 1):
, (1)
где q — количество исходного
продукта, кг; Q — количество приготовленного раствора, кг; d — содержание
(концентрация) безводного вещества в исходном продукте, %; d1 —
содержание (концентрация) безводного вещества в приготовленном растворе, %.
Количество воды для
разбавления исходного концентрата может быть определено по формуле:
D B = Q-q, (2)
где Q — количество приготовленного раствора, кг; q —
количество концентрата добавки, кг.
При приготовлении
совмещенного раствора ЛСТ+СНВ следует с целью предупреждения коагуляции и выпадения
осадка ввести в качестве стабилизатора альгинат натрия в количестве 0,005-0,01%
массы цемента. Альгинат натрия — продукт переработки водорослей (Архангельский
водорослевый комбинат) в виде порошка или пластинок — легко растворяется в
воде.
Водный раствор добавки
ЛСТ+СНВ+альгинат натрия может быть приготовлен двумя способами:
последовательным
растворением компонентов добавки в одной емкости;
Приготовление комплексной добавки
по первому способу заключается в последовательном растворении в подогретой до
70°С воде добавки СНВ, альгината натрия и в последнюю очередь — добавки ЛСТ.
Концентрация
раствора, %
Плотность растворов добавок при 20 °С, г/см3
Приготовление бетонной смеси. Укладка и формование
Контроль за производством
Техника безопасности и охрана труда
Приложение 1 Подборы состава морозостойкого бетона с химическими
добавками
Приложение 2 Рекомендации по приготовлению бетонов марок f400
и f500
для сборных конструкций, насыщаемых пресной водой
Приложение 3 Рекомендации по технологии изготовления тонкостенных
железобетонных конструкции морских сооружений из бетона особовысокой
морозостойкости ( f 1000) 13
Приложение 4 Приготовление водных
растворов химических добавок, вводимых в бетонную смесь
Как определяется морозостойкость бетона?
Ключевой критерий при определении морозоустойчивости бетона — установление максимального количества циклов заморозки-разморозки, при которых сохраняются первоначальные характеристики материала, а растрескивания и шелушения не определяются.
Лабораторные испытания материала имеют своей целью подробно продемонстрировать его поведение в естественных условиях эксплуатации. Результаты испытаний подтверждают либо не подтверждают реакцию материала на влияние внешних факторов. Условия испытаний на морозостойкость бетона подробно расписаны в ГОСТ 10060-95.
Морозостойкость бетона — способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании.
Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F.
Марка бетона по морозостойкости F — установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах.
Цикл испытания — совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.
Основные образцы — образцы, предназначенные для замораживания и оттаивания (испытания).
Контрольные образцы — образцы, предназначенные для определения прочности бетона на сжатие перед началом испытания основных образцов.
Чтобы получить плотный и прочный бетон, необходимо соблюдать следующие условия:
Использовать качественный цемент высокой марки. Если планируются бетонные работы при пониженных температурах, или к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, прочности, водостойкости, применяют цемент более высокой марки.
Для повышения водонепроницаемости бетона применять глиноземистые цементы.
Выбрать правильное водоцементное соотношение.
Обеспечить правильную укладку и уплотнение бетонной смеси, чтобы в готовом бетоне не было пустот.
Обеспечить уход за бетоном и оптимальные условия твердения, чтобы бетон качественно набрал прочность (температура воздуха +18–22°С, влажность воздуха, близкая в 100%).
Использовать различные добавки для бетона.
Какие добавки используют для бетона
Чтобы получить безупречный бетон, разрабатываются специальные химические добавки, позволяющие придать материалу те или иные желаемые свойства. Для повышения морозостойкости бетона необходимо повысить его плотность и водостойкость. С этой целью применяют пластификаторы и гидрофобизаторы.
Советуем изучить: Пластификаторы для бетона
Пластификаторы, например, Plastix от Cemmix, действуют следующим образом:
Позволяют сэкономить до 10–20% цемента без потери прочности либо, не увеличивая количество цемента, получить более прочный бетон.
Повышают подвижность бетонной смеси на 1–2 ступени без увеличения количества воды замеса. Дело в том, что количество воды, которое необходимо для протекания реакций гидратации, гораздо меньше, чем количество воды, необходимое для замеса пластичной и удобной в укладке бетонной смеси. Однако, если повысить водоцементное соотношение, в смеси будет лишняя вода. Она не вступит в реакции с частицами цемента, со временем испарится, но оставит лишние поры в бетоне, которые негативно отразятся как на его прочности, так и на водостойкости и морозостойкости. Добавление пластификатора полностью решает эту проблему, ведь с ним бетон становится более подвижным и удобным в работе без потери прочности.
Бетонная смесь с пластификатором, благодаря повышенной подвижности, лучше укладывается. С одной стороны, это позволяет экономить трудозатраты и затраты электроэнергии на обработку уложенного бетона, с другой стороны, бетон укладывается более плотно, вытесняется лишний воздух, благодаря чему уменьшается количество и диаметр пор и капилляров в готовом изделии.
Бетонная смесь с пластификатором дольше остается готовой к работе и не расслаивается, что повышает удобство работ.
