Способ испытания образцов бетона на водопроницаемость

 

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.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYS JlHH (19) (И) (1) С 01 N 1 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/ описания изоьрятиння

Я ДЯ» fQPQQQQPф (ВЯД Д «ЯП, СТQQ . уь 7 д я / 4,@ (21) 3614743/18-25 (22) 01. 07.83 (46) 07. 11.84. Бюл. Р 41 (72) В. Б. Судаков и Т.Ф. Бергер (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е.Веденеева (53) 663.63.067(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 340943, кл. G 01 N 15/08, 1962.

2. Бетоны. Метод определения коэффициента фильтрации воды., ГОСТ 19426-74 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

БЕТОНА НА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ, заключающийся в воздействии на них водой под давлением с последующим измерением фильтрационных расходов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определе— ния фильтрационных характеристик, воду предварительно насыщают гидратом окиси кальция при температуре испытания.

1122927 2

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 давлением, особенностью которого является то, что- с целью предотвращения образования дефектов в изделии 10 в процессе испытания воду предварительно нагревают до 60-80 С и вводят в нее химическую добавку (жидкое стекло, алюминат натрия), образую-! щую в порах бетона нерастворимые 15 продукты взаимодействия с известью и стимулирующую рост гидратных новообразований f1) .

Недостатком этого способа является то, что в процессе испытания в 20 порах бетона образуются нерастворимые соединения, закупоривающие поры и значительно меняющие водопроницаемость материала.

Кроме того, способ .не предусмат-. 25 ривает получение количественной оценки водопроницаемости бетонов, которая определяется коэффициентом фильтрации или фильтрационными расходами. 30

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 деаэрирование испытуемой в опытах воды (путем кипячения или вакуумирования).

Способ предусматривает испытаниеобразцов бетона, находящихся или в состоянии равновесной влажности, или в состоянии водонасыщения. В последнем случае rfepep, испытанием образ45 цы погружаются в воду и выдерживаются в ней до постоянной массы P)

Недостатком способа является то, 1 что при фильтрации воды через образцы бетона неизбежно происходит растворение и вынос из образцов извести, образовавшейся в процессе гидратации цемента и входящей составной частью в цементный камень (бетон). Вынос гидрата окиси кальция разрушает 55 структуру цементного камня, прилегающего к порам, по которым идет фильтрация воды, в результате чего изменяется сквозная пористость и соответственно — проницаемость бетона.

Этот процесс прочвляется тем силь.нее, 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 фильтруюшей 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 воздух, даже если образцы перед испытанием предварительно насыщаются водой. При фильтрации через образцы бетона деаэрирован- ная вода растворяет находящийся в порах воздух и в растворенном виде вы-. носит его из образцов. Наличие этого процесса подтверждается постепенным увеличением образцов при фильтрационных испытаниях. Вынос из образцов воздуха, ранее кольматировавшего их поры, ведет к завышению проницаемости испытуемого бетона по сравнению с проницаемостью такого же бетона в реальных условиях (где нет деаэрированной воды), а также к следующим негативным последствиям: к появлению резких скачков в замеряемых величинах фильтрационных расходов вследствие взаимного наложения друг на друга процессов кольматации пор бетона перемещающимися внутри него воздушными пузырями и интенсивного растворения этих пузырей деаэрированной водой; к затруднениям при сравнении ре-, зультатов испытаний бетонов различной проницаемости, так как интенсив- ность 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 выно3 11229 са из образцов воздуха в значительной мере зависит от степени деэаэрации применяемой в опытах воды; количество воздуха в воде, как правило, зависит от времени вакуумирования, В величины вакуумного разрежения, времени и условий хранения вакуумированной воды да ее "-,àëèâêè в бак фильтрационной установки и т.д.

При испытаниях по,известному спо- 10 собу все эти факторы определяются либо субъективно каждым исследователем, либо возможностями применяе мого оборудования. Это создает неопределенность при проведении опытов 15 и, исключает возможность получения сравнимых результатов испытаний в разных лабораториях.

