ГНМЦ ГП «ВНИИФТРИ»
ОТДЕЛ МЕТРОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГСИ. Материалы цементные.
Методики ускоренного определения водоцементного отношения, прогнозирования и контроля прочности бетона по контракции
МИ 2488-98
Информационные данные
Разработана Государственным научным метрологическим центром ГП ВНИИФТРИ, Отделом метрологии в строительстве
Исполнители: А. И. Марков, М. П. Польяникова
Метрологическая экспертиза проведена Отделом общих и теоретических проблем метрологии ГП ВНИИФТРИ
Утверждена ГП ВНИИФТРИ «19» июля 1998 г.
Зарегистрирована ВНИИМС «26» июля 1998 г.
Вводится с «1» августа 1998 г.
1 Область применения
Настоящая рекомендация устанавливает методики выполнения ускоренного определения водоцементного отношения бетона, обеспечивающего его заданную прочность к требуемому времени; прогнозирования и контроля прочности бетона в зависимости от его состава и сроков твердения.
Методики распространяется на все виды бетонов и используемых для их изготовления химических и минеральных добавок, плотных заполнителей и режимов твердения бетона, как в нормальных (стандартных) условиях от 7 до 360 суток, так и при тепловлажностной обработке (ТВО) при температуре изотермической стадии до 95 °С.
Ускоренное определение и прогнозирование указанных величин предполагает использование сведений об активности цемента и его контракции, экспрессно определяемых в соответствии с рекомендациями МИ 2486-98 и МИ 2487-98, а также применение ряда расчетных зависимостей.
Рекомендация разработана в развитие и дополнение МИ 1353-93 «ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контрактометрах», и ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава».
2 Методика ускоренного определения водоцементного отношения бетона
Методику определения водоцементного отношения Wi/Ci применяют при определении или корректировке состава бетона для обеспечения заданной прочности бетона Ri к требуемому времени τi или непосредственно после ТВО.
Методика предусматривает использование активности цемента по ГОСТ 310.4 и активности цемента в бетоне. Применение активности цемента в бетоне повышает точность расчета Wi/Ci.
2.1. Определяют по МИ 2486-98 удельную текущую контракцию цемента ΔV¢ji - при твердении в нормальных условиях в возрасте τi или ΔV¢jT - по завершению ТВО.
2.2. Определяют по МИ 2487-98 активность цемента по ГОСТ 310.4, т.е. Rji, или активность цемента в бетоне при его твердении в нормальных условиях в течение заданного времени τi, или непосредственно по завершению ТВО, т.е. соответственно RБji и RБjT.
2.3. Определяют по ГОСТ 8269 и ГОСТ 8735 содержание пылевидных и глинистых частиц в применяемых щебне (гравии) Гщ и песке Гп (в долях от их массы). Вычисляют среднее суммарное содержание этих примесей в заполнителях по формуле
Г = (Гп + 2Гщ) / 3, (2.1.)
2.4. Определяют водоцементное отношение Wi/Ci, бетона, обеспечивающее его заданную прочность Ri.
2.4.1. При использовании активности цемент по ГОСТ 310.4 и твердении бетона изначально в нормальных условиях к любому времени τi ≥ 7 сут, или к τi ≥ 28 сут независимо от параметров предшествовавшего режима ТВО бетона - принимают формулу
, (2.2.)
где
ν0, νi - объемы воздуха в 1 л уплотненных смесей соответственно по ГОСТ 310.4 и бетона с заданной прочностью Ri (значение ν0 принимают равным 30 см3, a νi определяют по ГОСТ 10181.3);
С0 - содержание цемента в стакане контракциометра (при определении активности), г;
γс - истинная плотность цемента, г/см3 (по сертификату);
ΔV¢ - удельная полная контракция, принимаемая для основных типов цемента равной 0,12 (алюминатный); 0,11 (БТЦ, ОБТЦ); 0,1 (портландцемент) и 0,09 (шлакопортландцемент, пуццолановый), см3/г;
а - адгезионный показатель крупного заполнителя (для гранитного и известнякового щебня и кварцевого песка при Г ≤ 0,01, 0,01 ≤ Г ≤ 0,03 и Г > 0,03 значение а принимают равным соответственно 1; 0,9 и 0,85, а для дробленого гравия эти показатели умножают на 0,95).
2.4.1.1. Определение Wi/Ci для обеспечения заданной прочности бетона непосредственно после ТВО, производят расчетом по формуле (2.2), где Rji заменяют на RjT, a ΔV¢ji - на ΔV¢jT.
2.4.2. При использовании активности цемента в бетоне и при твердении бетона изначально в нормальных условиях к любому времени τi ≥ 7 сут, или τi ≥ 28 сут - независимо от параметров предшествовавшего режима ТВО бетона - применяют формулу
,
(2.3.)
здесь все обозначения те же что и для формулы (2.2)
2.4.2.1. Определение Wi/Ci для обеспечения заданной прочности бетона непосредственно после ТВО, производят расчетом по формуле (2.3), где RБji и ΔV¢ji заменяют соответственно на RБjT и ΔV¢jT.
