24.01.2021

Определение состава бетона


При помощи нижеописанных методов определяют первоначальный состав (соотношение цемент: песок: крупный заполнитель) затвердевшего бетона, в котором в качестве вяжущего использовался портландцемент или портландцемент с активными минеральными добавками. Данные методы не предназначены для исследования бетонов, подвергавшихся воздействию химически агрессивных сред.

Подготовка пробы и предварительные испытания. Пробу отбирают в заданном месте при исследовании местных повреждений конструкции или в 6—10 местах при определении усредненного состава бетона. Массы пробы, отобранной в каждом месте, должна составлять, как правило, 1—3 кг.

Куски бетона, входящие в состав пробы, разбивают на более мелкие, равные примерно максимальному размеру крупного заполнителя, при этом желательно последний не разрушать. После этого массу пробы уменьшают путем квартования до 5—6 кг.

В ходе предварительных испытаний полученной пробы определяют вид крупного заполнителя, наличие карбонатов в крупном заполнителе и песке, наличие тонкомолотых добавок доменных шлаков, трепелов, опоки, туфов, зол. Для определения вида добавок рекомендуется проводить качественные пробы с помощью различных реактивов (табл. VII.2), а для исследований макроструктуры бетона с помощью лупы и стереоскопического микроскопа МБС-2 или бинокулярной лупы МШ — определение вида крупного заполнителя, характера пористости и трещин, состояния контакта раствора с крупным заполнителем, наличия высолов.

Из полученной квартованием пробы отбирают три навески массой 0,5—1 кг, предназначенные для дальнейших параллельных испытаний.

Навески в фарфоровых чашках помещают в сушильный шкаф, где при 105—110°C высушивают до постоянной массы (масса А) и вычисляют влажность бетона. Взвешивание проводят с погрешностью не более ±1 кг.

Затем чашки с пробами бетона прогревают в муфельной печи при 300—400° С в течение 3 ч и сразу же охлаждают в чашке с холодной водой (здесь и при дальнейших операциях не должно быть потери бетонных частиц). Обычно бетон под действием термического удара не полностью распадается на составные части (раствор и крупный заполнитель). Эту операцию, как показывает опыт, надо выполнить 4—5 раз с использованием тех же чашек и воды. Перед каждым нагревом бетон высушивают. При охлаждении куски бетона разминают с помощью деревянного молотка или резинового пестика. После завершения операции термического разложения пробы бетона отфильтровывают, высушивают и определяют массу (масса Б).

Затем массу Б, просеивая через сито с отверстиями 5 мм, разделяют на крупный наполнитель >5 мм (масса В) и растворную составляющую <5 мм (масса Г), т.е. В+Г=Б (при вычислении процентного содержания здесь и далее массу Б принимают за 100%).

Зерна крупного заполнителя просматривают под лупой и отделяют с их поверхности оставшиеся частицы раствора (цемента). Затем отделяют, если таковые имеются, зерна карбонатных пород (см. табл. VII.2) и оставшийся крупный заполнитель обрабатывают в следующем порядке: 2—3 раза холодной разведенной HCl (1:10) ополаскиванием; 3 раза водой; 1 раз 1%-ным раствором NaOH споласкиванием; 2 раза водой и сушат, после чего обработанный крупный заполнитель взвешивают вместе с отложенными зернами карбонатных пород, определяя массу Щ.

Промывные воды соединяют вместе. Они содержат частицы раствора общей массой К (K=B—Щ). Частицы песка выпадают в осадок, который отфильтровывают, высушивают и определяют его массу Е. Разность К—E относится к цементу.

Значения К—E и E (если E больше 1%) добавляют соответственно к количествам цемента и песка, вычисленным по данным результатов дальнейших испытаний растворной части бетона.

Таким образом, предварительные испытания завершаются определением количества крупного заполнителя в бетоне Щ и отделением растворной составляющей Г, состав которой в зависимости от вида песка и наличия тонкомолотых добавок можно определить одним из нижеприведенных методов.

Для определения состава бетона при обычном (не карбонатном) песке пробу вначале измельчают для полного просеивания через сито с отверстиями 1 мм, затем уменьшают путем квартования до 5—10 г, из которых после растирания до прохождения через сито 008 отбирают навеску 2 г.

Навеску растворяют в стакане 100 мл холодной разбавленной HCl (1:3), нагревают до 70°С и выдерживают при этой температуре 15 мин. Затем споласкивают и промывают остаток в стакане горячей (70° С) воды не менее пяти раз, стремясь при этом удержать остаток в стакане. В стакан наливают 50 мл 5%-ного раствора соды и 50 мл 10%-ного раствора СаСl2, подогревают в течение 10 мин, фильтруют раствор в горячем состоянии, сушат, прокаливают при 900—1000°C и определяют массу нерастворимого осадка в растворной составляющей н. oр, состоящую в основном из песка. В фильтрате по методике ГОСТ 5382—73 определяют п. п. п. и содержание SO2p и CaOр; полученные величины пересчитывают на прокаленное вещество (в процентах).

