Определение вещественного состава бетона
Обновлено: 18.05.2024
Подбор состава бетона
Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной, перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей. До затвердевания эта смесь называется «бетонной смесью». Здесь самое важное – бетонная смесь. По сути, подбор состава бетона – это подбор состава бетонной смеси.
Это и есть тот самый главный компонент, который впоследствии твердеет и дает нам бетон. Он не застывает, не замерзает, а именно твердеет.
Чаще всего для изготовления бетонов применяют цементы и неорганические заполнители.
Вяжущее вещество (цемент) и вода являются активными составляющими бетона. Благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителем.
Заполнители в большинстве своем являются инертными, т.е. не вступают в химическое соединение с цементом и водой. Поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Они образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, возникающую вследствие усадки цементного камня при твердении. В легких бетонах пористые заполнители уменьшают объемный вес и теплопроводность.
В качестве заполнителей используют преимущественно местные дешевые материалы (песок, гравий, щебень). Это снижает стоимость бетона и делает его в основном местным материалом, так как привозной цемент составляет всего около 10-15% его веса, а заполнители и вода – до 80-95%.
Следует отметить, что бетонная смесь по своему агрегатному состоянию является жидкостью, обладающей специфическими свойствами. Например, тиксотропностью – способностью жидкости при механическом воздействии разжижаться, становиться более текучей. Это свойство используется для уплотнения бетонной смеси: при погружении вибратора в бетонную смесь, она растекается.
Через какой-то промежуток времени бетонная смесь становится бетоном, и это уже твердое тело.
Существует определенный промежуток времени, который называется схватыванием. Схватывание имеет начало и конец. Начало и конец схватывания определяются ГОСТами в соответствии с вяжущими, в качестве которых могут быть: цемент, гипс, глиноземистый цемент, пуццолановый цемент т.д. В зоне схватывания бетон уже не жидкое тело, но и еще не твердое.
Конкретно для цемента сроки его схватывания определяются на приборе Вика с иглой и кольцом.
Для этого кольцо ставят на пластину, наполняют цементным тестом и погружают в него иглу через каждые 10 минут, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в одно и то же место.
Если игла не доходит до пластины, на который установлен образец на 2-4 мм, то это начало схватывания. Если наоборот, игла погружается в образец не более, чем на 1-2 мм, то это уже конец схватывания.
Принципы, на основе которых мы будем подбирать, проектировать состав нашего бетона, их всего два:
• Принцип абсолютных объемов;
• Принцип фаз.
Проще, это можно сформулировать следующим образом. Практически весь объем бетонной смеси занимает щебень, он выступает в роли каркаса. Пустоты между зернами щебня заполняет песок – это вторая структура внутри первой. И пустоты между песком и между щебнем, которые остались, заполняет цемент – это третья структура. Получается такая матрешка в матрешке.
Принцип фаз – это то, что щебень выступает в роли каркаса и занимает большую часть объема.
Принцип абсолютных объемов говорит, что все компоненты в составе тяжелого бетона, а именно вода, цемент, песок и щебень условно говоря, занимают 100% объема, не оставляя там пор.
Перейдем к исходным данным, к тому, на основании чего мы будем проектировать наш состав. Прежде всего нам нужно определиться с понятиями плотности истинной, плотности насыпной и плотности средней.
Средняя плотность материала ρ 0 (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами). Вычисляют путем деления массы образца m на его геометрический объем с порами и пустотами:
Истинная плотность материала ρ (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, без учета пор и пустот. Вычисляют путем деления массы образца m на его абсолютный объем (без пор и пустот):
Насыпная плотность материала – это отношение массы материала в свободном рыхло насыпанном состоянии к его объему.
Истинная плотность песка и щебня примерно 2,65-2,7 т/м 3 , цемента – 3,1 т/м 3 .
Средняя плотность песка и щебня – 1,4-1,45 т/м 3 .
Щебень мы будем рассматривать фракции 5-20 мм – основная фракция для производства бетона и изделий из него.
В данном алгоритме будем считать, что все составляющие – среднего качества. Также будем считать, что вода качеством не хуже питьевой.
Но самые главные исходные данные, которые необходимы нам для проектирования – это марка бетона по прочности на сжатие М б . Мы будем исходить из того, какой прочности бетон нам необходим. Также нам необходимо знать марку цемента М ц . Это, пожалуй, основной компонент, свойства которого влияют на состав бетонной смеси.
Также нам необходимо знать об удобоукладываемости смеси, которая говорит о легкости ее укладки и отсутствии расслоения. Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от способа ее уплотнения: трамбованием или вибрацией. В процессе уплотнения из бетона удаляется воздух, в результате чего достигается максимальная плотность бетонной смеси. Весь процесс уплотнения бетона направлен на преодоление двух видов сцепления:
• сцепления между отдельными частицами в бетоне;
• сцепления между бетоном и опалубкой и поверхностью арматуры.