В свою очередь, добавки, предназначенные для объемной гидрофобизации бетона (гидрофобизаторы) повышают прочность и морозостойкость бетона, защищают арматуру, а в некоторых случаях повышают подвижность бетона, позволяя обойтись без пластификатора.
Пластификаторы и гидрофобизаторы иногда применяются совместно.
Советуем изучить: Гидрофобизаторы для бетона
Рассматривая морозостойкость бетона, нельзя обойти вниманием такой вопрос, как производство бетонных работ в условиях пониженных температур. Ведь в России во многих регионах отрицательные температуры держатся более половины года, а строительные работы не ждут.
Но твердение бетона требует определенных условий. Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются.
Являясь вяжущим веществом водного твердения, цемент вступает в реакции гидратации при смешивании с водой, но эти реакции протекают не одномоментно. Поэтому в бетонной смеси довольно длительное время есть свободная вода. При температурах ниже 0°С она замерзает. В результате прекращаются реакции гидратации и, даже если позже бетон оттаивает, его прочность все равно будет ниже запланированной.
В этих условиях разработаны различные методики ведения бетонных работ, которые позволяют не допустить замерзания бетонной смеси во время ее транспортировки и укладки, а также обеспечить правильный уход за уложенным бетоном.
При проведении бетонных работ зимой наиболее важно обеспечить оптимальные условия твердения до набора бетоном критической прочности. Критическая прочность отличается от распалубочной, она задается проектной документацией и обычно составляет 30–50% от проектной прочности. После того, как критическая прочность набрана, бетон можно подвергать замораживанию без ущерба для его прочности.
Методы зимних бетонных работ делятся на две большие группы:
«теплый» бетон,
«холодный» бетон.
Для зимнего бетонирования рекомендуется использовать бетон маркой не ниже, чем М400 (класс 32,5).
Теплым называют бетон, который так или иначе подогревают. Здесь возможны следующие варианты:
Метод термоса. Бетонная смесь замешивается на теплой воде и прогретых заполнителях. Прогревается опалубка, а залитый бетон укрывается теплоизолирующими материалами. Если конструкция достаточно массивная, с толстыми стенками, то тепла, которое выделяется в процессе реакций гидратации, достаточно, чтобы обогреть ее и не допустить чрезмерного снижения температуры. Частный случай метода термоса — метод горячего сухого термоса, при использовании которого бетон можно укладывать даже на промороженное основание, предварительно засыпанное горячим (200–300°С) керамзитом.
Устройство тепляков. В этом случае над залитым бетоном устанавливаются шатры, внутри которых ставят тепловые пушки, что позволяет поддерживать нужную температуру.
Прогрев бетона различными методами (электродами, инфракрасным излучением, кондуктивным, индукционным методом и пр.)
У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки. Так, метод термоса подходит только для крупных массивных конструкций, прогрев и обогрев бетона требуют расходов электроэнергии и дополнительного оборудования, а также постоянного контроля температуры в толще бетона, чтобы не допустить большого температурного градиента.
«Холодный» бетон — это метод ведения бетонных работ без прогревающих или обогревающих мероприятий. В этом случае используются противоморозные добавки и ускорители твердения бетона.
В качестве противоморозных добавок в течение многих десятилетий используют электролиты, растворы солей калия и натрия. Однако эти добавки уместны далеко не всегда:
хлорид натрия может приводить к коррозии металлической арматуры и закладных элементов;
высокощелочные цементы и некоторые другие виды портландцементов не совместимы с электролитами;
использование солей может привести к образованию высолов на поверхности изделия.
Вот почему оптимальный вариант — использование специальных противоморозных добавок для бетона, которые разработаны и проверены в лаборатории. Они не имеют тех недостатков, которые присущи солям и позволяют проводить бетонные работы даже в сильные морозы.
Противоморозные добавки часто сочетают в себе свойства пластификаторов и ускорителей твердения бетона. Они позволяют:
Проводить бетонирование даже при очень низких температурах (до –20°С).
Обходиться без тепловой обработки уложенного бетона.
Снизить расход воды.
Увеличить сцепление с арматурой.
Повысить водонепроницаемость и морозостойкость бетона.
Противоморозные добавки могут применяться и в «теплом» бетоне, позволяя экономить электроэнергию на прогрев бетона.
Советуем изучить: Для проведения работ в морозы
Какими бывают бетоны по морозостойкости, и где они используются
Для эффективного строительства важно точно знать, какова морозостойкость бетона. Именно поэтому бетонам присваивается марка по морозостойкости. Она обозначается литерой F и числовым показателем в диапазоне от 25 до 1000:
Бетоны с морозостойкостью до F50 применяются, в основном, для внутренних и подготовительных работ.
F50– F150 показывает средние значения морозоустойчивости. Такие бетоны подходят для строительства объектов, которые будут эксплуатироваться в условиях умеренного климата.
Бетоны F150– F300 предназначены для строительства в холодных регионах.
Марки выше F300 применяются для строительства в экстремально холодных условиях, а также для объектов специального назначения.