Если в распоряжении лаборатории имеются применявшиеся в бетоне цемент и песок, то по описанной методике в них определяют н.оц SiО2п, СаОц, н. оп SiO2цCaOп. Если такой возможности нет, условно принимают SiO2п=1%, CaOп=2%, н.оп=97%, а состав цемента — по данным испытания завода-поставщика. В случае отсутствия этих данных, поправки на содержание SiO2, CaO и на н.о. в цементе и песке в нижеприведенные формулы не применяют. Содержание цемента в процентах от растворной части бетона Цр рассчитывают по формулам (все величины, входящие в формулы, даны в %):

Содержание цемента и песка, % массы бетона, равно:

а с учетом поправок К—E и Е:

Отсюда состав бетона, %: Ц:П:Щ или в массовых частях 1:П/Ц:Щ/Ц. Этот метод, как показали испытания, проведенные в ЦНИЛ Главкиевгорстроя, обеспечивает приемлемую точность определения состава бетона.

При определении состава бетона на карбонатном песке из растворной составляющей бетона отбирают дополнительную навеску (1—5 г) для определения CO2р или (п.п.п.)р при 1000°C. Кроме того, указанные величины определяют в примененном карбонатном песке (известняке). Содержание карбонатного песка вычисляют по формуле

Если примененный в бетоне песок или данные его анализа отсутствуют, расчет ведут по формуле

Определение состава бетона с тонкомолотыми активными минеральными добавками. Если по результатам предварительных испытаний указанные добавки будут обнаружены, попеременное пропаливание и охлаждение (термические удары) повторяют не менее трех раз. Затем кроме отделения крупного заполнителя (фракция +5 мм) растворную часть разделяют на три фракции: +0,14; +0,08 и -0,08 мм, которые высушивают и прокаливают, а затем, в соответствии с приведенными рекомендациями, в каждой фракции определяют CaO, н. о. и п. п. п. Если имеются примененные в бетоне песок и добавка, в них определяют гранулометрический состав (m'2 — фракция +0,08 мм и m'3 — фракция — 0,08 мм, % массы фракции+0,14 мм) и CaO. Если такие данные получить нельзя, принимают в песке m'2= 4% и m'3=1%, а содержание CaO в цементе (считая на прокаленное вещество) 66%, в золах каменных углей 1,5%, в трепелах 4,5%, в доменных шлаках 42%, в песке 0,75%. Затем расчет ведут по схеме, приведенной в табл. VII.3.


При определении содержания цемента ускоренным методом по разности пробу бетона после предварительных испытаний подвергают по переменному нагреванию и охлаждению (термическим ударам) до полного разрушения видимых невооруженным глазом серых частиц цементного камня, но не менее чем трем циклам. После этого пробу высушивают и рассеивают на сите с размером отверстий 0,14 мм (зерна фракции 5 мм, т. е. Щ отделены в ходе предварительных испытаний). Количество мелких частиц размером менее 0,14 мм в песке Пм определяют по данным ситового анализа песка, примененного в бетоне, если это невозможно, принимают равным 5% массы частиц между ситами с размером отверстий 0,14 и 5 мм, т. е. песка П. Количество цемента Ц вычисляют по формуле

(все входящие в формулу величины даны в процентах).

Более точные результаты при расчете Ц получают, если после термического разложения пробу бетона кипятят в 20%-ном растворе NH4NO3. Раствор должен полностью покрывать куски бетона и сменяться в течение 24-ч кипячения (можно с перерывами) 5—10 раз. По мере очистки зерен крупного заполнителя от цемента их извлекают из чашки с раствором. Рекомендуется периодически разминать пробу. Использованные растворы сливают через фильтр.

После окончания разложения пробы бетона ее совместно с осадком на фильтре и ранее извлеченными зернами крупного заполнителя промывают водой на ситах, остатки на которых высушивают до постоянной массы. Расчет ведется также по разности 100% и суммарного количества заполнителей в процентах. Испытание обычно длится до 5 сут (за счет кипячения в растворе NH4NO3); для бетонов на карбонатных заполнителях этот вариант метода не применим.

Испытания крупного заполнителя. Полученный в ходе разделения пробы бетона крупный заполнитель Щ рассеивают на стандартных ситах для определения его гранулометрического состава.

При помощи МБС-2 или МШ, а в отдельных случаях и поляризационного микроскопа (или другими методами) производят петрографическую разборку крупного заполнителя. Твердость определяют с помощью шкалы Мооса.

При петрографической разборке по генетическим типам пород проводят необходимые измерения для определения формы зерен. Раскалывая зерна, определяют также цвет породы, однородность, блеск, что помогает установить минералы, слагающие породу.

В заполнителях определяют наличие сернистых и сернокислых водорастворимых соединений. Для этого измельченную пробу просеивают через сито 063, отбирают навеску 100 г, которую помещают в мензурку объемом 500 л, и заливают 200 мл воды. После взбалтывания отстоявшуюся жидкость отфильтровывают, добавляют 2—3 капли концентрированной HCl, а затем 10%-ный раствор ВаСl2 и, оставляют на сутки в покое. Наличие белого осадка свидетельствует о наличии водорастворимых соединений серы, количество которой в пересчете на SO3 определяют методами химического анализа.





Яндекс.Метрика