Прочность готового бетона напрямую зависит от степени уплотнения бетонной смеси. При наличии пор в бетоне его прочность резко снижается. Так, 2% пор могут привести к снижению прочности на 10%, а 5% пор снижают прочность уже на 30%.
По своей природе поры в бетоне – это или пузырьки поглощенного воздуха, или пространство, оставшееся после удаления воды. Объем пор, оставшихся после удаления воды, зависит от водоцементного соотношения в бетонной смеси. Количество воздушных пор зависит от гранулометрического состава мелкого заполнителя, то есть, от крупности песка.
По удобоукладываемости бетонные смеси делятся на три вида: подвижные (П), жесткие (Ж) и сверхжесткие (СЖ). Оценка удобоукладываемости бетонной смеси производится на основании показателей:
• для подвижных смесей – показатель подвижности. Это оценка по осадке конуса ОК (в см) или расплыву конуса (РК), отформованного из бетона;
• для жестких и сверхжестких бетонных смесей – показатель жесткости. Это оценка по времени вибрации в секундах, необходимого для уплотнения бетона.
Мы будем рассматривать исключительно подвижные смеси, так как это наиболее распространенный вариант.
Для примера зададимся следующими данными:
Марка по удобоукладываемости: осадка конуса – 5-9 см или П2.
Мы можем приступать к подбору состава.
Содержание скрытьОпределение водоцементного отношения В/Ц
Первое, с чего начинается подбор состава бетона – определение водоцементного отношения В/Ц . Это самый главный показатель, который характеризует прочность бетона. Физический смысл этой величины заключается в следующем: она показывает концентрацию цемента в водоцементной системе. Чем у нас больше цемента, тем больше концентрация, тем цементный камень при затвердевании будет прочнее.
Где А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей. Для заполнителей среднего качества принимается А = 0,6; А1 = 0,4.
Водоцементное отношение В/Ц<0,4 встречается относительно редко, так как смеси менее 40% довольно жесткие и редко встречаются.
Rб – марка бетона = 300;
Rц – марка цемента = 400.
В/Ц = 0,6 ∙ 400 / 300 + 0,5 ∙ 0,6 ∙ 400 = 0,57
Для полной гидратации всех цементных минералов необходимо примерно 18% воды от массы цемента . Для того, чтобы получить удобоукладываемую подвижную смесь мы добавляем воды намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1.
Возникает вопрос, что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются поры. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.
Возьмем на примере самые распространенные каменные материалы и простроим кривую зависимости их прочности от пористости.
График зависимости прочности различных строительных материалов от их пористости
Из графика видно, чем выше прочность, тем лавинообразней происходит ее спад при увеличении пористости. Лишняя вода, да и вообще вода, в принципе, вызывает пористость и снижает прочность. Когда заливают бетонную конструкцию бетоном с повышенным количеством воды, то идет водоотделение 5-10 см. Лишняя вода, испаряясь в большом количестве, оставляет такое же большое количество пор и пустот. Через месяц-два этот бетон, условно говоря, можно пальцем проткнуть. Через 2-3 года он начинает весь сыпаться и превращаться в труху.
Получается, вода для бетона плохо, но в тоже время, без воды невозможно получить удобоукладываемую смесь, с которой можно работать и которую можно уплотнять.
Определение количества воды
Количество воды определяется в зависимости от требуемой подвижности, в зависимости от того, гравий мы применяем или щебень, от их наибольшей крупности. Так как у щебня структура чуть рваная, то воды надо больше. Смачиваемая поверхность у гравия наоборот, меньше.
Водопотребность бетонной смеси:
Существуют специальные эмпирические таблицы, графики, на основе которых в зависимости от исходных данных можно определить необходимое количество воды.
ОК – осадка конуса в сантиметрах, см;
1 ÷ 4 – подвижность смеси П1 ÷ П4
Для подвижных смесей, для щебня фракции 5-20:
– для подвижности П1 нужно 180 литров воды;
– для П2 – 195 литров;
– для П3 – 210 литров;
– для П4 – 230 литров.
Понятно, что чем выше подвижность, тем больше воды нам надо.
Получается, для нашего примера берем расход воды 195 литров (для П2).
Никакая методика не гарантирует стопроцентного попадания в те свойства, которые нам были прописаны в задании. Поэтому обязательно нужно делать замесы, подтверждать подвижность смеси, прочность бетона. Если они не соответствуют заявленным, то производить корректировку.
Следует заметить, что современный бетон без пластификаторов – это не бетон. Строительная химия сейчас используется абсолютно везде, неважно, на заводе или при самостоятельном замешивании бетона.
