ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»
ГОССТАНДАРТА РОССИИ

РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГСИ. Материалы цементные.
Методика выполнения измерений
водонепроницаемости ускоренным методом.

МИ 2625-2000

Москва, 2000 г.

Информационные данные

1. Разработана отделом метрологии в строительстве Государственного научного метрологического центра ГП ВНИИФТРИ Госстандарта России.

Исполнители: А. И. Марков, М. П. Польяникова

2. Метрологическая экспертиза проведена Отделом общих и теоретических проблем метрологии ГП ВНИИФТРИ

3. Утверждена ГП ВНИИФТРИ «23» ноября 2000 г.

4. Зарегистрирована ВНИИМС «4» декабря 2000 г.

5. Введена впервые

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения

Настоящая рекомендация распространяется на все виды бетонов на цементных вяжущих материалах кроме легкого, ячеистого и бетонов с гидрофобизирующими добавками и устанавливает методику ускоренного определения их водонепроницаемости.

Рекомендация предназначена для контроля водонепроницаемости, определения (корректировки) составов бетонов с заданной водонепроницаемостью, проводимых испытательными лабораториями строительных организаций и предприятий.

Рекомендация разработана в развитие и дополнение ГОСТ 12730.5 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости» и СНиП 2.03.11 «Бетоны. Защита от коррозии», а также МИ 1353 «Рекомендации. ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контракциометрах».

2 Нормы погрешности

Методика обеспечивает определение водонепроницаемости Р_i с погрешностью, не превышающей 10 % и 15 % при испытаниях бетона, соответственно, с известным и неизвестным составом. В методике имеется значительное количество расчетных зависимостей. В целях недопущения накопления дополнительной погрешности от расчетов, рекомендуется расчеты завершать на втором знаке после запятой с округлением второго знака по общепринятым правилам.

3 Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства, материалы

3.1. При определении водонепроницаемости бетона применяют средства измерений, испытаний, вспомогательные устройства и материалы, указанные в таблице 1.

Таблица 1

4 Порядок подготовки к проведению испытаний

Для испытаний бетона на водонепроницаемость используют либо образцы-кубы, либо образцы-цилиндры, в т.ч. керны.

Образцы-кубы (с размером ребра 70, 100, 150 мм) предпочтительны для заводской технологии и монолитного бетонирования, а образцы-цилиндры (диаметром от 70 до 150 мм) предпочтительны для оценки водонепроницаемости бетона в эксплуатируемых объектах (аэродромы, дороги, эстакады, мосты, гидросооружения и др.) с отбором из них кернов.

4.1. Образцы из бетона известного состава в количестве трех штук изготавливают и хранят в соответствии с требованиями ГОСТ 10180, ГОСТ 5802 и ГОСТ 12730.0.

Если состав бетона неизвестен, то количество образцов должно быть четыре штуки.

4.2. Образцы-цилиндры отбирают из объектов в количестве четырех штук и хранят в соответствии с требованиями ГОСТ 28570.

4.3. Перед испытаниями три образца раскалывают по ГОСТ 10180 на две части (пробы). Направление усилия раскалывания и образующаяся поверхность раскола должна быть сориентированы параллельно грани образца, которую выравнивают вручную при его изготовлении. Если состав бетона неизвестен или используют образцы-керны, то раскалыванию подлежат четыре образца.

При этом, предварительно, определяют объем V₀ и массу m_o четвертого образца в воздушно-сухом состоянии.

4.4. Поверхности раскола шести половинок образцов (проб) очищают острым предметом, например отверткой, а затем проволочной щеткой от трещиноватых сколов. Взвешивают каждую пробу, помещают все пробы в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы при температуре (100 ± 5) °С. Постоянной считают массу пробы, при которой результаты двух последовательных (через 4 часа) взвешиваний отличаются не более чем на 0,1 %.

Если состав бетона неизвестен, то пробы от четвертого образца дробят на куски и отбирают из них имеющие ориентировочный объем 20-30 см³. Очищают их от сколов (см. выше), определяют их суммарную массу m в воздушно-сухом состоянии и затем кипятят в сосуде с водой в течение 5 ч. После кипячения сосуд охлаждают до температуры (20 ± 2) °С, извлекают из него куски, обтирают их влажной (отжатой) ветошью и взвешиванием определяют их суммарную массу m_к. Затем высушивают куски до постоянной массы m_с в сушильном шкафу при температуре (100 ± 5) °С. Погрешность взвешивания не должна быть более 0,1 г.

