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

Москва, 1998 г.

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.

СОДЕРЖАНИЕ

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 W_i/C_i применяют при определении или корректировке состава бетона для обеспечения заданной прочности бетона Ri к требуемому времени τ_i 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 W_i/C_i.

2.1. Определяют по МИ 2486-98 удельную текущую контракцию цемента ΔV¢_ji - при твердении в нормальных условиях в возрасте τ_i или ΔV¢_jT - по завершению ТВО.

2.2. Определяют по МИ 2487-98 активность цемента по ГОСТ 310.4, т.е. R_ji, или активность цемента в бетоне при его твердении в нормальных условиях в течение заданного времени τ_i, или непосредственно по завершению ТВО, т.е. соответственно R_Бji и R_БjT.

2.3. Определяют по ГОСТ 8269 и ГОСТ 8735 содержание пылевидных и глинистых частиц в применяемых щебне (гравии) Г_щ и песке Г_п (в долях от их массы). Вычисляют среднее суммарное содержание этих примесей в заполнителях по формуле

Г = (Г_п + 2Г_щ) / 3,                                                           (2.1.)

2.4. Определяют водоцементное отношение W_i/C_i, бетона, обеспечивающее его заданную прочность R_i.

2.4.1. При использовании активности цемент по ГОСТ 310.4 и твердении бетона изначально в нормальных условиях к любому времени τ_i ≥ 7 сут, или к τ_i ≥ 28 сут независимо от параметров предшествовавшего режима ТВО бетона - принимают формулу

,                  (2.2.)

где

ν₀, ν_i - объемы воздуха в 1 л уплотненных смесей соответственно по ГОСТ 310.4 и бетона с заданной прочностью R_i (значение ν₀ принимают равным 30 см³, a ν_i определяют по ГОСТ 10181.3);

С₀ - содержание цемента в стакане контракциометра (при определении активности), г;

γ_с - 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 W_i/C_i для обеспечения заданной прочности бетона непосредственно после ТВО, производят расчетом по формуле (2.2), где R_ji заменяют на R_jT, 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 τ_i ≥ 7 сут, или τ_i ≥ 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 W_i/C_i для обеспечения заданной прочности бетона непосредственно после ТВО, производят расчетом по формуле (2.3), где R_Бji и ΔV¢_ji заменяют соответственно на R_БjT 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

R_i - значение прогнозируемой (искомой) прочности бетона к заданному времени, МПа;

R_о - 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 R_o к любому времени) и запрогнозированная ко времени достижения искомой прочности R_i, 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

R_i, R_o - прочность бетона соответственно искомая и известная, МПа;

W_i/C_i, W_o/C_o - водоцементное отношение для бетона с прочностью, соответственно, R_i и R_o.

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¢γ_c - 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 R_о так и R_i).

,                                               (3.4)

где

V_i, V_o - объем воздуха, вовлеченного в 1 л бетонной смеси для бетонов с прочностью соответственно искомой R_i и известной R_o, см³;

C_i, С_o - содержание цемента в 1 л бетонной смеси для бетонов с прочностью соответственно R_i и R_o, г

Объем вовлеченного воздуха V находят по ГОСТ 10181.3 или по формуле

V = (1 - γ_ф / γ_p) · 1000,                                                          (3.5)

где

γ_ф, γ_р - 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 R_o и W_o/C_o подставляют соответственно выражение aR_ji·(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 W_о/C₀ на (W_о + V_о) / C_о, a W_i / C_i на (Wi + V_i) / C_i.

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.

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 ΔV_jo 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

W_j = 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 W_j/C_j поступившей смеси расчетом по формуле

                                 (4.2)

где

θ равно ΔV_j3 / ΔV_jo или (ΔV_j6 - ΔV_j3) / ΔV_jo (см. п. 4.6.3.);

ΔV_j3, ΔV_j6 - 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 ΔV_j3, ΔV_j6, ΔV_jo (ΔΔV не прибавляют).

ΔV_jo - 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

R_j, R_cj - соответственно проектная марка и активность применяемого цемента, МПа;

W_jн/C_jн, W_j/C_j - 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.