4 Плотность бетона

Плотность бетона – отношение массы бетона к его объему. Плотность прямо пропорциональна качеству бетона, чем она выше, тем прочнее и долговечнее бетон. Первостепенное влияние на показатель плотности имеет наличие пор, которые образуются в результате испарения излишков воды, при малом количестве цемента, при плохом перемешивании раствора, при недостаточном уплотнении, приводящем к образованию воздушных пузырьков и другие факторы.

Плотность, степень заполнения данного объема бетона твердым веществом, является существенной физической характеристикой бетона. Точное измерение плотности бетона (определяемой как отношение объемного веса бетона к его удельному весу) затруднительно, так как для определения удельного веса потребовалось бы измельчить в тонкий порошок достаточно большую среднюю пробу бетона. С достаточной для практических целей, при производстве на заводах бетона, точностью можно ограничиться определением плотности по сумме абсолютных объемов всех твердых компонентов, содержащихся в единице объема бетона (включая и химически связанную воду). Приближенное суждение о плотности бетонов разного строения, приготовленных на одних и тех же исходных материалах, или о плотности бетонов одинакового строения с заполнителями разной степени пористости можно получить по объемному весу этих бетонов. В последнее время предложено производить исследование плотности бетона при помощи гамма-лучей. Отдельные неплотности и каверны в бетоне могут быть определены при помощи ультразвуковых дефектоскопов.

Снижение плотности бетона достигается в основном применением легких пористых заполнителей. Чем легче заполнитель, тем легче бетон. Однако если требуется получить легкий бетон определенной прочности, необходимо считаться с тем, что чем легче пористый заполнитель,- тем-меньше его прочность. При стремлении получить высокопрочный бетон на очень легком, но низкопрочном заполнителе, приходится ограничивать его расход, увеличивая при этом расход цемента. В этом случае плотность бетона будет больше, чем при применении достаточно прочного пористого заполнителя.

Определение плотности бетона позволяет количественно оценить его общую (суммарную) пористость, от которой зависят почти все основные технические свойства бетонов – прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, стойкость в условиях агрессивных вод, звуко- и теплопроводность. С плотностью связано и обратное свойство бетона – пористость.

Пористость – отношение объема пор к общему объему материала. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры, которые, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при недостатке цемента.

Поры можно разделить на открытые или сообщающиеся между собой в виде капиллярных ходов, каналов и полостей, и поры полузамкнутые (труднодоступные), изолированные друг от друга, в виде мельчайших воздушных пузырьков или более крупных ячеек, заполненных воздухом. Открытая пористость – это пористость насыщения; объем таких пор в бетоне свидетельствует о возможной степени его насыщения газом, водой или другой жидкостью. Сообщающиеся поры, количественно оцениваемые, так называемой, эффективной пористостью (отношение суммарного объема фильтрующих пор к общему объему бетона), свидетельствуют о способности бетона к фильтрации жидкости или газа при наличии градиента давления.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее.

Плотность бетона определяют испытанием образцов в состоянии естественной влажности или нормированном влажностном состоянии: сухом, воздушно-сухом, нормальном, водонасыщенном. При определении плотности бетона в состоянии естественной влажности образцы испытывают сразу же после их отбора или хранят в паронепроницаемой упаковке или герметичной таре, объем которой превышает объем уложенных в нее образцов не более чем в 2 раза.

Плотность бетона при нормируемом влажностном состоянии определяют испытанием образцов бетона, имеющих нормируемую влажность или произвольную влажность, с последующим пересчетом полученных результатов на нормированную влажность по формуле 2. При определении плотности бетона в сухом состоянии образцы высушивают до постоянной массы в соответствии с требованиями ГОСТ 12730.2.

При определении плотности бетона в воздушно-сухом состоянии образцы перед испытанием выдерживают не менее 28 сут в помещении при температуре (25 ± 10) °С и относительной влажности воздуха (50 ± 20) %.

При определении плотности бетона в нормальных влажностных условиях образцы хранят 28 сут в камере нормального твердения, эксикаторе или другой герметичной емкости при относительной влажности воздуха не менее 95 % и температуре (20 ± 2) °С.

При определении плотности бетона в водонасыщенном состоянии образцы насыщают водой в соответствии с требованиями ГОСТ 12730.3.

Плотность бетона образца _w вычисляют с погрешностью до 1 кг/м³ по формуле

(1)

где m - масса образца, г;

V - объем образца, см³.

Плотность бетона серии образцов вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания всех образцов серии.

Примечание. Если определение плотности и прочности бетона производят испытанием одних и тех же образцов, то образцы, отбракованные при определении прочности бетона, не учитывают при определении его плотности.

Плотность бетона при нормированном влажностном состоянии _н в кг/м³ вычисляют по формуле

(2)

где _w - плотность бетона при влажности W_м, кг/м³;

W_н - нормированная влажность бетона, %;

W_м - влажность бетона в момент испытания, определенная по ГОСТ 12730.2, %.

В журнале, в который заносят результаты испытаний, должны быть предусмотрены следующие графы:

- маркировка образцов;

- возраст бетона и дата испытания;

- влажностное состояние образца в момент испытания;

- плотность бетона образца и серии образцов.