4.5. Каждую из шести половинок (п. 4.4.) в горячем состоянии обмазывают парафином только по боковым (по отношению к поверхности раскола и целой грани) граням и помещают для охлаждения в эксикатор или емкость с плотной крышкой. Обмазку проводят натиранием парафином всей горячей поверхности боковых граней.

Примечание.

Если в качестве крупного заполнителя для бетона применяют плотный известняк (пористость не более 4 %), то парофинированию подлежат и поверхности расколотых зерен заполнителя.

4.6. Определяют капиллярную пористость (отн.) растворной части бетона или мелкозернистого бетона в проектном возрасте по зависимостям:

а) для образцов (кернов) из бетона с известным составом

,                                          (1)

где

W_i - объем воды затворения в 1 л уплотненной бетонной смеси (paствора) образца за вычетом водоотделения (если оно имеет место) в процессе уплотнения, см³;

П_i, Щ_i - массы заполнителей в 1 л уплотненной бетонной смеси (раствора) образца, соответственно мелкого и крупного, г (для мелкозернистого бетона Щ_i = 0);

β₁, β₂ - водопоглощение заполнителей, в долях от их массы за время перемешивания и уплотнения смеси, соответственно мелкого и крупного, см³/г (для заполнителей из плотных пород водопоглощение β₁, β₂ допускается принимать равным 0,01 см³/г);

γ_щ - истинная плотность крупного заполнителя, г/см³;

К₅ - стехиометрический коэффициент текущей контракции, принимаемый по таблице 2, отн;

ΔV¢_i - удельная текущая контракция применяемого цемента к моменту испытаний материала на водонепроницаемость, см³/г (значение ΔV¢_i определяют с помощью контракциометра по МИ 2486);

С_i - масса цемента в 1 л бетонной смеси, г;

Таблица 2

б) для образцов (кернов) из бетона с неизвестным составом

,                                                    (2)

где

m, m_o, m_к, m_c, V_o - характеристики пробы от четвертого образца (см п. 4.3 и 4.4);

γ_w - плотность воды (при 20 °С принимают 1 г/см³);

Д - коэффициент, отражающий относительный объем микропор в бетоне (для бетона с крупным заполнителем находят по табл. 3, а для мелкозернистого - по табл. 4), отн;

f - коэффициент, отражающий отношение объема бетона к объему его растворной части (для мелкозернистого бетона в формуле 2 значение f = 1), значения f₁₀ для бетона при осадке конуса бетонной смеси равном 10 см находят по табл. 5, а для других осадок конуса (ОК) - рассчитывают по формуле

f = (10 - ОК) · 0,02 + f₁₀,                                                       (3)

Таблица 3

Таблица 4

Примечание.

1. Если известно, что бетон приготовлен с применением суперпластификатора, то приведенные в табл. 3 и 4 значения Д уменьшают соответственно на 0,01 и 0,02.

2. При прочности бетона, находящейся в промежутке между табличными данными, коэффициент Д находят интерполяцией.

Таблица 5

Примечание.

Если известно, что бетон приготовлен с суперпластификатором, то приведенные в таблице значения f умножают на 1,03.

5 Порядок проведения измерений

5.1. Взвешивают все шесть, остывших до температуры (20 ± 2) °С, проб с парафинированными гранями. Массу т_сi проб определяют с погрешностью не более 0,1 г.

5.2. Каждую из проб погружают поверхностью раскола в ванну с водой, где их выдерживают на прокладках вначале 1 минуту и взвешивают на воздухе, а затем 4 мин и снова взвешивают и, таким образом, определяют массы проб m_в1i и m_в5i, т.е. их массы после водонасыщения соответственно за 1 и 5 мин. Перед взвешиванием с увлажненных поверхностей проб снимают капли воды и пленочную воду прикосновением влажной ветошью (предварительно смоченной и отжатой). При этом на поверхности раскола не должны наблюдаться отблески от пленочной воды.

Примечания.

1. Для обеспечения смачивания углублений на поверхности раскола, пробу, покачивая, погружают в воду.

2. Допускается определение масс m_в1 и m_в5 методом непрерывного, гидростатического взвешивания пробы по истечении 1 и 5 мин при условии, что погрешность взвешивания не должна превышать 0,1 г.

3. Водонасыщение каждой пробы проводят поочередно.