Один из важных параметров пластификатора – это водоредуцирующий эффект, который измеряется в процентах. Водоредуцирующий эффект – это то значение, на которое пластификатор способен уменьшить количество затворяемой воды при сохранении той же самой удобоукладываемости смеси. Может быть 10%, 20%, 30%. Существует огромное количество пластификаторов, под различными брендами, торговыми марками, но активные компоненты у них одни и те же. В инструкции на пластификатор указаны как водоредуцирующий эффект, так и дозировка, которая зависит от массы цемента, и составляет от 0,1 до 1,5%.
Для примера возьмем пластификатор с водоредуцирующим эффектом 10% . И нам для подвижности П2 нужно брать уже не 195 литров, а:
В = 195 л – 20 л (10% от 195 л) = 175 литров
Определение количества цемента
Так как В/Ц = 0,57, и В = 175 литров, то
Ц = В / 0,57 = 175 / 0,57 = 310 кг
Определение количества пластификатора
Допустим, нам необходимо для получения водоредуцирующего эффекта 10% взять пластификатора 1% от массы цемента.
Ц ∙ 0,01 = 310 ∙ 0,01 = 3,1 кг;
Так как пластификатор тяжелее воды, с плотностью 1,1 т/м 3 , а дозировать его мы будем в литрах, то количество пластификатора в литрах:
Пл = 3,1 / 1,1 = 2,8 литров
Можно посчитать, сколько бы нам пришлось взять цемента без пластификатора.
Ц = В / 0,57 = 195 / 0,57 = 342 кг
Получается, при применении пластификатора мы экономим более 30 кг цемента. С учетом того, что 10% пластификатор стоит недорого, то это существенная экономия бюджета. А если взять пластификаторы последнего поколения, которые дают 30% водоредуцирующий эффект, то можно получить еще большую экономию цемента.
Определение количества щебня
Щебня должно быть 1000-1300 кг/м 3 .
При средней плотности щебня 1,4-1,45 т/м 3 , мы получаем, что по объему щебень будет занимать 70-95%.
Почему не 100%? Если мы возьмем 100%, то у нас зерна щебня будут соприкасаться между собой, будут иметь точки контакта, и цемент с песком не смогут полностью окружить эти зерна и обеспечить сцепление этих элементов каркаса между собой. Поэтому принимается определенная раздвижка зерен. В учебной литературе определяется коэффициент раздвижки зерен, который зерна щебня раздвигает, между ними образуются определенные промежутки и в них без проблем может расположиться песок и цемент и обеспечить надежное сцепление зерен между собой.
В какую сторону смещаться, ближе к 1000 или к 1300? Если берем щебня больше, то становится меньше водопотребность смеси, но она получается более жесткой, так как большое количество щебня в бетоне приводит к комкованию бетона. Такой бетон очень тяжело брать лопатами, тяжело заглаживать и уплотнять.
Если брать щебня меньше, то смесь становится более податливой, но больше воды уходит на затворение данной бетонной смеси.
Есть определенные канонические особенности: все зависит от региона. Где-то щебень стоит дороже песка, где-то наоборот, песок стоит дороже щебня.
Мы можем уменьшить до минимума количество щебня, если он слишком дорогой, а разницу снивелировать количеством песка.
Для нашего примера возьмем по максимуму, 1300 кг щебня.
Щ = 1300 кг
Определение количества песка
В классической методике определения состава бетона песок определяется с тем расчетом, что он займет оставшуюся часть объема, которую уже заняли щебень, вода и цемент.
То есть, от единицы объема отнимается объем щебня, воды и цемента и умножается на истинную плотность песка:
П = (1 – Щ – В – Ц) ∙ ρ ист
Одна интересная, адаптированная к действительности деталь для упрощенной методики, если некогда считать по последней формуле:
Средняя плотность практически любой бетонной смеси составляет 2400 кг/м 3 . И для того, чтобы нам найти количество песка, нам нужно от 2400 отнять все то, что мы уже насчитали:
П = 2400 – 175 (воды) – 310 (цемент) – 1300 (щебня) = 615 кг .
Песок и щебень как два брата, нивелируют друг друга. Мы можем взять щебня не 1300 кг, а по-минимуму, 1000 кг. Тогда, чтобы выйти на среднюю плотность бетонной смеси, песка нужно взять 615 + 300 = 915 кг.
Но все-таки не очень хорошая пропорция, когда песка и щебня примерно поровну. Лучше придерживаться классических принципов, когда щебень занимает по максимуму объема, формирует основной силовой каркас, а уже все остальное – песок и цемент.
Если мы посмотрим на подобранный состав:
В / Ц = 0,57
Вода = 175 л
Пластификатор = 2,8 л
Цемент = 310 кг
Песок = 615 кг
Щебень = 1300 кг
Цемент : песок : щебень : пропорции этих компонентов между собой соотносятся как 1 : 2 : 4 .
Когда-то на старых мешках с цементом, для Мц 400, и Мб 300 как раз и давались такие пропорции 1 : 2 : 4.
