ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВ АТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»

ГОССТАНДАРТА РОССИИ

 

РЕКОМЕНДАЦИЯ

 

ГСИ. Материалы цементные.

Методика выполнения измерений водонепроницаемости ускоренным методом.

 

МИ 2625-2000

 

Т 86.2

 

Вводится со дня регистрации

 

 

Предисловие

 

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

 

 

1 Область применения

 

Настоящая рекомендация распространяется на все виды бетонов на цементных вяжущих материалов 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 контрактометрах».

 

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 измерения, 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

 

№ п/п	Наименование средств измерений, устройств и материалов	Тип, нормативно-технические характеристики
1	2	3
1.	Переносной контрактометр КД-07	Объем пробы 500 см3, предел допустимой погрешности измерений контракции не более 1,5 % по ГОСТ 10060.4
2.	Весы лабораторные	Верхний предел взвешивания не более 5 кг, погрешность взвешивания не более 0,1 г по ГОСТ 24104
3.	Электрошкаф сушильный	Температура нагрева до 105 °С и автоматическое регулирование температуры с пределом допустимой погрешности 5 °С
4.	Пресс и приспособления для испытаний бетонных образцов на раскалывание	Усилие сжатия не менее 100 кН по ГОСТ 10180
5.	Смазка	Парафин по ГОСТ 23683 или ТУ 6-093637, парафины «ВИСТИ» (лыжная мазь) по ТУ 62-7556
6.	Ванна для насыщения бетонных образцов	Высота ванны и площадь ее днища должны быть достаточными для водонасыщения сухих половинок образцов с погружением их в воду на глубину не менее 20 мм (без учета диаметра прокладок)
7.	Прокладки под образцы в ванне	2 шт. длиной по 150 мм, диаметром 20 мм, материал - текстолит, эбонит, пластмасса
8.	Вода	По ГОСТ 23732
9.	Секундомер	Цена деления 1 с, уход за сутки не более 30 с
10.	Проволочная щетка и ветошь
11.	Рукавицы	Материал - брезент

 

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). Если состав бетона неизвестен или используют образцы-керны, то раскалыванию подлежит четыре образца. При этом, предварительно, определяют объем V_о 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 (105 ± 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_c в сушильном шкафу при температуре (105 ± 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 в 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 (раствора) 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);

b₁, b₂ – водопоглощение заполнителей, в долях от их массы за время перемешивания н уплотнения смеси, соответственно мелкого и крупного, см³/г (для заполнителей из плотных пород водопоглощение b₁, b₂ допускается принимать равным 0,01 см³/г);

g_щ - истинная плотность крупного заполнителя, г/см³;

K₅ - стехиометрический коэффициент текущей контракции, принимаемый по таблице 2, отн;

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

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

 

Таблица 2

 

Тип цемента	Значения коэффициентов K3, K 5, K 6, отн.
	K3	Значения истинной плотности цемента, г/см3
		2,85		2,9		3,0		3,1		3,2
		K5	K6	K5	K6	K5	K6	K5	K6	K5	K6
Алюминатный	2,2	-	-	-	-	-	-	-	-	4,5	2,8
БТЦ, ОБТЦ	2,6	-	-	-	-	-	-	5,2	3,2	5,1	3,1
Портландцемент	2,8	-	-	-	-	5,7	3,5	5,6	3,4	5,5	3,3
Пуццолановый, ШПЦ	3,3	6,8	4,2	6,8	4,1	6,7	4,1	6,6	4,0	-	-

 

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

,                                                   (2)

где

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

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

D - 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 - ОK) 0,02 + f₁₀ .                                              (3)

 

Таблица 3

 

Проемная марка бетона, МПа	15	20	30	40	50	60
Значение коэффициента D, отн	0,03	0,04	0,05	0,06	0,075	0,09

 

Таблица 4

 

Проектная марка мелкозернистого бетона, МПа	-	15	20	30	40	50
Значение коэффициента D, отн.	-	0,045	0,06	0,075	0,09	0,11

 

Примечание.

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

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

 

Таблица 5

 

Проектная марка бетона, МПа	15	20	30	40	50	60
Значение коэффициента f,отн	1,78	1,76	1,72	1,67	1,63	1,6

 

Примечание.

Если известно, что бетон приготавливался 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 m_ci 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 мин 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 т_в1 и т_в5 методом непрерывного, гидростатического взвешивания пробы по истечении 1 и 5 мин при условии, что погрешность взвешивания не должна превышать 0,1 г.

3. Вадонасыщение каждой пробы проводят поочередно.

 

5.3. Вычисляют средние арифметические значения разности масс проб водонасыщенных m_вji, и высушенных т_сi 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 n - показатель степени, аппроксимирующей кинетику капиллярного водонасыщения функции по зависимости

5.5. Определяют объем воды DV_к1, поглощенной капиллярами за 1 мин, см³, при известном составе бетона, по зависимости

,                                   (6)

(значения коэффициентов K₃ и K₆ приведены в табл.2)

Определяют объем воды DV_к1, поглощенной капиллярами за 1 мин, при неизвестном составе бетона, по зависимости

.                                                     (7)

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

,                                                            (8)

где

А₁ - 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:

М_i - параметр, вычисляемый по формулам, отн.

для бетона с крупным заполнителем М_i = 10 + (0,25 - П_кi) · 100,                                               (9)

для мелкозернистого бетона               М_i = 30 + (0,25 - П_кi) · 100,                                             (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 l

,                                                     (13)

где

t' - относительное приведенное время, отн.

Значения t' приведены в табл. 6. Для расчетов принимают те значения t', которые соответствуют размерам испытываемых образцов.