МИ 2625-2000 Рекомендация. ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений водонепроницаемости ускоренным методом

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»
ГОССТАНДАРТА РОССИИ

РЕК О МЕН ДАЦИЯ
ГСИ. Материалы цементные.
Методика выполнения измерений
водонепроницаемости ускоренным методом.

МИ 2625-2000

Москва, 2000 г.

Информац и онные данные

1. Разработана отделом метрологии в строительстве Госу д арственного научного метрологического центра ГП ВНИИФТ РИ Госстандарта России.

Исполнители: А . И . Марков, М. П . П ольяни кова

2. Метрологическая экспер тиз а проведена Отделом общих и теоретических проблем мет рологии ГП ВНИИФТРИ

3. Утверждена ГП ВНИИ ФТРИ «23» ноября 2000 г.

4. Зарегистрирована В НИИ МС «4» декабря 2000 г.

5. Введена впервые

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения . 1 2 Нормы погрешности . 1 3 Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства, материалы .. 2 4 Порядок подготовки к проведению испытаний . 2 5 Порядок проведения измерений . 4 6 Контроль погрешности методики . 6

1 Область применения

Настоящая рекомендация распространяется на все виды бетонов на ц е ме нтных вяжущих материалах кроме легкого, ячеистого и бетонов с гидрофобизи рующ им и добавками и устанавливает методику ус корен ного определения их водонепроницаемости.

Реком е ндация предназ начена для контроля водонепроницаемости, определения (корректировки) составов бетонов с заданной водонепроницаемостью, п роводимых испытательными лабораториями ст роительных организ аций и предприятий.

Рекомендация разработа н а в развитие и дополнение ГОСТ 12730.5 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости» и СНиП 2.03.11 «Бетоны. Защита от коррозии», а также МИ 13 53 «Рекомендации. ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контракци ометрах».

2 Нормы погрешности

Ме т одика обеспечивает определение водонепроницаемости Р _i с погре ш ностью, не превыш ающей 10 % и 15 % при испытаниях бетона, соответственно, с известным и неизвестным составом. В методике имеется значительное количество расчетных зависимостей. В целях н едопущения накопления дополнительной погрешности от расчетов, рекомендуется расчеты завершать на втором знаке после з апят ой с округлением вт орого знака по общепринятым правилам.

3 Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства, материалы

3.1. При определении в одо непроницаемости бетона применяют средства измерений, и спытаний, вспомогательные устройст ва и мате ри алы, у казанные в т абл ице 1.

Та блица 1

№ п/п	Наименование средств измерений, устройств и материалов	Тип нормативно-технические характеристики
1	2	3
1.	Переносной контракциоме тр КД -07	Объем пробы 500 см3, п редел допуст имой погрешности измерений конт ракции не более 1, 5 % по ГОСТ 10060.4
2.	Весы лабора т орные	Вер х ний предел взвешивания не менее 1 кг, погрешность взвеши ван ия не более 0,1 г по ГОСТ 24104
3.	Электрошкаф сушильный	Те мп ература нагрева до 105 °С и автомати ческое регулирование температ уры с п ределом допустимой погрешност и 5 °С
4.	Пресс и приспособления для испытаний бетонны х образцов на раскалы вание	Усилие сжа т ия 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 дост ато чными для водон асыщ ени я сухих половинок образцов с п огруж ением их в воду на глубину не менее 20 мм (без учета диам етра прокладок).
7.	Прокл адк а под образцы в ванне	2 шт. длиной по 15 0 мм, д иаметром 20 мм, материал - т екстолит, эбонит, пластмасса
8.	Вода	По ГОСТ 23732
9.	Секундом ер	Цена деления 1 с, у ход за сутки не более 30 с.
10.	Проволочная щетка и ветошь
11.	Рукавицы	Мат ери ал - брезент

4 Порядок подготовки к проведению испытаний

Для ис пыт ан ий бетона на водонепроницаемость используют либо образцы-ку бы, либо образцы-цилиндры, в т.ч. керны.

О бразцы -кубы (с размером ребра 70, 100, 15 0 мм) п ред почтительны дл я заводск ой тех нологии и монолитного бет онирова ния, а образцы -цил индры (диаметром от 70 до 150 мм) предп очтительны для оценки вод онепроницаемости бет она в эксплуатируемых объ ек тах (аэ родромы, дороги , эстакады, мосты, ги дросооружения и др.) с отбором из них кернов.

4.1. Образцы из бе т она известного состава в количестве трех шт ук изготавлива ют и хранят в соответ ствии с требованиями ГОСТ 10180, ГОСТ 5802 и ГОСТ 12730.0.

Если состав бетона неизвестен, то количество образцов должно быть че т ыре штуки.

4.2. Образцы-цилиндры отбирают из объектов в количес т ве четырех штук и хран ят в соответствии с требованиями ГОСТ 28570.

4.3. Перед исп ыт аниями три образца раскалывают по ГОСТ 10180 на две части (пробы). Направление усилия раскалывания и образующаяся поверхность раскола должна быть сориентированы параллельно грани образца, которую выравнивают вручную при его изготовлении. Если состав бетона неизвестен или используют обр азцы -керны, то раскал ыванию подлежат четыре образца.

При этом , предварительно, определяют объем V ₀ и массу m_o че т вертого образца в возду шн о-сухом состоянии.

4.4. П оверх ност и раскола шести половинок образц ов (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 пост оянной массы при температуре (100 ± 5) °С. Постоянной считают массу пробы, при которой результаты двух последовательных (через 4 часа) взвешиваний отличаются не более чем на 0,1 %.

Если сос т ав бетон а н еизвестен, то п робы от четверт ого 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 _с в сушильном шкафу при температуре (100 ± 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 и целой грани) граням и помещают для охлаждения в э ксикат ор или емкость с плотной крышкой. Обмазку проводят нат иранием парафином всей горячей поверхности боковых граней.

Примечание.

Ес л и в качестве крупного заполнител я для бетона при меняют плотный известняк (пористость н е более 4 % ), то парофин ированию подлежат и поверхности расколотых зерен заполнителя.

4.6. Определяют капиллярную пористость (отн.) растворной час т и бетона или мелкозернистого бетона в проектном возрасте по зависимостям:

а) для образцов (кернов) из бетона с известным составом

,                                           (1)

где

W_i - объем воды за т ворения в 1 л уплотненной бетонной смеси ( p a с тв ора) образ ца за вычетом водоотд еле ни я (если оно имеет место) в процессе уплотнения, см³;

П _i , Щ _i - массы заполн ит елей в 1 л уплотненной бетонной смеси (раствора) образца, соответственно мелкого и крупного, г (для мелкозернистого бетона Щ _i = 0);

β ₁ , β ₂ - водопоглощение заполнителей, в долях от их массы за время перемешивания и уплотнения смеси, соответственно мелкого и крупного, см³/г (для заполнителей из плотных пород водопоглощение β ₁ , β ₂ допускается принимать равным 0,01 с м³/ г);

γ _щ - истинная плотность крупного заполнителя, г/см ³ ;

К₅ - стехиометрический коэффициент текущей контракции, принимаемый по таблице 2, отн;

Δ V ¢ _i - удельная текущая контракция применяемого цемента к моменту испытаний материала на водонепроницаемость, см³/г (значение ΔV ¢ _i определяют с помощью контрак ци ометра по МИ 2486);

С _i - масса цемента в 1 л бетонной смеси, г;

Таб лица 2

Тип цемента	Значения коэффициентов К3, К5, К6, отн.
	К3	Значения истинной плотности цемента, г/см3
		2,85		2,9		3,0		3,1		3,2
		К5	К6	К5	К6	К5	К6	К5	К6	К5	К6
Алюмин атный	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 неизве стны м составом

,                                                    (2)

где

m , m_o , m _к , m_c , V_o - х арактеристики пробы от чет вертого образца (см п. 4.3 и 4.4);

γ_w - плотность воды (при 20 °С принимают 1 г/см ³ );

Д - коэффициент, отражающий относительный объем микроп о р в бетоне (для бетона с крупным заполнителем находят по табл. 3, а для мелкозернистого - по табл. 4), отн;

f - коэффициент, о т ражающий отношение объема бет она к объ ем у его растворной част и (для мелкозернистого бетона в формуле 2 значение f = 1) , значения f ₁₀ для бетона при осадке конуса бетонно й смеси равном 10 см нах одят по табл. 5, а для других осадок конуса (ОК ) - рассчитывают по формуле

f = (10 - ОК ) · 0,02 + f₁₀ ,                                                        (3)

Таблица 3

Прочнос т ь бетона, МП а	15	20	30	40	50	60
З на чение коэ ффиц иент а Д, отн.	0,03	0,04	0,05	0,06	0,075	0,09

Таблица 4

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

Примечание.

1. Если и з вестн о, что бетон приготовлен с прим енен ием суп ерп ласти фик ат ора, то при веденн ые в табл. 3 и 4 значен ия Д уменьша ют соотв етств енно на 0,01 и 0,02.

2. При прочности бетона, находяще й ся в промежутке между та бли чн ыми данными, коэ ффици ен т Д находят интерп оля цией.

Таблица 5

Прочность бетона, МПа	15	20	30	40	50	60
Значение коэф фици ента f , о тн.	1,78	1,76	1,72	1,67	1,63	1,6

Примечание.

Если известно, что бето н приготовлен с суперпластификатором, то приведенные в таблице значения f умножают на 1,03.

5 Порядок проведения измерений

5 .1. Взвешивают все ш есть, остывших до температуры (20 ± 2) °С, проб с парафинированными гранями. Массу т_{с i} проб определяют с погрешностью не более 0, 1 г.

5.2. Каждую из проб погружают поверхностью раскола в ванну с водой, где их выдерживаю т на прокладках вначале 1 минуту и взвешивают на воздухе, а затем 4 мин и снова взвешивают и, таким образом, определяют массы проб m _{в1 i} и m _{в5 i} , т.е. их массы после водо н асы щения соответственн о за 1 и 5 мин. Перед взвешиванием с увлажн енн ых поверхностей проб снимают капли воды и плен очную воду прикосновением влажной ветошью (предварительно смоченной и отжатой). При эт ом на поверх ности раскола не должны наблюдат ься от блески от пленочной воды.

Примечания.

1. Для обеспечения смачива н ия углублений на поверхности раскола, пробу, покачивая, погружают в воду.

2. Допускается определение масс m _в1 и m _{в 5} методом непрерывного, гидростатического в з веши вания пробы по истечении 1 и 5 ми н при условии, что погрешность вз вешивания не должна превышать 0,1 г.

3. В одон асыщ ен ие каждой пробы проводят п оочередно.

5.3. Вычисляют средние арифметические значения разности масс проб водонас ы щенны х m _{в ji} и высушенных m_ci для 1 и 5 мин по зависимости

                                                       (4)

где

j - численное значение времени во д онасыщ ения 1 или 5 мин;

i - номер пробы (1 ÷ 6).

5.4. Вычисляют п - показатель степени , аппроксимирующей кинетику капиллярного водонасыщения функции по зависимости

.                                                        (5)

5.5. Определяют объем воды ΔV _к1 , п оглощенной капиллярами за 1 мин, см³ , при известном составе бет она, по зависимости

,                            (6)

(значения коэффициенто в К₃ и К₆ прив едены в табл. 2).

Определяют объем воды Δ V _к1 , поглощенной капиллярами за 1 мин, при неизвестном составе бетона, по зависимости:

.                                                   (7)

5.6. Вычисляют эквивалентное капиллярное давление Р _к ( МП а) по зависимости

,                                                        (8)

где

A ₁ - константа, отражающая вязкость и поверхностное н атяжение в од ы, длит ельность капиллярн ого насыщения и площадь сечения через которое происх одило капиллярное насыщение (значения А₁ п риведены в табл. 6), М Пасм⁶;

П_{к i} - капиллярная пористость растворной ча ст и бетона или мелкоз ернистого бетона (см. форму лы 1, 2), отн;

M_i - параметр, вычисляемый по ф ормула м, отн.

для бетона с кру п ным заполн ителем

М _i = 6 + 300 · П^3/2_{к i} ,                                                         (9)

для мелкозернистого бето н а

М _i = 12 + 540 · П^3/2_{к i} ,                                                       (10)

f - коэ ффиц иент (см п. 4.6) для бетона с н еизвестным составом оп ределяют по табл. 5, а при известном сост аве бетона вычисляют по зависимости

.                                                         (11)

5.7. Вычисляют объем капилляр н ых пор в материале испытываемого образца по зависимости

,                                                             (12)

гд е

V - объем испытываемого образца, см³.

5.8. В ычисляют крите рий λ

,                                                            (13)

где

τ ¢ - о т носит ельное приведенное время, отн.

Значения τ ¢ приведены в табл. 6. Для расчетов принимаю т те значения τ ¢ , которые соответствуют размерам испытываемых образцов.

Таблица 6

Диаметр или длина ребра образца, мм	Диаметр			Длина ребра
	150	100	70	150	100	70
Значение конс т ант ы A 1 , М П асм6.	4,7·103	0,92· 103	0,23·103	7,65· 103	1,5· 103	0,375·103
З н ачения τ ¢ , отн. при стандартной высоте образца , мм
15 0	9 60	430	210	1220	540	280
10 0	640	290	140	820	360	190
70	450	200	10 0	570	260	130
50	320	140	70	410	18 0	90

5.9. Нахо д ят значение давления Р _i , при достижении которого на торце образца появляется «мокрое пятно» или выступают капли воды.

Для этого путем последовательной подстановки в зависимость ( 14) возможны х значений искомого давления (в направлении его возрастания), начиная с Р _i = 0,2 М П а и увеличивая его с каждым шагом на 0,1 МПа, вычисляют парамет р λ ¢

,                                                (14)

где

n - показатель степени определяемый по п. 5.4;

P_i - значения последова т ельно задаваемого давления, МПа.

Вычисления завершают при попадании расчетного значения λ ¢ в интервал, определяемый неравенством 0,9 λ < λ ¢ < 1 ,1 λ и фиксируют соответствующее значение Р _i .

5.9. Испытанному бетону устанавливают марку по водонепрони ц аемости W , равную меньшему , ближайшему к Р _i , значению W , приведенному в ГОСТ 12730.5.

6 Контроль погрешности методики

Контроль погрешности настоящей методики осуществляют один р а з в год. Для этого два оператора, нез ависимые друг от друга, осуществляют изме рен ия в од он еп роницаемости цемент ного материала одного и того же состава с исп ользов ан ием одновременно изгот овл енных (одной серии) шест и образц ов-близнецов в форме куба с разме рами 100 × 100 × 100 мм.

Рекоменд уе мый цементн ый материал - бетон с крупным заполнит елем из гранита фракц ии 5-20 мм, в качест ве мелкого заполнител я используют песок с модулем крупности 2 ÷ 2,5, а вяжущего - цемент марки 400 или 500.

Составы такого бетона (по содержанию компонен т ов в 1 л бетонной смеси) при использовании цемента марки 400 или 500, следующие:

С = 480 г, П = 535 г , Щ = 112 0 г, W = 190 с м³;

С = 360 г, П = 620 г, Щ = 116 5 г, W = 18 0 см³ .

Расхождение результатов измерений водонепроницаемости бетона, испытанного обоими операторами, не должно превышать 10 %.

Таблица 1 - Значения лог а рифмов числа N

(используют для расчета показателя п )