Рабочий состав бетона
То, что мы сейчас подобрали, это прежде всего лабораторный состав, либо номинальный. Что это значит? Здесь песок и щебень в абсолютно сухом состоянии. То есть, у них влажность нулевая W = 0%. Но на самом деле они хранятся под открытым небом, и они имеют какую-то влажность, и ее надо учитывать.
Щебень имеет влажность 3 – 5%. У песка, как дисперсного компонента влажность немного больше и составляет 5 – 7%.
Для того, чтобы перейти на рабочий состав, нам нужно эти значения умножить на (1 + W). То есть, количество песка нам нужно умножить на 1,05, а количество щебня на 1,03.
Получается новый состав, с учетом влажности песка и щебня:
Цемент = 310 кг
Песок = 615 ∙ 1,05 = 645 кг
Щебень = 1300 ∙ 1,03 = 1340 кг
Пластификатор = 2,8 л
Как посчитать количество воды: разница между влажным и лабораторным песком – 30 кг или 30 литров. Разница между влажным и лабораторным щебнем 40 кг или 40 литров. Эта разница и есть вода в этих составляющих бетонной смеси. Значит, чтобы найти необходимое количество воды для стройплощадки, нужно из лабораторного количества вычесть воду в щебне и в песке:
В = 175 литров – 30 литров – 40 литров = 105 литров
Марка цемента
При подборе компонентов бетонной смеси желательно, чтобы марка цемента была на 100 – 200 единиц выше, чем марка бетона. Если нам нужен бетон Мб = 200, то мы берем Мц = 300; если нужен Мб = 300, то Мц = 400 или 500.
Не очень хорошо, если у нас большой разрыв между маркой бетона и маркой цемента. Это значит, что цемент намного больше по своей активности, чем бетон.
Это можно увидеть из следующей таблицы:
В данном примере вода дана с учетом 20% водоредуцирующего эффекта.
В этой таблице стоит обратить внимание на цемент. В учебных пособиях регламентируется в том числе и минимальное значение расхода цемента на куб бетона. Оно примерно составляет 200 кг, где-то может и чуть больше. Исходя из каких условий вводится такое ограничение на минимум цемента?
Цемент не только выступает в роли вяжущего, которое обеспечивает сцепление компонентов между собой. Он также выступает в качестве мелкодисперсного заполнителя. И если заполнителя будет слишком мало, например, 180 кг, то мы не сможем получить абсолютно плотную структуру. Утрированно это можно проиллюстрировать так: возьмите ведро щебня и замешайте бетон без добавления песка – лопату цемента на ведро щебня. И вы получите такой пористый «козинак», который потом легко крошится.
То же самое происходит, только на уровне цемент – песок. Поэтому крайне нежелательно, чтобы количество цемента было меньше 200 кг/м 3 . А это как раз происходит, когда мы берем сильно прочный, активный цемент (марки 500) и низкой марки бетон (марки 200). Все-таки предпочтительней выбрать первый вариант, когда цемент и бетон по своей марке находятся близко друг к другу.
Если все-таки в наличии есть бетон и цемент с большим расхождением марки, то выходом из данной ситуации будет добавление в состав бетонной смеси какой-нибудь мелкодисперсный компонент, который по своей удельной поверхности соответствовал цементу. Это может быть и молотый кварцевый песок, и известняковая мука, и тонкомолотая активная минеральная добавка, например, зола уноса.
Добавим в наш состав 50 кг золы уноса. Но из того расчета, что средняя плотность бетонной смеси составляет фиксированные 2400 кг/м 3 , то нам нужно эти 50 кг отнять из количества песка:
Песок = 865 – 50 = 815 кг
Мы получили сбалансированный состав, где мелкодисперсного компонента у нас не 180 кг, а 230 кг.
Но если мы посмотрим внимательно, то 230 кг во второй колонке это не что иное, как 250 в первой, ведь цемент М 500 в большинстве своем – это чистый молотый клинкер 95% с 5% гипса. Если мы к цементу М500 добавляем только молотую минеральную добавку, то получаем тот же самый портландцемент М300. Поэтому, по сути, второй вариант превратился в первый. Если нет разницы, то зачем вводить лишний компонент, когда можно просто взять цемент М300 и на нем получать низкомарочный М200 бетон.
Но любой состав в конце всегда нужно проверять. Потому что ни одна методика не гарантирует 100% попадания в начальные свойства.
Если, например, подвижность у нас изначально была П2, а лабораторные испытания показали, что подвижность по факту П1, то надо увеличивать количество воды. Увеличиваем воду, значит увеличиваем цемент. Не меняя значения В / Ц, пересчитываем щебень и песок.
Если у нас прочность бетона получилась ниже, то нужно уменьшать В / Ц. Следовательно, нужно или уменьшать воду, или увеличивать цемент.
То есть, нужно обязательно проверять состав и потом делать корректировку.
Определение вещественного состава бетона
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО СОСТАВА БЕТОНА
Утверждены директором НИИЖБ 27 июня 1983 г.
