Испытание проницаемости бетона в образцах


Водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5—78 определяют при испытаниях всех видов бетона. Водонепроницаемость характеризуется наибольшим давлением воды, при котором еще не наблюдается ее просачивание через образцы-цилиндры с D=H=150 мм. Образцы хранят в камере нормального твердения, а перед испытанием выдерживают сутки на воздухе. Затем образцы помещают в металлические цилиндрические формы в Dвнутр = 155 мм, Н = 150 мм. Зазор между образцом и формой заливают расплавленным уплотняющим составом (битум, парафин), предварительно разогрев форму. Торцы образцов зачищают стальной щеткой.

Подготовленные образцы устанавливают в испытательный прибор, с помощью которого к нижней поверхности образца подводится под заданным давлением вода. Наблюдая за верхней поверхностью, фиксируют момент начала просачивания воды через бетон. Испытания начинают при давлении 0,1 МПа, а затем его повышают — по 0,1 МПа каждые 8 ч. По давлению, при котором на поверхностях четырех из шести образцов еще не фиксируется просочившаяся через бетон вода, оценивают водонепроницаемость бетона. По водонепроницаемости бетон делится на марки:

Стандарты не нормируют конструкции установок для проведения испытаний на водонепроницаемость. Они лишь должны давать возможность реализовать описанный метод испытаний. Промышленный выпуск установок отсутствует, поэтому для испытаний строительные организации обычно используют установки, изготовленные своими силами.

В установке Кременчуггэсстроя (рис. II.5) для создания давления используется насос типа ГН-200 с электроприводом. Питание водой — от 10-литрового бачка через ресивер. Заданное испытательное давление устанавливают вручную, в дальнейшем его поддерживают автоматически с погрешностью до ±10 Па. Установка позволяет проводить испытания при давлении до 2,5 МПа.

Установка А-70 разработана ЭКБ НИИСК Госстроя России и предназначена для автоматического испытания образцов на водонепроницаемость. Установка рассчитана на максимальное давление 1 МПа при продолжительности автоматического цикла 120 ч. Давление воды повышается автоматически каждые 8 ч. Погрешность при изменении давления не более 2%. Установка состоит из серийно выпускаемых приборов и узлов.

На верхней поверхности бетонных цилиндров устанавливают датчики, фиксирующие промокание образцов. С интервалом от 3 с до 3 мин устройством опроса, которое подключено к каждому образцу, осуществляется автоматический контроль влажности бетонной поверхности. Имеющийся дешифратор обеспечивает Отключение установки после промокания трех (из шести) образцов, при этом на световом табло хранится визуальная запись. В ходе испытания запись ведется с помощью самопишущих приборов. Программа испытаний задается автоматическими электронными программными регулирующими и задающими устройствами. Габаритные размеры установки 150х175х65 см, масса — 300 кг. Испытания показали, что конструктивная схема прибора нуждается в доработке.

Прибор «Укргипротранс» — «УкрдортрансНИИ» позволяет проводить испытания на водонепроницаемость при работе от водопроводной сети с давлением 0,1 МПа без каких-либо дополнительных источников давления (насос, баллоны со сжатым газом). Давление в указанном приборе (рис. II.6) до 1 МПа Создают за счет ступенчатого поршня с соотношением площадей 10:1.

Принцип работы прибора состоит в следующем. При открытом воздушном кране и вентилях A и Б заполняют систему водой. После того, как веда начнет проходить через воздушный кран, его, а затем вентиль А перекрывают. Открыв автоматический регулятор давления, направляют воду в цилиндр низкого давления. Затем, поворачивая винт регулятора, по манометру устанавливают требуемое давление, которое будет поддерживаться автоматически.

Повысить надежность работы установки можно, применяя бесконтактное регулирующее устройство с задатчиком программы.

Питатель ТНИСГЭИ служит для создания давления в системе при испытаниях на водонепроницаемость. Давление воды в системе обычно создают при помощи насоса или сжатого воздуха (газа). Конструкция питателя исключает возможность насыщения воды газом. Питатель (рис. II.7) состоит из двух камер, помещенных в покрышку, надетую на колесо автомобиля. Одна из камер покрыта чехлом из мешковины, не препятствующим ее расширению. В нижней камере находится вода, которая через ниппель поступает в систему установки. Давление создают, подавая сжатый воздух в верхнюю камеру. Уровень давления поддерживают постоянным при помощи редукционного клапана, установленного на баллоне со сжатым газом. Проникающий под давлением из резиновой камеры газ в пористом чехле теряет давление и уходит в атмосферу и поэтому не попадает в воду, находящуюся в нижней резиновой камере. Установив питатель на весы, можно контролировать расход воды в процессе испытания.
Испытание проницаемости бетона в образцах

Коэффициент фильтрации воды по ГОСТ 19426—74. Оценка водонепроницаемости по маркам не позволяет количественно оценить фильтрационные свойства бетонов, необходимые, в частности, при исследовании коррозионной стойкости, поэтому возникает необходимость определить проницаемость бетона по коэффициенту фильтрации воды Кф.

Для испытания применяют бетонные образцы-цилиндры с D=150 мм и высотой, зависящей от крупности заполнителя: H не менее 50, 100 и 150 мм при максимальной крупности заполнителя соответственно 10, 20 и 30 мм. При использовании кернов допускается применять образцы с D=H. Разрешается применять образцы, имеющие форму усеченного конуса с Dнаим=150 мм и угол наклона образующей не более 6°. При этом H должно соответствовать максимальной крупности заполнителя. Отклонения от номинальных размеров для всех видов образцов не должны превышать ±0,5 мм.

При выбуривании кернов серия должна состоять не менее чем из 6 образцов, а при изготовлении образцов — из 10, с учетом возможной отбраковки. Так, если на поверхности образцов имеются трещины шириной более 0,1 мм, раковины размером более 5 мм или другие дефекты, связанные с плохим уплотнением бетонной смеси, эти образцы испытаниям не подвергают. Если число образцов, признанных негодными, более двух, бракуют всю серию.

Образцы могут испытываться в водонасыщенном состоянии и при равновесной влажности. Эти состояния обеспечивают, выдерживая их: в воде при t=20±2° С до прекращения изменения массы образца (не более 0,1% массы) для испытания в водонасыщенном состоянии и в помещении с ф=60±5% для испытания при равновесной влажности.

Подготовленные к испытаниям образцы крепят в металлических обоймах по одному из четырех вариантов (рис. II.8). При использовании для крепления колец боковую поверхность образцов покрывают слоем консистентной смазки; давление в полой резиновой камере должно в 1,5 раза превышать давление воды; для приклейки конических образцов используют эпоксидный клей.

Перед началом испытаний проверяют надежность герметизации, пропуская воздух или инертный газ при давлении 0,1—0,3 МПа. Выявленные дефекты должны быть устранены, а при невозможности сделать это или наличии крупных фильтрующих каналов (к кернам последнее требование не относится) образцы должны быть заменены другими.

После этого образцы в обоймах крепят в поворотных гнездах установки (рис. II.9) и к их торцевой поверхности подают воду. Установка должна позволять собирать профильтровавшуюся воду, не допуская ее испарения. Вода, применяемая для испытаний, должна быть дезаэрирована и не содержать агрессивных и кольматирующих частиц.

Давление увеличивают ступенями по 0,1 МПа с выдержкой на каждой ступени 1 ч. Подъем давления прекращают при появлении фильтрата, и при достигнутом давлении определяют Кф. Если испытание ведется до заданного нормами испытательного давления Рисп, подъем осуществляют не менее чем за 5 ступеней при ступени давления не более 0,2Рисп. Значение определяют при Рисп.

Для каждого образца измеряют количество профильтровавшейся воды не менее чем 6 раз. Для образцов, имевших равновесную влажность, первое измерение проводят не ранее чем через 1 ч после начала фильтрации, при этом прирост количества профильтровавшейся воды при трех последовательных измерениях с интервалом 30 мин не должен превышать 20%. Дальнейшие замеры производят каждые 30 мин. Для образцов, испытываемых в водонасыщенном состоянии, первое измерение проводят нe ранее 4 сут после начала фильтрации при условии установления стационарного потока. Измерения проводят через равные промежутки времени, за которые объем фильтрата будет не менее 1 см3. Поток считают стационарным, если разница из четырех последовательных измерений не превышает 20%. Количество фильтрата для одного образца Q вычисляют как среднее арифметическое пяти наибольших замеров.

Если при максимальном давлении 1,3 МПа не наблюдается фильтрации в течение 96 ч для бетона при равновесной влажности и 240 ч в водонасыщенном состоянии, испытание прекращают.

Измерение количества фильтрата проводят весовым или объемным методом, собирая воду, прошедшую через образец. При испытании особо плотных бетонов количество влаги определяют по приросту массы силикагеля, который в закрытом сосуде помещают под бетонным образцом.

Значение Кф, см/с, вычисляют по формуле

[здесь b — толщина образца, см; S — площадь образца, см2; т — время, в течение которого измеряется объем фильтрата, с; AP=P1—P2 — разность давления на входе Р1 и выходе P2 из образца, 100 Па (P1 принимают равным избыточному давлению в системе установки, а P2=0 при условии свободного истечения фильтрата с поверхности образца); u — коэффициент, учитывающий вязкость воды при различной температуре (см. ниже); k — коэффициент, учитывающий влияние диаметра образца (см. ниже)].

Вычисленные значения Кф для серии образцов выписывают в возрастающем порядке, после чего вычисляют среднее значение Кф для серии как среднеарифметическое результатов определения для третьего и четвертого образцов.

На основании проведенных исследований была установлена зависимость (табл. II.7) между марками бетона по водонепроницаемости, определенными по ГОСТ 4800—59, и значениями Кф. Испытания проводились при равновесной влажности бетона 60±5% и t=20±2° С.

Универсальный прибор ВНИИГиМ служит для определения фильтрационных характеристик и параметров поровой структуры бетона. Этот прибор предусматривает возможность испытаний цилиндрических образцов с осевым конусным каналом, в котором зачеканивают трубку для сбора профильтровавшейся воды. Это позволяет определять коэффициент не только вертикальной, но горизонтальной и радиальной фильтрации. С помощью прибора также измеряют воздухосодержание бетона, определение открытой пористости и средний размер сквозных пор.

Водонепроницаемость бетона тонкостенных конструкций по методу ЦНИИОМТП. Испытания цилиндров проводят в основном для бетонов массивных конструкций. По методу ЦНИИОМТП испытывают плитки размерами 10х10 см и толщиной 1—4 см; 15х15 см и толщиной 3—8 см и 20х20 см и толщиной 5—12 см. Толщина плиток не должна превышать минимальную толщину конструкций, воспринимающую напор воды. Изготовляют плитки в вертикальном или горизонтальном положении в зависимости от направления воздействия воды на конструкцию: направление давления воды по отношению к слоям укладываемой бетонной смеси в конструкцию и образцы должно быть одинаковым.

Для каждого состава бетона изготовляют не менее шести образцов. Плитки устанавливают во фланцевые зажимы, снабженные кольцеобразными резиновыми прокладками, и зажимают болтами (рис. 11.10). Дефекты на поверхности плиток в местах прижимов подмазывают гипсовым раствором. Плитки находятся при испытании в вертикальном положении. С одной их стороны к ним подают под давлением воду, с другой в наружном фланце имеется отверстие для фиксации сквозной фильтрации воды. За момент промокания принимают образование (наблюдаемое через смотровое отверстие) первой капли профильтровавшейся воды. Принципиальная схема испытательной установки аналогична применяемой при испытаниях цилиндров.

Время выдерживания плиток под заданным давлением зависит от их толщины и должно быть не менее: 24 ч при толщине до 3,5 см; 48 ч при толщине 4—6 см и 72 ч при толщине 7—12 см. Давление в системе рекомендуется поддерживать автоматическим регулятором давления.

Водонепроницаемость бетона оценивают по показателю их практической непроницаемости Нв, МПа/см:

Показатель практической водонепроницаемости устанавливают для состояния эксплуатации Hвр и при проведении испытаний Hвф. Соотношение между ними определяется коэффициентом K3 (Нвф=КэНвр), принимаемым для конструкций, работающих под напором воды, по табл. II.8. Если напор воды отсутствует, испытания проводят при давлении в системе прибора 0,01 МПа.

Для определения Hвр устанавливают максимальный рабочий напор Pр воды, МПа, воспринимаемый бетоном конструкций, и минимальную толщину А, см, конструкции: Hвр = Pр/h.