Примечание.
Значения чисел, возведенных в степень 2/3, определяют по таблице А.3 Приложения А (МИ 2486-98).
3 Методика прогнозирования прочности бетона
Прогнозирование прочности бетона производят в зависимости: от контракции цемента к различному времени, изменения водоцементного отношения и степени уплотнения бетонной смеси (объема вовлеченного в смесь воздуха). При этом зависимости интегрально учитывают влияние особенностей конкретно применяемых компонентов бетона.
3.1. Прогнозирование прочности бетона одного и тог же состава на сжатие и растяжение (далее прочности) к различному времени в условиях нормального твердения и после тепловлажностной обработки (ТВО) производят по формуле
,
(3.1)
где
Ri - значение прогнозируемой (искомой) прочности бетона к заданному времени, МПа;
Rо - известное значение прочности бетона к одному (любому) времени (после ТВО, в возрасте семи суток или др.), МПа;
α - показатель степени, равный 3/2 для сжатия и 1 - для растяжения;
W/C - водоцементное отношение бетона, за вычетом водопоглощения заполнителей или водоотделения бетонной смеси, см3/г;
ΔV¢o, ΔV¢i - удельная текущая контракция цемента соответственно известная (для Ro к любому времени) и запрогнозированная ко времени достижения искомой прочности Ri, см3/г.
Контракцию ΔV¢o, ΔV¢i определяют (прогнозируют) по МИ 2486-98.
3.2. Прогнозирование прочности бетона, при постоянстве вида применяемых компонентов в зависимости от изменения водоцементного отношения производят по формуле
, (3.2)
где
Ri, Ro - прочность бетона соответственно искомая и известная, МПа;
Wi/Ci, Wo/Co - водоцементное отношение для бетона с прочностью, соответственно, Ri и Ro.
Если прогнозирование прочности производят к одному и тому же времени, то есть когда ΔV¢i= ΔV¢o, то используют формулу
, (3.3)
где
М = ΔV¢c / ΔV¢γc - относительный показатель, принимаемый при завершении ТВО и к возрасту 28 сут, в среднем соответственно равным 0,08 и 0,1, см3/г.
3.3. Прогнозирование прочности бетона в зависимости oт объема вовлеченного или не вытесненного воздуха в бетонной смеси производят по следующей упрощенной формуле (прогноз к одному и тому же времени твердения бетона, как с прочностью Rо так и Ri).
, (3.4)
где
Vi, Vo - объем воздуха, вовлеченного в 1 л бетонной смеси для бетонов с прочностью соответственно искомой Ri и известной Ro, см3;
Ci, Сo - содержание цемента в 1 л бетонной смеси для бетонов с прочностью соответственно Ri и Ro, г
Объем вовлеченного воздуха V находят по ГОСТ 10181.3 или по формуле
V = (1 - γф / γp) · 1000, (3.5)
где
γф, γр - объемная масса бетонной смеси соответственно фактическая и расчетная. Фактическую объемную массу находят по ГОСТ 10181.2, а расчетную - согласно составу бетона, определенного по методу абсолютных объемов (ГОСТ 27006).
Примечание.
Прогнозирование прочности бетона по формулам 3.2-3.4 может быть произведено и с использованием активности цемента по ГОСТ 310.4. Для этого в указанных формулах взамен Ro и Wo/Co подставляют соответственно выражение aRji·(1 -Г/0,5) и 0,4 (см. методику 2).
Значения чисел, возведенных в степень 3/2 определяют по таблице МИ 2487-98 (таблица А1).
Если возникает необходимость прогнозирования бетона к любому сроку при одновременном изменении водоцементного отношения и объема вовлеченного воздуха, то используют формулу (3.2) в которой заменяют Wо/C0 на (Wо + Vо) / Cо, a Wi / Ci на (Wi + Vi) / Ci.
4 Методика ускоренного контроля прочности бетона
Настоящая методика устанавливает порядок ускоренного контроля прочности бетона по пробам, отобранным из поступающей бетонной или растворной смеси с осадкой конуса (5 ÷ 20) см.
Методика распространяется на бетоны и растворы с тяжелыми заполнителями и не ограничена видом (типом) применяемого цемента и химических добавок.
4.1. Норма погрешности
Методика обеспечивает контроль прочности бетона с погрешностью, не превышающей 15 %.