N	lgN	N	lgN	N	lgN
1,10	0,0 41 4	4,40	0,643	7,70	0,886
1 ,20	0,0792	4,50	0,653	7,80	0,892
1,30	0, 11 4	4,60	0,663	7,90	0,898
1,40	0,146	4,70	0,672	8,00	0,903
1,50	0, 17 6	4,80	0,681	8,10	0,908
1,60	0,204	4,90	0,690	8,20	0,914
1,70	0,230	5,00	0,699	8,30	0,919
1,80	0,255	5,10	0,708	8,40	0,924
1,90	0,279	5,20	0,716	8,50	0,929
2,00	0, 3 01	5,30	0,724	8,60	0,934
2,10	0,322	5,40	0,732	8,70	0,940
2,20	0,342	5,50	0,740	8,80	0,944
2,30	0,362	5,60	0,748	8,90	0,949
2,40	0,380	5,70	0,756	9,00	0,954
2,50	0,398	5,80	0,763	9, 10	0,959
2,60	0,4 15	5,90	0,771	9,20	0,964
2,70	0,4 31	6,00	0,778	9,30	0,968
2,80	0,447	6,10	0,785	9,40	0,973
2,90	0,462	6,20	0,792	9,50	0,978
3,00	0,477	6,30	0,799	9,60	0,982
3,10	0,491	6,40	0,806	9,70	0,987
3,20	0,505	6,50	0,813	9,80	0,991
3,30	0,5 1 9	6,60	0,820	9,90	0,996
3,40	0,531	6,70	0,826	10,00	1,000
3,50	0,544	6,80	0,833	10,10	1,004
3,60	0,556	6,90	0,839	10,20	1,009
3,70	0,568	7,00	0,845	10,30	1,013
3,80	0,580	7,10	0,851	10 ,40	1 , 017
3,90	0,591	7,20	0,857	10,50	1,021
4,00	0,602	7,30	0,863	10,60	1,025
4,10	0,613	7,40	0,869	10,70	1,029
4,20	0,623	7,50	0,875	10,80	1,033
4,40	0,633	7,60	0,881	10,90	1,037
11 ,00	1,0 41	12,70	1,104	14,40	1,158
1 1 ,10	1,045	12,80	1,107	14,50	1,161
11,20	1,049	12,90	1,111	14,60	1,16 4
11,30	1,053	13,00	1,114	14,70	1,167
11,40	1,057	13,10	1,117	14,80	1, 17 0
11,50	1,06 1	13,20	1,121	14,90	1,173
11,60	1,064	13,30	1 ,12 4	15,00	1,176
11,70	1,068	13,40	1,127	15,10	1,179
11,80	1,072	13,50	1,130	15 ,20	1,182
11,90	1,076	13,60	1,136	15,30	1,18 5
12,00	1,079	1 3,70	1,138	15,40	1,188
12,10	1,083	13,80	1,140	15,50	1,19 0
12,20	1,086	13 ,90	1 ,1 43	15,60	1,193
12,30	1,090	14,00	1,146	15,70	1, 19 6
12,40	1,093	14,10	1,149	15,80	1, 19 9
12,50	1,097	14,20	1 ,152	15,90	1,201
12,60	1,100	14,30	1,155	16,00	1,204

Пример lg 11 ,40 = 1,057

Таблица 2 - Значения 130 ⁿ (используют при расчете критерия λ)

Показатель степени п	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,2	2,65	2,78	2,92	3,0 6	3,22	3,38	3,55	3,72	3,91	4,10
0,3	4, 31	4,52	4,75	4,98	5,23	5,49	5,77	6,06	6,36	6,67
0,4	7,01	7,36	7,72	8 ,11	8, 51	8,94	9,38	9,85	10,34	10,86
0,5	11 ,40	11,97	12,57	13 ,1 9	13,85	14,54	15,27	16,03	16,83	17 ,67
0,6	18,55	19,48	20,45	21,47	22,54	23,66	24,84	26,08	27,38	28,75

Пример 130 ^0,43 = 8 ,11

Таблица 3 - Значения 36 0 ⁿ (используют при расчете критерия λ )

Показатель степени п	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,2	3,25	3,44	3,65	3,87	4,11	4,36	4,62	4,90	5,20	5,51
0 , 3	5,85	6,20	6,58	6,98	7,40	7,85	8,32	8,83	9,36	9,93
0,4	10,53	11,17	11 ,85	12,57	13,33	14,14	14,99	15,90	16,87	17 ,89
0,5	18,97	20,12	21,34	22,64	24,01	25,47	27,01	28,65	30,38	32,23
0,6	34,18	36,25	38,45	40,78	43,25	45,88	48,66	51,61	54,74	58,06

Пример 360 ^0,35 = 7,85

Таблица 4 - Значения 122 0 ⁿ (используют при расчете критерия λ )

Показатель степени п	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,2	4,14	4,45	4,78	5,13	5,50	5,91	6,35	6,8 1	7, 31	7,85
0,3	8,43	9,05	9,72	10,44	11 ,20	12,03	12,91	13,87	14,89	15,98
0,4	17,16	18 ,43	19,78	21,24	22,80	24,48	26,29	28,22	30,30	32,53
0 , 5	34,93	37,50	40,26	43,2 3	46,41	49,83	53,50	57,44	61 ,67	66,21
0,6	71 ,09	76,33	81 ,95	87,98	94,46	101,4	108,8	11 6,9	125,5	134,7

Пример 12 20 ^{0 ,56} = 53,50