Методические рекомендации содержат описание методов экспериментального определения вещественного состава затвердевшего раствора и бетона, изготовленных как на чистом портландцементе, так и на цементе с активными минеральными добавками. Приведен пример расчета.
Предназначены для инженерно-технических работников строительных лабораторий и научно-исследовательских организаций.
Определение первоначального состава затвердевшего бетона и раствора имеет важное значение в строительной практике. Оно требуется в тех случаях, когда возникает необходимость установить в готовом изделии, соответствовала ли дозировка составляющих, в первую очередь - цемента, заданной марке бетона. Такая необходимость возникает, например, в случаях аварий или обнаружения недостаточной прочности бетона. Подобные случаи, хотя и являются сравнительно редкими, все же имеют место в строительной практике, поэтому методы определения первоначального состава затвердевшего бетона представляют значительный интерес как для строительных организаций, непосредственно отвечающих за качество бетона, так и для органов контроля (арбитража и т.д.).
Именно этим можно объяснить, что в ряде стран подобные методы узаконены в форме государственных или ведомственных стандартов (США, ГДР, Венгрия, Великобритания, Австралия и др.).
В 1969 г. были изданы разработанные НИИЖБ "Рекомендации методов анализа затвердевшего бетона и раствора для определения их первоначального состава" (М., 1969), в которых были обобщены все известные в литературе методы определения состава бетона и результаты обширных исследований, связанных с проверкой этих методов.
В настоящих Методических рекомендациях учтен многолетний опыт применения разработанных ранее методов для анализа затвердевших растворов и бетонов, поэтому они содержат некоторые изменения и дополнения.
Настоящие Методические рекомендации разработаны лабораторией физико-химических исследований бетонов НИИЖБ Госстроя СССР (инж. А.И.Лапшина и канд.техн.наук Л.В.Никитина).
Все замечания и предложения по содержанию настоящих Методических рекомендаций просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.6.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Основным условием надежности предлагаемых методов определения состава затвердевшего бетона является представительность отобранной для анализа пробы, т.е. возможно более близкое соответствие анализируемого образца фактическому составу бетона в данной части сооружения. Эта представительность достигается большим количеством отбираемых для анализа проб и достаточной массой отдельной пробы.
1.2. Большинство известных методов анализа затвердевшего бетона основано на растворении тонкорастертой пробы бетона соляной кислотой с последующим определением в растворе и , по значению которых рассчитывается содержание цемента. Нерастворившуюся часть пробы бетона обычно относят за счет заполнителей. При этом неизбежно имеет место частичное растворение в кислоте песка и крупного заполнителя, что снижает точность анализа. Проведенная в НИИЖБ проверка указанных методик показала, что относительная ошибка анализа при их применении может достигать 10-20%.
1.3. Учитывая вышесказанное, в настоящих Методических рекомендациях за основу принят комбинированный метод анализа затвердевшего раствора и бетона, состоящий из следующих операций:
определения количества крупного заполнителя;
анализа растворной части с целью определения содержания цемента;
определения содержания песка - по разности.
Метод предусматривает предварительное отделение от пробы крупного заполнителя, для чего используется термическая обработка, в результате которой бетон распадается на составные части.
Учитывая, что крупный заполнитель составляет обычно около половины массы бетона, притом он более растворим, чем песок, исключение его из химической обработки способствует повышению точности анализов.
1.4. Проверка предлагаемого в настоящих Методических рекомендациях метода определения состава бетона показала, что он обеспечивает относительную точность 5-10%.
1.5. В Методических рекомендациях приводятся также некоторые варианты указанного основного метода применительно к бетонам с различными вяжущими и заполнителями.
2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2.1. Настоящие Методические рекомендации распространяются на анализ затвердевшего портландцементного раствора и бетона, включая бетоны, содержащие цементы с активными минеральными добавками и заполнителями из карбонатных пород.
2.2. Методические рекомендации не распространяются на бетоны, в которых вяжущими являются глиноземистые, известково-пуццолановые и известково-шлаковые (бесклинкерные) цементы, а также на бетоны, подвергавшиеся воздействию агрессивных сред.
3. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
3.1. Для определения содержания цемента в пробах бетона предлагаются два метода:
метод непосредственного определения содержания цемента (химический метод);
метод определения содержания цемента по разности между массой исследуемой пробы бетона и массой заполнителей (ситовой метод).
3.2. Метод с непосредственным определением содержания цемента состоит из следующих операций:
определения количества крупного заполнителя;
определения количества цемента с помощью химического анализа;
определения количества мелкого заполнителя (песка) - по разности.
Количество крупного заполнителя определяется путем термического разложения бетона и отсеивания распавшейся массы через сито с размером ячейки 5 мм.