4.2. Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства.
|
№ п.п. |
Наименование средств измерений, устройств и материалов |
Тип, нормативно-технические характеристики |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Контракциометр |
КД-07 конструкции ГП ВНИИФТРИ (ГОСТ 10060.4) |
|
2 |
Весы лабораторные |
По ГОСТ 24104, верхний предел измерения не более 1 г. |
|
3 |
Мерные цилиндры |
По ГОСТ 1770, объемом 50 и 500 мл, цена деления, соответственно, 1 мл и 5 мл. |
|
4 |
Электрошкаф сушильный |
По ГОСТ 13474, температура до 105 °С. |
|
5 |
Виброплощадка лабораторная |
По ГОСТ 10180, частота 50 Гц. Амплитуда 0,5 мм. |
|
6 |
Противень |
По ГОСТ 10180, емкость до 3 л. |
|
7 |
Смазка |
Солидол, отработанное машинное масло, эмульсол. |
|
8 |
Вода для цементного теста, раствора, бетона |
По ГОСТ 23732 |
|
9 |
Чаша с мастерком для приготовления цементного теста |
По ГОСТ 310.3 |
|
10 |
Термометр |
По ГОСТ 9871 , диапазон (0 ÷ 100) °С |
|
11 |
Брусок |
Дерево, 400 × 50 × 60 мм. |
4.3. Требования по безопасности
При применении методики должны выполняться требования безопасности по ГОСТ 10180.
4.4. Требования к квалификации операторов
К выполнению методики допускаются лица, изучившие настоящую методику и методику работы на контракциометре КД-07.
4.5. Условия выполнения контроля
При выполнении контроля должны соблюдаться следующие условия:
- температура окружающей среды, °С от 15 до 30
- температура бетонной (растворной) смеси, °С от 10 до 30
- интервал времени с момента приготовления и до отбора
пробы смеси, не более, ч 2
- относительная влажность воздуха, % 30-90
4.6. Порядок контроля
При поступлении смеси должны быть предъявлены сведения: о ее составе, проектной марки бетона (раствора), активности и контракции за 3 ч применяемого цемента. Если применяют добавки-пластификаторы, то для определения ΔVjo их также используют в той же дозировке.
4.6.1. Устанавливают интервал времени с момента приготовления смеси и определяют ее температуру. Если эти показатели удовлетворяют требованиям п. 4.5., отбирают пробу смеси массой не менее 3 кг, а также определяют ее осадку конуса.
4.6.2. Наполняют частью пробы стакан контракциометра КД-07, где ее уплотняют на виброплощадке и взвешиванием (за вычетом массы стакана) определяют ее массу m1.
4.6.3. Измеряют в течение 6 ч по МИ 2486-98 контракцию бетонной смеси и определяют ее значение за 3 ч, производя первый и конечный отсчеты соответственно через 3 и 6 часов после герметизации контракциометра. При этом в емкости, где устанавливают контракциометр, температура воды должна быть (20 ± 2) °С.
Примечание.
Если температура контролируемой бетонной смеси находится в пределах (20 ± 3) °С, то измерения осуществляют за 3 ч, производя первый отсчет непосредственно после герметизации.
4.6.4. Из оставшейся части пробы смеси отбирают ее навеску массой m1, которую раскладывают на противне слоем, толщина растворной части в котором должна быть не более 10 мм. Противень с пробой помещают в сушильный шкаф, где пробу высушивают в течение трех часов при температуре (100 ± 5) °С.
4.6.5. Через 3 ч высушивания определяют массу пробы m2 и рассчитывают водосодержание в 1 л контролируемой бетонной смеси по формуле
Wj = E (m1 - m2) / d, (4.1)
где
Е - коэффициент, определяемый по формулам:
Е = 1,9 + 0,009 (22 - ОК) + 0,08 (М - 1) + 0,0015 (60 - R),
при использовании пластификаторов
Е = 2 + 0,009 (22 - ОК) + 0,08 (М - 1),
где
ОК - осадка конуса (см),
М - модуль крупности песка (отн.),
R - проектная прочность бетона (МПа),
d - плотность воды при температуре 20 °С, (d = 1 г/см3).
4.6.6. Определяют водоцементное отношение Wj/Cj поступившей смеси расчетом по формуле
(4.2)
где
θ равно ΔVj3 / ΔVjo или (ΔVj6 - ΔVj3) / ΔVjo (см. п. 4.6.3.);
ΔVj3, ΔVj6 - контракция поступившей смеси соответственно за три и шесть часов, см3;
При использовании цемента с эффектом «торможения» в расчетах по формуле 4.2 используют только измеренные значения ΔVj3, ΔVj6, ΔVjo (ΔΔV не прибавляют).
ΔVjo - контракция 1000 г применяемого цемента за три часа, см3.
4.6.7. Фактическая прочность на сжатие бетона (раствора) в проектном возрасте 28 сут из поступившей смеси определяют по формулам
(4.3)
или
(4.4)
где
Rj, Rcj - соответственно проектная марка и активность применяемого цемента, МПа;
Wjн/Cjн, Wj/Cj - водоцементное отношение соответственно, номинальное (по составу бетона) и фактическое (в поступившей смеси), см3/г;
а, Г - показатели, определение которых дано в разделе 2 настоящей рекомендации.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения
2 Методика ускоренного определения водоцементного отношения бетона
3 Методика прогнозирования прочности бетона
4 Методика ускоренного контроля прочности бетона