Исследования показывают, что ко-. личество воздуха в отстоявшейся не- 20 дезаэрированной воде равно 2,27. от объема воды; количество воздуха в воде, вакуумированной в течение

1,5 ч, при величине вакуумного разрежения 0,95 атм — 0,87; при ваку- 25 умировании в течение 1 ч и вакуумном разрежении 0,9 атм вода содержит 1,2Х воздуха; через полчаса после вакуумирования содержание воздуха в той же воде увеличивается до g0

1,4Ж; через полтора часа — до 1,7Х.

Можно избежать искажающего дейст.вия растворения и выноса из пор бетона воздуха, используя в опытах недезаэрированную, а обычную водопроводную отстоявшуюся воду. Однако в этом случае может иметь место обратное действие — дополнительная кольматация пор бетона воздушными пузырями, выделившимися из фильтрующей во- 40 ды, и уменьшение в результате этого 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 насьпценный раствор гидрата окиси кальция. Так как растворимость воздуха в растворах кислот, солей щелочей меньше, чем его растворимость в воде, то часть воздуха, ранее растворенного в воде, при насыщении ее гидратом окиси кальция, выделяется в виде пузырей, оседающих в порах бетона.

Преимуществами предлагаемого споN соба являются повышение точности и надежности результатов испытаний эа счет исключения выщелачивания извести и уменьшения растворения и выноса из образцов воздуха; предот55 вращение неоправданного завышения исследуемых фильтрационных характеристик бетонов, часто определяющих состав материалов напорных сооружеИнтенсивность этого процесса также зависит от длительности испы27 4 таний и от величины фильтрационных расходов.

Цель изобретения — повышение точности определения фильтрационных 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 предварчтельно насыщают гидратом окиси кальция при температуре испытания.

Насьпцение 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 вэмутить осадок, переливают в бак фильтрационной установки. Затем определяют водопрони-. цаемость образцов или изделий из бетона путем воздействия на них водой под давлением с последующим измере,нием фильтрационных расходов и вычислением коэффициентов фильтрации.

Для практических целей, в зависимости от температуры испытаний и вида кальцийсодержащего вещества, можно рекомендовать следующее количество извести или цемента, вводимого в— воду из расчета на 10 л: известь негашеная 20-30 г (температура испытаний 0-40 С); 15-20 г о

{40-80 С); известь гашеная 25-35 г (0-40 С), 20-25 г (40-80 С); портландцемент 80-100 г (0-80 С); портландцемент с минеральньпки добаво ками 100-150 r (0-80 С); шпакопортландцемент и пуццолановый цемент

150-200 r (при 0-80 С).

1122927 ний и их стойкость; возможность использования для испытаний бетонов существующего оборудования и аппаратуры; удешевление оборудования и снижение трудоемкости лабораторных ис- 5 пьгганий вследствие отказа от сложной требующей специальной аппаратуры операции дезаэрирования жидкости; повышение долговечности используемого оборудования за счет предотвращения 10 ржявенил. металлических частей, изготовленных из черных металлов, контактирующих с водой.

Пример ы: Испытания проводят при 20 С на образцах песчаного 15 о бетона, изготовленных в форме усеченного конуса со средним диаметром

70 мм и высотой 40 мм. Материалами для приготовления образцов служат портландцемент Пикалевского завода 20

М 300 и кварцевый песок Привольского месторождения.

Состав бетона для всех испьгганных образцов: 1 ч. цемента на 4 ч. песка, возраст — 6 мес. 2S

Образцы бетона высушивают при

105+2 С. Непосредственно перед испытаниями на водопроницаемость образцы насыщают водой до постоянной массы. Опыты проводят при 20 С.

О

Способ реализуют следующим образом.

В емкость, установленную в лабораторном помещении, .заливают водопроводную воду в количестве на 2030Х. большем, чем емкость бака фильтрационного прибора. В воду из расчета на 10 л воды вводят 25 г негашеной извести (пример 1) или 30 г гашеной извести (пример 2), или 50 r 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 достиженйя установившегося фильтрационного расхода вычисляют коэффициент фильтрации по формуле

К

S. Р 3600 где Q — среднесуточный фильтрационный расход, в см /ч", — толщина образца, см;

S — площадь образца, см ;

Р— давление испытания, см вод.ст.

Результаты испытаний образцов бетона по предлагаемому и известному способам представлены в таблице.

1 е

I A

Ф ф и о ао

Д л х1 gg й. 5

1

I сг л сч м с» л сЧ Ь ь сЧ

1 I о .х е х 3 охи оео они

1»

Q) л

Я. g

Х Х. E

С,! оое

Ф Ф

1 х е Ф I

vXm

Q! cd х Ф а

3 О1О

Фхо

4 л

cd

Р» л ь и сЧ ь ь сЧ л ь л о

4 л ф

l".

Й о о и эЯ

Ю о

v ь л ю

СО л ь

М1 с/ л

3 сГ\ О л ь о сЧ м

1 сО

"o

И х ь о сО

"o сА

lo

Х сО о1 О

Ю о

Сс1. E" о х

И Ф сЧ л о

Х

X а е Ф сС! со о ь v

I л ох е

p,oêñ х х ом ах Ф

Сс! ф ф Ф

Е сс) g tf Ф ф о

K Ф Ф

СО л о

СО л о

I 1

l- V

v Ф е Ф ф

3с

l е х и

Ф!

= i

Ц л о ох

М Ф E" со о

v о и

1 1 е о

Р cd I

Х Е1О .о

Ф х 3 х и

Ф Ф л ф х ф

Ф Е

0) х .а

cd Ф а1-о

11 ь ь;

I l» 1

М 1О

g o ф&х

CcI E охф.е 1

Ocd CQ ххо е.а Ф

Ф. Ф! ,I !

"3

М ь л сЧ о л сЧ сЧ л о

1 l I еео

1 Ф Ф IA о Ф ф ее л

ygoew

Ц Р х е4

cd l" х о

Ф Ф

8 Ф

cd сс! х

cd l и х а X о е й

А хУ

1 ф,Я е л ф

>Ж и о сп х ф х а

Ф со

v o

1 ф л Й О х и é х х йх1

Ф а х и х

Е I 1 о о

4 Х 0

Х l О е О

e X D3 X и их Во

1122927

1 л! .o

1! ь сч л

1

I

1 сч

1 л

1 о

00 о х

С31

О б ь

l

I

1 ь

I

1х

1 сс!

1х а ,e 1 д

lcd e ! 4 Ф е Ф

l »» ф о

Х

О

СО

4Э ь сО ь х

» л ь х ф х А

Ф t» н о ф Ф

4 Ф

Ф Ф ж х ф с х сГ1 о л

00 о х со л ь

Ю ь х

СО сЧ

5 л ь

1 ь х ь о1 ь с ь; х, сО I лI ь!!

Составитель А,Бровко

Редактор В.Иванова Техред Л.Микеш Корректор Н.Король

Заказ 8129/35 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ПНП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4

9 112292

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. 1О

Воду, предназначенную для испытаний на водопроницаемость, вакуумируют в течение 1,5 ч при величине ва куумного разрежения 0,95 атм, после чего заливают B бак фильтрационного прибора; образцы бетона устанавливают на фильтрационном приборе; создают давление воды на образцы;три-четы- . ре раза в сутки производят измерение количества профильтровавшей через 2р бетон воды; через четверо суток от начала испытаний вычисляют коэффициент фильтрации по формуле (1).

По результатам сравнительных испытаний, приведенных в таблице, вид- 25.

7 1О но, что н 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 извесTH °

Следует отметить, что несмотря на относителЬно небольшой объем вынесенной из образцов извести, влияние процесса выщелачивания на изменение проницаемости бетона может быть значительным, так как растворяется и выносится из бетона известь, находящаяся, главным образом, на стенках фильтрующих пор.

Во всех трех примерах коэффициенты фильтрации, полученные при испытании по предлагаемому способу, существенно меньше, чем при испытании образцов по известному способу.