5.3. Вычисляют средние арифметические значения разности масс проб водонасыщенных m_вji и высушенных m_ci для 1 и 5 мин по зависимости

                                                       (4)

где

j - численное значение времени водонасыщения 1 или 5 мин;

i - номер пробы (1 ÷ 6).

5.4. Вычисляют п - показатель степени, аппроксимирующей кинетику капиллярного водонасыщения функции по зависимости

.                                                       (5)

5.5. Определяют объем воды ΔV_к1, поглощенной капиллярами за 1 мин, см³, при известном составе бетона, по зависимости

,                           (6)

(значения коэффициентов К₃ и К₆ приведены в табл. 2).

Определяют объем воды ΔV_к1, поглощенной капиллярами за 1 мин, при неизвестном составе бетона, по зависимости:

.                                                  (7)

5.6. Вычисляют эквивалентное капиллярное давление Р_к (МПа) по зависимости

,                                                       (8)

где

A₁ - константа, отражающая вязкость и поверхностное натяжение воды, длительность капиллярного насыщения и площадь сечения через которое происходило капиллярное насыщение (значения А₁ приведены в табл. 6), МПасм⁶;

П_кi - капиллярная пористость растворной части бетона или мелкозернистого бетона (см. формулы 1, 2), отн;

M_i - параметр, вычисляемый по формулам, отн.

для бетона с крупным заполнителем

М_i = 6 + 300 · П^3/2_кi,                                                       (9)

для мелкозернистого бетона

М_i = 12 + 540 · П^3/2_кi,                                                     (10)

f - коэффициент (см п. 4.6) для бетона с неизвестным составом определяют по табл. 5, а при известном составе бетона вычисляют по зависимости

.                                                        (11)

5.7. Вычисляют объем капиллярных пор в материале испытываемого образца по зависимости

,                                                            (12)

где

V - объем испытываемого образца, см³.

5.8. Вычисляют критерий λ

,                                                           (13)

где

τ¢ - относительное приведенное время, отн.

Значения τ¢ приведены в табл. 6. Для расчетов принимают те значения τ¢, которые соответствуют размерам испытываемых образцов.

Таблица 6

5.9. Находят значение давления Р_i, при достижении которого на торце образца появляется «мокрое пятно» или выступают капли воды.

Для этого путем последовательной подстановки в зависимость (14) возможных значений искомого давления (в направлении его возрастания), начиная с Р_i = 0,2 МПа и увеличивая его с каждым шагом на 0,1 МПа, вычисляют параметр λ¢

,                                               (14)

где

n - показатель степени определяемый по п. 5.4;

P_i - значения последовательно задаваемого давления, МПа.

Вычисления завершают при попадании расчетного значения λ¢ в интервал, определяемый неравенством 0,9 λ < λ¢ < 1,1 λ и фиксируют соответствующее значение Р_i.

5.9. Испытанному бетону устанавливают марку по водонепроницаемости W, равную меньшему, ближайшему к Р_i, значению W, приведенному в ГОСТ 12730.5.

6 Контроль погрешности методики

Контроль погрешности настоящей методики осуществляют один раз в год. Для этого два оператора, независимые друг от друга, осуществляют измерения водонепроницаемости цементного материала одного и того же состава с использованием одновременно изготовленных (одной серии) шести образцов-близнецов в форме куба с размерами 100 × 100 × 100 мм.

Рекомендуемый цементный материал - бетон с крупным заполнителем из гранита фракции 5-20 мм, в качестве мелкого заполнителя используют песок с модулем крупности 2 ÷ 2,5, а вяжущего - цемент марки 400 или 500.

Составы такого бетона (по содержанию компонентов в 1 л бетонной смеси) при использовании цемента марки 400 или 500, следующие:

С = 480 г, П = 535 г, Щ = 1120 г, W = 190 см³;

С = 360 г, П = 620 г, Щ = 1165 г, W = 180 см³.

Расхождение результатов измерений водонепроницаемости бетона, испытанного обоими операторами, не должно превышать 10 %.

Таблица 1 - Значения логарифмов числа N

(используют для расчета показателя п)

Пример lg 11,40 = 1,057

Таблица 2 - Значения 130ⁿ (используют при расчете критерия λ)

Пример 130^0,43 = 8,11

Таблица 3 - Значения 360ⁿ (используют при расчете критерия λ)

Пример 360^0,35 = 7,85

Таблица 4 - Значения 1220ⁿ (используют при расчете критерия λ)

Пример 1220^0,56 = 53,50