Количество цемента определяется путем растворения фракции, прошедшей через сито 5 мм (растворной части), в , а затем в щелочи (для растворения выпавшего при обработке кислотой геля ). При такой обработке частично будут растворяться и заполнители, поэтому результаты анализа будут более точными лишь в том случае, если имеются в наличии и будут проанализированы также исходные материалы бетона. В противном случае при расчете приходится принимать условные величины, что снижает точность анализа.
3.3. Метод определения содержания цемента по разности слагается из следующих операций:
разложения бетона нагреванием, иногда с последующей химической обработкой для отделения цемента с поверхности зерен заполнителя;
разделения (на ситах) полученных заполнителей и определение количеств отдельных фракций;
определения содержания цемента по разности.
Метод не требует специальной лаборатории и высокой квалификации исполнителей, но менее точен, так как неточности отдельных прямых определений отражаются на величине, определяемой по разности (т.е. содержании цемента).
3.4. Выбор того или иного метода или же применение обоих производится лабораторией в зависимости от поставленной задачи и местных условий.
4. ОТБОР ПРОБЫ ДЛЯ АНАЛИЗА
4.1. Проба, взятая для анализа, должна наиболее точно отражать состав бетона в данной части сооружения. Для этого отбирается 6-8 проб в разных точках сооружения или конструкции.
4.2. В зависимости от крупности заполнителей в бетоне, размеров конструктивного элемента и других факторов масса каждой пробы может изменяться от 1 до 5 кг.
4.3. Для установления причин местных дефектов, выцветов и т.п. пробы могут отбираться по месту дефекта в меньших размерах и числе (иногда в виде единичной пробы).
5. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЫ
5.1. Если не имеется точных сведений о том, какой цемент и заполнитель были использованы в данном бетоне, необходимо провести качественный анализ пробы для установления:
минералогического состава заполнителей, в частности - наличия в них карбонатных зерен;
наличия и вида активных минеральных добавок.
5.2. Для установления наличия карбонатных зерен в крупном заполнителе следует выделить из бетона несколько щебенок и испытать их на вскипание при действии концентрированной соляной кислоты.
Эта проба необходима и в отношении песка (в растворной части бетона). Если песок карбонатный, раствор разложится почти полностью.
5.3. Установление наличия и вида минеральных добавок в цементе производится с помощью микроскопического анализа и по данным микрохимических реакций. Для распознавания отдельных видов добавок могут служить следующие специфические признаки:
а) характерными признаками наличия в бетоне доменных шлаков (шлакопортландцемента) является синеватый цвет на свежем изломе бетона и запах сероводорода. Для доменных гранулированных шлаков характерно преобладание острогранных изотропных зерен шлакового стекла, часто аморфных. Для этих шлаков характерно наличие ольдгамита () и минералов из группы мелилита.
При обработке шлака раствором, содержащим в 10 мл дистиллированной воды 0,35 г треххлористой сурьмы (или хлорокиси сурьмы) и 1 г винной кислоты, он окрашивается в оранжево-красный цвет, при обработке раствором ацетата свинца и уксусной кислоты - в коричнево-черный;
б) для трепелов, опоки, диатомитов характерна скрытокристаллическая, часто аморфная, тонкозернистая структура. При обработке 0,1%-ным водным раствором родамина 6Ж появляется красная окраска зерен (зерна цемента остаются серыми или коричневыми);
в) туфы (трассы) определяются по ряду петрографических признаков, наиболее характерным из которых является пепловая структура (смесь обломков кристаллов и вулканического стекла).
При окрашивании родамином 6Ж появляется бордовый цвет;
г) в золах преобладают шаровидные зерна стекла, окрашенные в черный и желтовато-зеленый цвета. Так как специальных красителей для золы нет, для ее обнаружения можно использовать красители, окрашивающие цемент (например, 0,1%-ный водный раствор конго красного);
д) горелые породы, глиежи (природные горелые породы), котельные шлаки характеризуются присутствием остатков глинистых минералов.
5.4. Если строительная лаборатория не располагает необходимыми специалистами и оборудованием для петрографического анализа, последний поручается специализированной петрографической лаборатории.
6. ПОДГОТОВКА ПРОБЫ
6.1. Отобранные пробы бетона дробятся с помощью молотка или пресса на куски, не более максимального размера зерен крупного заполнителя в бетоне, причем стараются не повредить отдельных кусков крупного заполнителя.
6.2. Раздробленный таким образом бетон рассыпается ровным слоем на полу или на столе и подвергается квартованию до тех пор, пока оставшееся количество не станет равным 5-6 кг.
Из конечной пробы отбирают три навески по 0,5-1 кг (в зависимости от предельной крупности заполнителя), помещают их в фарфоровые чашки или на поддоны из неокисляющегося металла, сушат до постоянной массы при 110 °С и взвешивают с точностью до 1 г, получая массу сухой пробы бетона (масса А). Все дальнейшие операции производятся с этими тремя навесками параллельно.
7. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ БЕТОНА
Подготовленные, как указано в п.6.2 настоящих Методических рекомендаций, пробы в чашках или поддонах вносят в муфельную печь и нагревают до 400-600 °С в течение 3 ч. При этом бетон распадается на составные части, чему способствует легкое постукивание и разминание кусков в чашке резиновым или деревянным пестиком.
7.1. Если после первого нагревания распада не произойдет, прокаливание нужно повторить еще 2-3 раза. Для улучшения дезагрегации бетона горячие куски бетона после каждого нагревания можно помещать в чашку с холодной водой. В этом случае перед каждым повторным нагреванием пробу собирают в ту же чашку или поддон и высушивают.
7.2. После окончания разложения проба бетона высушиваются и взвешивается с той же точностью (получаем массу Б).
7.3. Полученная таким образом потеря массы при прокаливании до 600 °С (п.п.п.), %, равная
характеризует собой, в основном, содержание гидратной воды в пробе бетона.
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ
8.1. Полученную сухую смесь (масса Б) просеивают через сито с отверствиями 5 мм для отделения крупного заполнителя от растворной части (цемент + песок). Остаток на сите с размером ячейки 5 мм взвешивают и получают массу крупного заполнителя (масса В). Масса материала, прошедшего через сито, представляет собой растворную часть бетона (масса Г).
8.2. Куски заполнителя, оставшиеся на сите 5 мм, тщательно просматриваются с помощью лупы и замеченные при этом кусочки прилипшего цемента или раствора осторожно удаляются вручную шпателем или щеткой. Снятые куски и пыль присоединяют к растворной части.
8.3. Все крупные куски щебня испытываются на присутствие карбонатов (вскипание капли на поверхности щебенки). Обнаруженные щебенки карбонатных пород (известняка, доломита) отбирают пинцетом и хранят отдельно.
8.4. Оставшиеся куски крупного заполнителя (за вычетом карбонатных зерен) обрабатывают два-три раза холодной разведенной (1:10) декантацией (споласкиванием), затем три раза водой, один раз 1%-ным раствором (декантацией) и опять два раза водой, после чего сушат, присоединяют отложенные карбонатные щебенки и взвешивают (масса Д). Промывные воды соединяют вместе и обрабатывают по п.8.6 настоящих Методических рекомендаций.
8.5. Если крупный заполнитель состоит, в основном, из карбонатных пород, обработка не применяется.
Определение вещественного состава бетона
Methods of testing
Дата введения 2001-07-01
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ), Всероссийским федеральным технологическим институтом (ВНИИжелезобетон), Проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом по проектированию организации энергетического строительства ОАО "Оргэнергострой"
ВНЕСЕН Госстроем России
2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 17 мая 2000 г.
За принятие стандарта проголосовали:
Наименование органа государственного управления строительством
Государственная комиссия при Правительстве Кыргызской Республики по архитектуре и строительству
Министерство окружающей среды и благоустройства территорий Республики Молдова
Комархстрой Республики Таджикистан
Госкомархитектстрой Республики Узбекистан
4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 июля 2001 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 14 декабря 2000 г. N 127
ВВЕДЕНИЕ
Настоящий стандарт гармонизирован с следующими международными стандартами*:
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
ISO 4109-80 Бетонная смесь. Определение консистенции. Испытание на осадку конуса;
ISO 4110-79 Бетонная смесь. Определение консистенции. Испытание на приборе Вебе;
ISO 6276-82 Бетоны. Определение плотности бетонной смеси.
В тексте настоящего стандарта использованы следующие положения:
в подразделе 4.1 - ISO 4109-80 в части применяемого оборудования и методики определения осадки конуса бетонной смеси при определении ее подвижности;
в подразделе 4.2.3 - ISO 4110-79 в части требований к методике определения жесткости бетонной смеси;
в разделе 5 - ISO 6276-82 в части соотношения между размером измерительного сосуда и наибольшей крупностью зерен заполнителя и методикой определения средней плотности бетонной смеси;
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на бетонные смеси для приготовления тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов и устанавливает правила отбора проб и методы определения удобоукладываемости, средней плотности, пористости, расслаиваемости, температуры и сохраняемости свойств бетонной смеси.
Стандарт не распространяется на смеси для приготовления крупнопористых бетонов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.001-80* ГСИ. Организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений
ГОСТ 8.326-89* ГСИ. Метрологическая аттестация средств измерений
ГОСТ 8.383-80* ГСИ. Государственные испытания средств измерений. Основные положения
ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
ГОСТ 7473-94* Смеси бетонные. Технические условия
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 7473-2010, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 9533-81 Кельмы, лопатки и отрезовки. Технические условия
ГОСТ 10180-90* Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 10180-2012, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 13646-68 Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия
ГОСТ 22685-89 Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия
ГОСТ 23932-90 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Общие технические условия
ГОСТ 24104-88* Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия
ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава
3 Правила отбора проб и проведения испытаний
3.1 Пробы бетонной смеси для испытания при производственном контроле следует отбирать:
- при производстве сборных и монолитных изделий и конструкций - на месте укладки бетонной смеси;
- при отпуске товарной бетонной смеси - на месте ее приготовления при погрузке в транспортную емкость.