Контрольное давление воды Рф при испытаниях плиток равно

При вычислении Рф округление производят в большую сторону: при давлении более 0,3 МПа в пределах 0,05 МПа и при давлении более 0,8 МПа в пределах 0,1 МПа.

Полученные при испытаниях значения Нвф соответствуют следующим маркам бетона:

Если ни на одном из образцов не будет обнаружено следов фильтрации, бетон считается выдержавшим испытание.

Метод определения водопроницаемости по глубине проникания жидкости в бетон предусматривается в нормах ФРГ. В этом случае для испытания применяют кубы, которые подвергают давлению воды в 0,1 МПа в течение 48 ч, а затем через каждые 24 ч давлению 0,3 и 0,7 МПа. Сразу же после завершения испытания кубы раскалывают и измеряют глубину проникания воды в бетон и характер ее распределения по поперечному сечению.

Оценку по глубине проникания целесообразно применять особенно в тех случаях, когда при испытании на водонепроницаемость сквозная фильтрация жидкости через образец не обнаружена.

Водопроницаемость при малых давлениях. Ряд железобетонных и бетонных конструкций в процессе эксплуатации увлажняется при относительно малых давлениях — менее 0,01 МПа, а зачастую такое давление не превышает 0,001 МПа. Для испытания при давлениях до 0,001 МПа (до 10 см вод. ст.) применяют бетонные цилиндры размерами D=15 и H=30 см, в которых при формовании с помощью вкладышей образованы конические углубления.

Возможно также применение кубов-стаканов (ЦНИЛ Главкиевгорстроя). Для этого при формовании кубов в них устанавливают вкладыши таким образом, чтобы получить заданную толщину днища бетонного стакана: обычно 2—4 см.

Затем стаканы-цилиндры (стаканы-кубы) заполняют водой и устанавливают на подставки, позволяющие периодически осматривать наружную сторону днища. Открытую поверхность воды в стаканах закрывают для предотвращения ее испарения. Уровень воды в стаканах поддерживают постоянным, доливая воду (количество долитой воды замеряют). Периодически взвешивая образцы, определяют водопоглощение бетона, а осматривая нижнюю поверхность стакана, фиксируют начало фильтрации.

Есть разновидность этого метода, когда верхнее отверстие бетонного стакана закрывают плотной пробкой с установленной в ней бюреткой. Место стыка заделывают, например, менделеевской замазкой. В этом случае создают давление воды до 0,01 МПа. Для предотвращения испарения воды в бюретку можно добавить пару капель масла. По изменению уровня в бюретке фиксируют количество поглощенной воды, а по состоянию наружной поверхности днища бетонного стакана — начало фильтрации.

При испытании описанными методами следует поддерживать уровень воды постоянным, что, особенно в начальный период испытания, требует непрерывного контроля.

Водопроницаемость теплоизоляционно-конструкционного бетона по методу ЦНИИЭП жилища определяют на бетонных плитах размером 25x25х5 см. Плиты высушивают до постоянной массы и устанавливают на рамке, расположенной на высоте 25 см от поддона. Перед установкой с двух сторон плиты отмечают место пересечения диагоналей (центр), а нижнюю поверхность забеливают водным раствором мела и из центра проводят концентрические окружности с d=5, 10, 15 и 20 см. В центре верхней части плиты устанавливают (и герметизируют стык с бетоном) металлический бездонный цилиндр с D=H=10 см. После этого цилиндр заливают водой. На поддоне под образцом помещают зеркало для наблюдения за нижней поверхностью. В ходе испытания фиксируют понижение уровня воды в цилиндре, диаметр мокрого пятна на нижней стороне плиты, количество протекшей воды. Параллельно измеряют понижение уровня воды в мензурке (D=10 см), которую размещают рядом с установкой. Это позволяет ввести поправку на испарение воды.

Описанные методы определения водонепроницаемости при малых давлениях просты, не требуют специального оборудования, дают возможность оценивать фильтрацию не только воды, но и других жидкостей.

Водонепроницаемость при малых давлениях можно определить на установке, схема которой приведена на рис. 11.11. Образцы размером 10x10x5 см (возможны и другие размеры) устанавливают в обойму, изолируют их по контуру и закрывают латунной крышкой. После этого в систему подают воду до тех пор, пока она не начнет вытекать из трубки, расположенной в центре крышки, после чего кран № 3 на ней закрывают. Вода, поступая из сосуда при постоянном давлении, начинает фильтроваться через бетон. Закрывая кран № 1, периодически определяют скорость движения мениска в капиллярной калиброванной трубке и строят график «скорость фильтрации — время». Для более плотных бетонов, которые при таком давлении не фильтруют, строят график «скорость водопоглощения — время». Давление h можно изменять.

Водопроницаемость по фильтрации хлор-иона. Образец в виде стакана с изоляцией в нижней части устанавливают в сосуд с водой (рис. 11.12). Толщина стенки образца 2 см. В стакан-образец заливают 5,1%-ный раствор NaCl так, чтобы уровни раствора в стакане и воды в сосуде совпадали. В наружной воде периодически определяют содержание хлор-иона, по его значению судят о проницаемости бетона образца. При испытании плотных цементных растворов в течение года хлор-ион в окружающей воде обнаружен не был.

Для исследования путей движения жидкости при испытании бетона на проницаемость могут быть использованы люминесцирующие индикаторы. Пропитанные ими места бетона в ультрафиолетовом свете флуоресцируют.

Коэффициент воздухопроницаемости применяют при испытаниях ячеистого бетона. Образцы размером 23x23x6 см выпиливают из средней части изделия; поверхности образцов шлифуют. Затем образец помещают в кассету установки (рис. II.13) и заливают смесью парафина и канифоли.

Испытание проводят следующим образом. Необходимую разность давлений AР, МПа, устанавливают на микроманометре. Затем открывают кран баллона так, чтобы микроманометр показал заданное значение AP между давлением воздуха, откачиваемого из-под образца, и воздухом, фильтрующимся через образец. После стабилизации струи воздуха и обеспечения заданного давления секундомером замеряют (по массе или объему) количество воды в единицу времени. Коэффициент воздухопроницаемости (1/Rw) рассчитывают по формуле

где V — количество воздуха, проходящее через образец за время т, м3; т — продолжительность испытания в стабильном режиме, ч; S — площадь поверхности образца, м2; рв — плотность воздуха, г/см3.

Среднее значение вычисляют по данным испытания шести образцов.

Коэффициент паропроницаемости по ГОСТ 12852.5—77 определяют для ячеистого бетона на образцах размером 10х10х3 см, выпиленных из средней части изделия. Установка представляет собой установленную вертикально металлическую трубу, в верхнем торце которой помещают испытываемый образец (рис. 11.14). Боковые стороны образца и плоскость контакта его со стенкой трубы покрыты пароизоляционным слоем. Во внутреннюю часть трубы установлена чашка с насыщенным раствором K2SO4, который создает относительную влажность воздуха =97%. Все это размещено на резиновой прокладке стеллажа в лабораторном термостате при t=20±2°С и ф=54±2%. Заданную влажность обеспечивают, устанавливая в термостате открытый эксикатор с насыщенным раствором Mg(NO3)26H2O. Каждые 3 сут чашку с раствором K2SO4 взвешивают с точностью до 0,001 г до тех пор, пока количество воды в г, испарившейся за 1 ч, не станет постоянным (т. е. поток пара — стационарным), после чего рассчитывают коэффициент паропроницаемости в г/(м*ч*Тор) по формуле

(здесь Q — измеренный стационарный поток водяного пара, r/ч; b — толщина образца, м; bв — расстояние от уровня раствора K2SO4 до нижней плоскости образца, м; F — площадь сечения металлической трубы в месте контакта с образцом, м2; P1 и P2 — парциальное давление водяного пара соответственно под и над образцом, Тор (определяют по психрометрической таблице по измеренным t и ф) ; uв — коэффициент паропроницаемости воздуха, равный 0,135 г/(м*ч*Тор) (значение u вычисляют как среднее арифметическое по испытаниям трех образцов).

По другому методу под образец помещают чашку с высушенным гелем кремнезема. Это обеспечивает под образцом ф=0%, а водяные пары, фильтрующиеся через образец, поглощаются гелем. Стабилизация прироста массы геля будет свидетельствовать об установлении стационарного потока водяного пара через образец. Затем вычисляют u.

Можно определить проницаемость бетона по отношению к различным газам.





Яндекс.Метрика