МИ 2489-98 ГСИ. Материалы цементные. Методика ускоренного определения морозостойкости бетона (раствора) по структурно-механическим характеристикам

ГНМЦ ГП "ВНИИФТРИ"

ОТДЕЛ МЕТРОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ


РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГСИ. Материалы цементные.
Методики ускоренного определения морозостойкости бетона (раствора) по структурно-механическим характеристикам

МИ 2489-98


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 "01" августа 1998 г.


1 Область применения

Настоящая рекомендация распространяется на все виды бетона и раствора, кроме ячеистого, на цементном вяжущем с различными добавками, в т.ч. полимерного вяжущего. Методика предназначена для ускоренного определения состава бетона с заданной морозостойкостью и для постоянного контроля морозостойкости бетона и раствора при серийном изготовлении и эксплуатации изделий и конструкций на любых строительных объектах и воздействиях водной и водно-солевой среды.
Рекомендация разработана в развитие и дополнение МИ 1353-93 "ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контрактометрах" и ГОСТ 10060.4-95 "Бетоны. Структурно-механический метод ускоренного определения морозостойкости".

2 Определения

В настоящих рекомендациях приняты следующие термины с определениями:
2.1. Морозостойкость бетона (раствора) - способность бетона (раствора) сохранять физико-механические свойства при многократном замораживании и оттаивании. Морозостойкость бетона характеризуется его маркой по морозостойкости F (ГОСТ 10060.0).
2.2. Основные образцы - образцы, предназначенные для замораживания.
2.3. Контрольные образцы - образцы, предназначенные для определения прочности бетона на сжатие перед началом замораживания основных образцов.
2.4. Марка бетона (раствора) по морозостойкости F - минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона (раствора), при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормальных пределах (среднее значение прочности бетона на сжатие в основных образцах по сравнению со средней прочностью в контрольных образцах не должно уменьшиться более, чем на 5 %, а для легких бетонов марки до F 50 - не более, чем на 15 %).
2.5. Капиллярно-открытая пористость - объем пор в долях (процентах) от объема бетона, в которых вода переходит в лед при замораживании до минус 20 °С.
2.6. Контракция - уменьшение абсолютного объема материала в результате гидратации цемента. Размерность контракции см3.
2.7. Удельная текущая контракция цемента - контракция 1 г цемента к требуемому времени. Размерность - см3/г.

3 Средства испытаний и вспомогательные устройства

3.1. Оборудование для изготовления, хранения и испытания бетонных образцов, соответствующей ГОСТ 10180 и ГОСТ 28570.
3.2. Морозильный шкаф или бытовой холодильник с морозильной камерой, обеспечивающие достижение и поддержание температуры минус (18 ± 2) °С.
3.3. Переносной контракциометр КД-07 (конструкции ГП ВНИИФТРИ) по МИ 1353-93 и ГОСТ 10060.4
3.4. Электрошкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева до 105 °С и автоматическое регулирование температуры с пределом допустимой погрешности ±5 °С.
3.5. Весы, имеющие предел допустимой погрешности измерений массы 1 г по ГОСТ 24104.
3.6. Ванна для насыщения водой шести образцов.
3.7. Вода по ГОСТ 23732 в количестве, достаточном для насыщения шести образцов.

4 Порядок подготовки к проведению испытаний

Для испытаний бетона (раствора) на морозостойкость используют либо образцы-кубы или образцы-керны.
Образцы-кубы предпочтительны для заводской технологии и монолитного бетонирования, а образцы-керны предпочтительны для оценки ресурса бетона в интенсивно эксплуатируемых строительных объектах (аэродромы, дороги, гидросооружения и др.).
4.1. Перед изготовлением образцов определяют:
" водопоглощение щебня и песка по ГОСТ 8269 в течение 1 ч;
" водоотделение бетонной смеси по ГОСТ 10180.4 для случая, когда бетонную смесь уплотняют центрифугированием или вакуумированием.
4.2. Основные и контрольные образцы в количестве 6 шт. изготавливают и отбирают по п.п. 4.5-4.10 ГОСТ 10060.0.
4.3. Образцы-керны в количестве 7 шт. отбирают из конструкции и хранят по ГОСТ 28570.
4.4. Контрольные и основные образцы насыщают водой по ГОСТ 10060.0.
4.5. Перед испытаниями образцов-кернов из бетона неизвестного состава или образцов, изготовленных из жестких бетонных смесей со значительным недоуплотнением, один из них подвергают следующим испытаниям:
" определяют массу mво одного керна (образца), г;
" определяют объем V керна (образца), см3;
" раскалывают керн (образец) и отбирают только куски ориентировочным объемом 20-30 см3 и определяют массу твi полученной пробы, г;
" кипятят пробу в течение 5 ч, охлаждают до температуры плюс (20 ± 2) °С, охлажденную воду сливают и определяют массу пробы mki, г;
" высушивают пробу в сушильном шкафу при температуре (105 ± 5) °С до постоянной массы тci.
4.6. Определяют капиллярно-открытую пористость Пki бетона в проектном возрасте, %:
а) для образцов (кернов) из бетона с известным составом
% (1)
где
Wi - объем воды затворения в 1 л уплотненной смеси образца бетона за вычетом водоотделения в процессе уплотнения, см3;
Пi, Щi - масса заполнителей в 1 л бетона, соответственно мелкого и крупного, г;
?1, ?2 - водопоглощение заполнителей, в долях от их массы за время перемешивания и уплотнения смеси, соответственно мелкого и крупного, см3/г. Для пористых заполнителей допускается в формуле 1 вместо ?1Пi - ?2Щi + ?o использовать ?o/2.
Примечание.
Для заполнителей плотных пород (гранит, базальт, кварц) водопоглощение ?1 и ?2 допускается принимать равным 0,01 см3/г.

?о - объем открытых пор пористых заполнителей (объем воды, поглощаемый пористыми заполнителями за 1 ч), см3;
?V i - удельная текущая контракция применяемого цемента к моменту испытаний материала на морозостойкость, см3/г.
Значение ?V i определяют заранее по мере поступления цемента, используя методику, изложенную в МИ 2486-98:
K5 - стехиометрический коэффициент контракции, принимаемый по таблице 1;
Сi - масса цемента в 1 л бетонной смеси, г.

Таблица 1

Тип цемента Значение коэффициента K5 при различных ?с, отн.
2,85 2,9 3,0 3,1 3,2
Алюминатный - - - - 4,5
БТЦ, ОБТЦ - - - 5,2 5,1
Портландцемент - - 5,7 5,6 -
Пуццолановый, ШПЦ 6,8 6,8 6,7 6,6 -

б) для образцов (кернов) из бетона с неизвестным составом:
, (2)
где
mki; mci; mвi; mвo; V - величины по п. 4.5 настоящей рекомендации.
?w - плотность воды при температуре (20 ± 2) °С, принимаемая равной 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), отн.

Таблица 2

Прочность бетона или фактическая прочность, МПа 15,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Значение коэффициента Д, отн. 0,05
0,03 0,06
0,04 0,07
0,05 0,08
0,06 0,09
0,07 0,11
0,09

В числе приведены значения Д для мелкозернистого бетона (раствора). Их корректируют по примечанию МИ 2625 (стр. 87).
Примечание.
Капиллярно-открытую пористость тощих бетонов с большой межзерновой пустотностью (изготовленных из жестких бетонных смесей) определяют по формуле 1, где вместо Wi подставляют Wj из выражений 2а или 2б.

Wf = Wi + 1000 · (0,97 - ?ф / ?p), (2а)
здесь
?ф, ?p - объемная масса свежеуплотненной бетонной смеси в образцах испытываемого на морозостойкость бетона соответственно фактическая (определяют путем взвешивания) и расчетная (определяют при расчете состава бетона по методу абсолютных объемов):
, (2б)

5 Порядок проведения испытаний

5.1. Насыщенные водой контрольные образцы непосредственно после извлечения из ванны испытывают на прочность при сжатии по ГОСТ 10180.
5.2. 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.
5.3. Основные образцы после извлечения из холодильника (морозильного шкафа) в замороженном состоянии незамедлительно испытывают на прочность при сжатии и вычисляют коэффициент повышения прочности и бетона Кi по формуле
, (3)
где
, - средние арифметические значения прочности бетона соответственно в контрольных и основных образцах, МПа.
5.4. Из таблиц А.1 и А.2 Приложения А для установленного значения капиллярно-открытой пористости испытываемого бетона находят соответствующие значения морозостойкости Мтах и Мmin, а также коэффициентов повышения прочности Kтах и Kmin и рассчитывают морозостойкость бетона Мi в циклах по формуле
, (4)
где
Кi - фактический коэффициент повышения прочности бетона, отн.;
Мmax, Мmin - соответственно максимальная и минимальная морозостойкость бетона, циклы;
Kmax, Kmin - соответственно максимальный и минимальный коэффициенты повышения прочности бетона, отн.
Если значение Кi для данной капиллярно-открытой пористости меньше Кmin, то морозостойкость Мi определяют по формуле
, (5)
где
.
Если значение Кi для данной капиллярно-открытой пористости больше Kmax, то морозостойкость Мi определяют по формуле
, (6)
где
.
Значения чисел N1 и N2, возведенных в степень 1/3, приведены в таблице Б.1 Приложения Б.

6 Правила обработки результата испытания

6.1. Результат определения морозостойкости представляют формулой
Мi = М · (1 - ?o), (7)
где
, (8)
КM для тяжелого бетона, раствора и легкого бетона принимают соответственно 0,004; 0,005; 0,006.
Значения средних квадратических отклонений и находят по формулам
, (9)
, (10)
6.2. Испытанному бетону устанавливают марку по морозостойкости F равную меньшему, ближайшему к Мi значению F, приведенному в ГОСТ 10060.
6.3. Определение морозостойкости бетона (раствора) при минус (18 ± 2) °С в солевой среде, а также при использовании золоцементных вяжущих, содержании в вяжущем минеральных добавок свыше 50 % (по массе), применении новых видов суперпластификаторов и заполнителей типа гравия осуществляют по вышеизложенной методике, а результат умножают на понижающий коэффициент А.
Методика определения коэффициента А приведена в приложении В.
6.4. Методика ускоренного определения морозостойкости бетона неизвестного состава без применения однократного замораживания приведена в приложении Г.
6.5. Методика ускоренного определения морозостойкости бетона в возрасте 28 сут путем испытаний образцов непосредственно после их тепловлажностной обработки (ТВО) приведена в Приложении Д.
6.6.
...