3.2 Пробу бетонной смеси для испытаний отбирают непосредственно перед началом бетонирования из средней части замеса или порции смеси. При непрерывной подаче бетонной смеси (ленточными транспортерами, бетононасосами) пробы отбирают в три приема в случайные моменты времени в течение не более 10 мин.
3.3 Объём отобранной пробы должен обеспечивать не менее двух определений всех контролируемых показателей качества бетонной смеси.
3.4 Отобранная проба перед проведением испытаний должна быть дополнительно перемешена.
Бетонные смеси, содержащие воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также предварительно разогретые смеси, перед испытанием не перемешивают.
3.5 Испытание бетонной смеси и изготовление контрольных образцов бетона должно быть начато не позднее чем через 10 мин после отбора пробы.
3.6 Температура бетонной смеси от момента отбора пробы до момента окончания испытания не должна изменяться более чем на 5 °С.
3.7 Условия хранения пробы бетонной смеси после ее отбора до момента испытания должны исключить потерю влаги или увлажнение.
3.8 Поверку средств измерений и аттестацию испытательного оборудования следует осуществлять в соответствии с ГОСТ 8.001, ГОСТ 8.326, ГОСТ 8.383.
3.9 Результаты определения показателей качества бетонной смеси должны быть занесены в журнал, в котором указывают:
- наименование организации - изготовителя смеси;
- наименование бетонной смеси по ГОСТ 7473;
- наименование определяемого показателя качества;
- дату и время испытания;
- место отбора пробы;
- температуру бетонной смеси;
- результаты частных определений отдельных показателей качества бетонной смеси и среднеарифметические результаты по каждому показателю.
Испытание бетона на прочность, морозостойкость, водонепроницаемость
Бетонные и железобетонные конструкции в любом сооружении за время эксплуатации подвергаются неблагоприятным воздействиям внешней среды, оказывающей значительное воздействие на долговечность и работоспособность несущих конструкций здания. Строительная лаборатория ЦНИЛ гарантирует оказание профессиональных, качественных и полных испытаний бетона в соответствии с требованиями ГОСТ и СП. Испытания проводятся как неразрушающими (косвенными), так и прямыми (механическими) методами.
Сроки выполнения испытаний: от 1 до 10 рабочих дней *при условии отсутствия ограничений, установленных технологией испытанияСтоимость,
руб., НДС не облагается
Определение прочности бетона, раствора на сжатие по предоставленным контрольным образцам-кубам
Определение прочности бетона с изготовлением, хранением
образцов Исполнителем с испытанием в два срока твердения
(7, 28 суток)
Определение прочности бетона по предоставленным образцам-кернам, выпиленным из конструкции, с подготовкой торцов к испытаниям и определением физических характеристик бетона (плотности, водопоглощения)
Определение прочности бетона неразрушающими методами на объекте Заказчика:
- методом поверхностного прозвучивания, ударно-импульсным
методом
- методом сквозного прозвучивания
Подбор состава тяжелого бетона (без требований)
Определение вещественного состава незатвердевшего бетона
Определение вещественного состава затвердевшего бетона (химанализ)
Оценка эффективности добавок в составе тяжелого бетона
Определение усилия вырыва анкера или прочности сцепления с основанием (максимальное усилие - до 2т)
Определение морозостойкости бетона
F 50
F 100
F 150
F 200
F 300
6 840
9 370
12 620
16 960
24 920
Определение водонепроницаемости бетона
W4
W6
W8
8 380
9 550
11 020
Испытание кернов бетона с отбором, изготовлением, подготовкой образцов и их испытанием на прочность при сжатии
Определение активности цемента (ТВО, 2 суток, 28 суток)
по ГОСТ 310.4
Определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием
Испытание бетона в строительной лаборатории – залог долговечности здания!
Бетон – искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего вещества (например, цемент), крупных и мелких заполнителей, воды.
Для достижения высокого качества бетона необходимо использовать специальные добавки, а также следить за различными свойствами цемента и заполнителя. От качества бетона зависит надёжность и долговечность постройки.
Как проводим испытания?
Испытания проводятся как по месту проведения исследования, так и по образцам, доставленным в лабораторию. Наша лаборатория строго соблюдает стандарты и выдает заказчику точные и полные данные о материале. Строительная лаборатория владеет всеми неразрушающими и разрушающими методиками испытаний.
Разрушающие прямые методы более предпочтительны, посколько они наиболее точны, дают наиболее полную информацию о качестве бетона, о его свойствах. Например, морозостойкость и водонепроницаемость бетона невозможно качественно определить неразрушающими методами.
Читайте также: