4. Методы определения свойств бетонов

Определение прочности бетона состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих специально изготовленные контрольные образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки и последующем вычислении напряжений при этих усилиях в предположении упругой работы материала.

Табл.1

Метод	Форма образца	Размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании	Куб Цилиндр	Длина ребра: 100; 150; 200; 300 Диаметр d: 100; 150; Высота h, равная 2d
Определение прочности на осевое растяжение	Призма квадратного сечения Цилиндр	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800 Диаметр d: 100; 150; 200; 300
Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании	Призма квадратного сечения	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800

Все образцы одной серии должны быть испытаны в расчетном возрасте в течение не более 1 ч.

Перед установкой образца на пресс или испытательную машину удаляют частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания на опорных плитах пресса.

Шкалу силоизмерителя испытательной машины, пресса или испытательной установки выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 20-80 % максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой.

Нагружение образцов производят непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до его полного разрушения в пределах (0,6±0,4) МПа/с при испытаниях на сжатие и в пределах (0,05±0,02) МПа/с при испытаниях на растяжение. При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с.

Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку и записывают его в журнал испытаний.

Разрушенный образец необходимо подвергнуть визуальному осмотру и отметить в журнале испытаний:

-характер разрушения;

-наличие крупных (объемом более 1 куб.см) раковин и каверн внутри образца;

-наличие зерен заполнителя размером более

-комков глины, следов расслоения.

Результаты испытаний образцов, имеющих перечисленные дефекты структуры и характер разрушения, учитывать не следует.

Испытание на сжатие

При испытании на сжатие образцы-кубы и цилиндры устанавливают одной из выбранных граней на нижнюю опорную плиту пресса (или испытательной машины) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту пресса, дополнительные стальные плиты или специальное центрирующее устройство, приведенное в приложении 6.

Между плитами пресса и опорными поверхностями образца допускается прокладывать дополнительные стальные опорные плиты.

Образцы-половинки призм при испытании на сжатие помещают между двумя дополнительными стальными плитами. Дополнительные плиты центрируют относительно оси пресса, используя риски, нанесенные на плиту пресса и дополнительные стальные плиты, или специальное центрирующее устройство.

После установки образца на опорные плиты пресса (дополнительные стальные плиты) совмещают верхнюю плиту пресса с верхней опорной гранью образца (дополнительной стальной плитой) так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна к другой. Далее начинают нагружение.

Испытание на растяжение при изгибе

Образцы-призмы устанавливают в испытательное устройство и нагружают до разрушения.

Если образец разрушился не в средней трети пролета или плоскость разрушения образца наклонена к вертикальной плоскости более, чем на 15°, то при определении средней прочности бетона серии образцов этот результат испытания не учитывают.

Испытания на растяжение при раскалывании

Образцы устанавливают на плиты пресса или в испытательное устройство и нагружают до разрушения.

Для равномерной передачи усилия на образец между стальной колющей прокладкой и поверхностью куба или между опорными плитами пресса и поверхностью образца-цилиндра допускается дополнительно устанавливать прокладку из фанеры, картона длиной не менее длины образца.

Образцы-призмы последовательно раскалывают в нескольких сечениях по длине. Расстояние между сечениями раскалывания должно быть не менее половины высоты призмы.

Испытание на осевое растяжение

Образцы закрепляют в разрывной машине и нагружают до разрушения.

Обработка и оценка результатов

Прочность бетона, МПа (кгс/кв.см), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/кв.см) при испытаниях на сжатие и до 0,01 МПа (0,1 кгс/кв.см) при испытаниях на растяжение для каждого образца по формулам:

на сжатие

R= *F/A*K_w (1)

на осевое растяжение

R= *F/A*K_w (2)

на растяжение при раскалывании

R_tt= *2F/*A*K_w (3)

на растяжение при изгибе

R_tf= *Fl/ab²*K_w (4)

где F - разрушающая нагрузка, Н (кгс);

А - площадь рабочего сечения образца, кв.мм (кв.см);

a, b, l - соответственно ширина, высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм (см);

,,, - масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базовых размера и формы;

W_k - поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов в момент испытания.

Прочность бетона (кроме ячеистого) в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:

из двух образцов - по двум образцам;

из трех образцов - по двум наибольшим по прочности образцам;

из четырех образцов - по трем наибольшим по прочности образцам;

из шести образцов - по четырем наибольшим по прочности образцам.

При отбраковке дефектных образцов прочность бетона в серии образцов определяют по всем оставшимся образцам, если их не менее двух. Результаты испытания серии из двух образцов при отбраковке одного образца не учитывают.

Для ячеистого бетона прочность в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение всех испытанных образцов серии.

При производственном контроле значения переходных коэффициентов от прочности бетона при одном виде испытаний к другому виду испытаний допускается определять экспериментально

Оценку результатов определения прочности бетона производят по ГОСТ 18105.

В случаях, если средний внутрисерийный коэффициент вариации прочности бетона на сжатие превышает 8%, необходимо провести внеочередную переаттестацию испытательной лаборатории.

Определение плотности бетона

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.

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.

Обработка результатов

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

_w=m/V*1000 (5)

где m — масса образца, г;

V — объем образца, см3.

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

Плотность бетона при нормированном влажностном состоянии rн в кг/м3 вычисляют по формуле:

_н= _w * (6)

где rw — плотность бетона при влажности Wм, кг/м3;

Wн — нормированная влажность бетона, %;

Wм — влажность бетона в момент испытания, определенная по ГОСТ 12730.2, %.

Определение раствороотделения бетонной смеси.

Раствороотделения бетонной смеси, характеризующее ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания растворной составляющей бетонной смеси в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерами 200х200х200 мм.

Бетонную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов бетона размерами 200х200х200 мм по ГОСТ 10180-78. После этого уплотненную бетонную смесь в форме подвергают вибрационному воздействию на лабораторной виброплощадке в течение времени, равного 10Ж, где Ж - показатель жесткости смеси по ГОСТ 10181.1-81, а для подвижных смесей в течение 25 с.

После вибрирования верхний слой бетона высотой (10(0,5) см из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца выгружают из формы путем опрокидывания на второй противень.

При испытании жестких бетонных смесей допускается перед разделением свежеотформованного образца производить его распалубку.

Отобранные пробы бетонной смеси взвешивают с погрешностью до 10 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями величиной 5 мм. При мокром рассеве отдельные части пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления цементного раствора с поверхности зерен крупного заполнителя. Промывку смеси считают законченной, когда из сита вытекает чистая вода.

Отмытые порции заполнителя переносят на чистый противень и высушивают до постоянной массы при температуре 105-110 (С и взвешивают с погрешностью до 10 г.

Содержание растворной составляющей в верхней и нижней частях уплотненной смеси Vр в процентах определяют по формуле

V_= (7)

где Vp - содержание растворной составляющей в верхней (нижней) части образца, %;

m_k - масса отмытого высушенного крупного заполнителя из верхней (нижней) части образца, г;

m_cm - масса бетонной смеси, отобранной пробы из верхней (нижней) части образца, г.

Показатель раствороотделения бетонной смеси Пр в процентах определяют по формуле

П_р= (8)

где Vp - абсолютная величина разности между содержанием растворной составляющей в верхней и нижней частях образца;

V_p - суммарное содержание растворной составляющей верхней и нижней частей образца, %.

Показатель раствороотделения для каждой пробы бетонной смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до 1 % как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе бетонной смеси.

Результаты испытания должны быть занесены в журнал, в котором указывают:

дату и время испытания;

место отбора пробы;

марку и вид бетона, изготовляемого из испытуемой смеси;

результаты частных определений;

среднеарифметический результат.

Определение водоотделения бетонной смеси

Водоотделения бетонной смеси, характеризующее ее связность в состоянии покоя, определяют после ее отстаивания в цилиндрическом сосуде в течение определенного промежутка времени.

Бетонную смесь укладывают в цилиндрический сосуд, объем которого в зависимости от наибольшей крупности зерен заполнителя должен соответствовать ГОСТ 10181.2-81, и уплотняют по ГОСТ 1018078 в зависимости от удобоукладываемости смеси. Уровень бетонной смеси должен быть на (10(5) мм ниже верхнего края сосуда.

Сосуд накрывают листом паронепроницаемого материала (стеклом, стальной пластинкой или т.п.) и оставляют в покое на 1,5 ч.

Отбирают пипеткой отделившуюся воду, собирают ее в стакан и взвешивают.

Водоотделение бетонной смеси характеризуют массой воды в граммах, отделившейся за 1,5 ч, отнесенной к объему сосуда в литрах.

Водоотделение бетонной смеси определяют дважды для каждой пробы бетонной смеси и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения.

Определение морозостойкости

Марка бетонов по морозостойкости определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания в воде, которое выдерживают образцы, изготовленные и испытанные на морозостойкость согласно требованиям действующих государственных стандартов.

Определение водонепроницаемости

Марка бетонов по водонепроницаемости определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих государственных стандартов.