Способ испытания образцов бетона на водопроницаемость Советский патент 1984 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и предназначено для испытания водопроницаемости бетонов и изделий из них. Известен способ испытаний бетонного изделия на проницаемость путем воздействия на изделие водой под да лением, особенностью которого является TOj что- с целью предотвращения образования дефектов в изделии в процессе испытания воду предварительно нагревают до 60-80°С и вво дят в нее химическую добавку (жидко стекло, алюминат натрия), .образующую в порах бетона нерастворимые продукты взаимодействия с известью и стимулирующую рост гидратных ново образований Недостатком этого способа являет ся то, что в процессе испытания в порах бетона образуются нерастворимые соединения , закупоривающие поры и значительно меняющие водопроницаемость материала. Кроме того, способ.не предусматривает получение количественной оценки водопроницаемости бетонов, которая определяется коэффициентом фильтрации или фильтрационными расходами. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ испытания образцов бетона на водопроницаемость, заключающийся в воздействии на них водой под давлением с последующим, измерением фильтрационных расходов. Способ включает предварительное деаэрирова ние испытуемой в опытах воды (путем кипячения или вакуумирования). Способ предусматривает испытание образцов бетона, находящихся или в состоянии равновесной влажности, ил в состоянии водонасыщения. В послед нем случае Леред испытанием образцы погружаются в воду и выдерживают ся в ней до постоянной массы 2, Недостатком способа является то, что при фильтрации воды через образ цы бетона неизбежно происходит растворение и вынос из образцов извест образовавщейся в процессе гидратации цемента и входящей составной ча тью в цементный камень (бетон). Вынос гидрата окиси кальция разрущает структуру цементного камня, прилегающего к порам, по которым .идет фи трация воды, в результате чего изм няется сквозная пористость и соответственно - проницаемость бетона. Этот процесс проявляется тем сильнее, чем меньше толщина образцов, чем длиннее испытания и чем больше фильтрационные расходы, которые, в свою очередь, зависят от состава бетона и давления воды на образцы. При испытаниях на водопроницаемость величина давления воды так же, как и длительность испытаний, могут быть различными. Предварительное деаэрирование фильтруклцей через бетон воды приводит к растворению и выносу из образцов воздуха, содержащегося в порах, и в результате этого - к искажению определяемых фильтрационных характеристик. В порах бетонных образцов, подвергающихся испытаниям на проницаемость всегда содержится воздзгх, даже если образцы перед испытанием предварительно насыщаются водой. При фильтрации через образцы бетона деаэрированная вода растворяет находящийся в порах воздух и в растворенном виде выносит его из образцов. Наличие этого процесса подтверждается постепеннь1м увеличением образцов при фильтрационных испытаниях. Вынос из образцов воздуха, ранее кольматировавшего их поры, ведет к завьшению проницаемости испытуемого бетона по сравнению с проницаемостью такого же бетона в реальных условиях (где нет деаэрированной воды) , а также к следукнцим негативным последствиям: к появлению резких скачков в замеряемых величинах фильтрационных расходов вследствие взаимного наложения друг на друга процессов кольматации пор бетона перемещаклцимися внутри него воздушными пузьфями и инт,енсивного растворения этих пузырей деаэрированной водой; к затруднениям при сравнении per зультатов испытаний бетонов различной проницаемости, так как интенсивность растворения и выноса воздуха из образцов, а следовательно, и степень увеличения вследствие этого проницаемости прямо зависит от величины фильтрационных расходов воды через образцы; к общей неопределенности результатов фильтрационных испытаний вследствие бесконтрольности содержания воздуха в дезаэрированной воде; интенсивность растворения и выноса из образцов воздуха в значительн мере зависитот степени дезаэрации применяемой в опытах воды; количество в воде, как правило, зависит от времени вакуумирования, величины вакуу ного разрежения, вре мени и условий хранения вакуумтфованной воды до её заливки в бак фильтрационной устаногжи и т.д. При испытаниях по.известному спо собу все эти факторы определяются либо субъективно каждым исследователем, либо возможностями применяемого оборудования. Это создает неоп ределенность прч проведении опытов и, исключаетвозможность получения сравнимых результатов испытаний в разных лабораториях. Исследования показывают, что количество воздуха в отстоявшейся недезаэрированной воде равно 2,2% от объема воды; количество воздуха в воде, вакуумированной в течение 1,5 ч, при величине вакуумного разрежения 0,95 атм - 0,8%; при вакуумировании в течение 1 ч и вакуумном разрежении 0,9 атм вода содержит 1,2% воздуха; через полчаса пос ле вакуумирования содержание воздуха в той же воде увеличивается до 1, через полтора часа - до 1,7%. Можно избежать искажающего дейст вия растворения и выноса из пор бетона воздуха, используя в опытах не дезаэрированную, а обычную водопроводную отстоявшуюся воду. Однако в этом случае может иметь место обрат ное действие - дополнительная коль матация пор бетона воздушными пузыр ми, выделившимися из фильтрующей во ды, и уменьшение в результате зтого проницаемости образцов. Это происходит следующим образом Вода, поступая в образцы, растворяет находящуюся на стенках пор известь и вследствие малой ее растворимости в воде быстро превращается в насьщенный раствор гидрата окиси кальция. Так как растворимость воздуха в растворах кислот, солей щело чей меньше, чем его растворимость в воде, то часть воздуха, ранее раств ренного в воде, при насьш1ении ее гидратом окиси кальция, выделяется в виде пузьфей, оседающих в порах бетона. Интенсивность зтого процесса также зависит от длительности испытаний и от величины фильтрационных расходов. Цель изобретения - повышение точности определения фильтраи;ионных характеристик бетонов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания образцов бетона на водопроницаемость, заключающемуся в воздействии на них водой под давлением с последующим измерением фильтрационных расходов, воду предварительно насыщают гидратом окиси кальция при температуре испытания. Насыщение проводят путем введения в воду кальцийсодержащего вещества, образующего при взаимодействии с водой раствор гидрата окиси кальция. В качестве кальцийсодержащего вещества можно использовать .известь или цемент. Воду с введенным, в нее веществом выдерживают в покое около суток и непосредственно перед началом испытаний осторожно, чтобы не взмутить осадок, переливают в бак фильтрационной установки. Затем определяют водопроницаемость образцов или изделий из бетона путем воздействия на них водой под давлением с последующим измерением фильтрационных расходов и вычислением коэффициентов фильтрации. Для практических целей, в зависимости от температуры испытаний и вида кальцийсодержащего вещества, можно рекомендовать следующее кбличество извести или цемента, вводимого в воду из расчета на 10 л: известь негащеная 20-30 г (температура испытаний 0-40 С); 15-20 г (UO-SO C);.. . известь гащеная 25-35 г (0-40 С), 20-25 г (40-80°С); портландцемент 80-100 г (0-80 С); портландцемент с минеральными добавками 100-150 г (0-80 С); шлакопортландцемент и пуццолановый цемент 150-200 г (при 0-80°С). Преимуществами предлагаемого способа являются повьш1ение точности и надежности результатов испытаний за счет искпюче1шя вьш;елачивания извести и уменьшения растворения и выноса из образцов воздуха; предотвращение неоправданного завьш1ения исследуемых фильтрационных характеристик бетонов, часто определяющих состав материалов напорных сооружеНИИ и их стойкость; возможность использования для испытаний бетонов существующего оборудования и аппаратуры; удешевление оборудования и снижение трудоемкости лабораторных испытаний вследствие отказа от сложной требующей специальной аппаратуры опе,рации дезаэрирования жидкости; повышение долговечности используемого оборудования за счет предотвращения ржавения металлических частей, изготовленных из черных металлов, контактирующих с водой.

Примеры: Испытания проводят при 20 С на образцах песчаного бетона, изготовленных в форме усеченного конуса со средним диамет-ром 70 мм и высотой 40 мм. Материалами для приготовления образцов служат портландцемент Пикалевского завода М 300 и кварцевый песок Привольского месторождения.

Состав бетона для всех испытанных образцов: 1 ч. цемента на 4 ч. песка возраст - 6 мес,

Образць бетона высушивают при 105+2°С. Непосредственно перед испытаниями на водопроницаемость образцы насьпдают водой до постоянной массы. Опыты проводят при 20 С.

Способ реализуют следующим образом.

В емкость, установленную в лабораторном помещении, :заливают водопроводную воду в количестве на 2030% большем, чем емкость бака фильтрационного прибора. В воду из расчет на 10 л воды вводят 25 г негашеной извести (пример 1) или 30 г гашеной извести (пример 2), или50 г портландцемента (пример 3).

Через 1 сут воду осторожно с помощью шланга переливают в бак фильтрационного прибора; на прибор устанавливают испытуемые образцы бетона, создают давление воды на образцы бетона; три-четыре раза в сутки . производят измерение количества профильтровавшей через бетон воды.

Через четверо суток от начала испытания после достижения установившегося фильтрационного расхода вычисляют коэффициент фильтрации по формуле

.

If / )

л - -- - , V. I /

S-P3600 где Q - среднесуточный фильтрационный расход, в

S толщина образца, см; S - площадь образца, Р - давление испытания, см вод.ст.

Результаты испьтаний образцов бегона по предлагаемому и известному способам представлены р таблице.

r

го

чО CM

ГЛ о

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ БЕТОНА НА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ, заключающийся в воздействии на них водой под давлением с последующим измерением фильтрационных расходов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения фильтрационных характеристик, воду предварительно насыщают гидратом окиси кальция при температуре испытания.

in

СЧ

w

О

О

uin

in OO

in

vO

,

00

(A O

о

i

X О

CO vD CO D

o

ОЧ

CJ о чО

m

s ё 1

,2 & 911 После окончания испытаний образцы бетона снимают с фильтрационной установки, вновь высушивают при 105± 2 С и еще раз подвергают испытанию на водопроницаемость по известному способу. Образцы испытывают также в водонасыщенном состоянии. Известный способ осуществляют следующим образом. ; . Воду, предназначенную для испытаний на водопроницаемость, вакуумируют в течение 1,5 ч при вёличнне вакуумного разрежения 0,95 атм, после чего заливают в бак фильтрационного прибора; образцы бетона устанавливают на фильтрационном приборе; создают давление воды на образцы;три-четыре раза в сутки производят измерение количества профильтровавшей чере бетон воды; через четверо суток от начала испытаний вьмисляют коэффнциейт фильтрации по формуле (1). По результатам сравнительных испытаний, приведенных в таблице, вид710но, что в то время как масса образцов при испытаниях по предлагаемому способу практически не изменялась, масса образцов при испытании их по известному способу заметно увеличивалась за счет растворения и выноса из них воздуха. Испытания по известному способу сопровождаются также растворением и выносом из образцов бетона извести, . Следует отметить, что несмотря на относительно небольшой объем вынесенной из образцов извести, влияние процесса выщелачивания на изменение проницаемости бетона может быть значитель ным, так как растворяется и выносится из известь, находящаяся, главным образом, на стенках фильтрукщих пор. Во всех трех примерах коэффициенты фильтрации, полученные при испытании по предлагаемому способу, существенно меньше, чем при испытании образцов по известному способу.