По ГОСТ 12730.1-2020, истинной плотностью бетона называется отношение его веса к истинному объему, то есть без учета пор и пустот. Добиться такого состояния материала на практике очень сложно, поэтому показатель истинной плотности зачастую носит теоретический характер.
В этой статье мы подробно рассмотрим этот показатель и ответим на следующие вопросы:
- Что значит этот параметр и как он обозначается
- Как определяется эта характеристика
Кроме того, на нашем сайте есть следующие статьи по теме:
Перейдя по ссылкам выше, вы сможете подробно прочитать о каждом показателе, узнать, от чего они зависят и на что влияют. Если же вам интересно, какие параметры есть у бетона в принципе, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Характеристики и свойства бетона.
Что такое истинная плотность бетона и как она обозначается
Как мы уже отметили выше, этот показатель характеризует отношение веса бетона к его объему в максимально уплотненном состоянии, то есть без учета пустот внутри него. На практике произвести такой материал – абсолютно без пор – практически невозможно.
Этому есть несколько причин:
- В бетонной смеси всегда присутствует защемленный воздух, который попадает в нее в результате перемешивания компонентов, а также транспортировки материала и его укладки. Частично его можно «вывести» при помощи трамбовки и механического уплотнения бетона. Для этого используют специальные вибрационные устройства. Под воздействием вибраций смесь разжижается, и пузырьки воздуха могут легко подняться вверх. Однако полностью избавиться от защемленного воздуха все равно очень и очень сложно.
- Когда бетонная смесь затвердевает, цемент вступает в химическую реакцию с водой и начинает сначала загустевать, а потом твердеть. Такой процесс называется гидратацией. Он является экзотермическим, то есть сопровождается выделением теплоты. А так как в смеси может присутствовать излишняя влага, она, не вступая в реакцию с цементом, начинает испаряться. Таким образом, на этапе твердения в бетоне образуются дополнительные поры. А если этот процесс еще и сопровождается дополнительной тепловой обработкой без соблюдения всех правил и норм, пористость материала неуклонно повышается.
Таким образом, даже если на этапе трамбовки и уплотнения бетонной смеси у вас получится избавиться от защемленного внутри воздуха, но при этом на этапе замешивания компонентов вы не отрегулировали водоцементное соотношение, добиться максимального уплотнения у вас, к сожалению, не получится.
«Но ведь можно добавить в смесь большее количество цемента и меньшее – воды!» – скажете вы и будете правы. Вот только не нужно забывать, что смесь с таким водоцементным соотношением – очень жесткая, малоподвижная и совершенно непластичная. С ней тяжело работать, она плохо распределяется по форме.
Теперь вы знаете, почему бетонную смесь почти невозможно максимально уплотнить. А это значит, что добиться истинной плотности бетона непосредственно на строительной площадке нереально сложно.
Для обозначения этого показателя берут латинскую букву «ρ» (плотность) с индексом «и» (истинная). Чаще всего она выражается в г/см3 – это связано с тем, что ее определяют в лаборатории для образцов очень маленького веса. В следующем разделе мы как раз подробно об этом рассказываем.
Метод определения истинной плотности бетона
Этот показатель вычисляют в лаборатории. Он определяется путем измерения веса одной единицы объема материала, который при этом обязательно должен быть измельчен и высушен. Это делают для того, чтобы максимально уплотнить образец, исключив из его состава пузырьки воздуха.
Определяют истинную плотность по ГОСТ 12730.1-2020.
Для этого в документе приведены два метода:
- Пикнометрический
- Ускоренный (с помощью прибора Ле Шателье)
Давайте рассмотрим каждый из них.
Пикнометрический метод определения истинной плотности бетона
Чтобы провести этот метод измерения, необходимо правильно подготовить образец.
Порядок работ тут следующий:
- Бетонный образец нужно раздробить на мелкие частицы с размерами не более 5 мм
- Из получившейся массы нужно взять лишь 150 г, остальное убрать
- Далее пробу нужно снова измельчить, чтобы в итоге получились частицы с размерами менее 1,25 мм
- Полученную массу перемешивают и отбирают из нее 30 г
- Затем пробу снова измельчают – на этот раз в ступке до порошкообразного состояния; частицы при этом не должны быть больше 0,125 мм в диаметре
- Получившуюся после измельчения массу нужно высушить и охладить до комнатной температуры
- Далее из получившейся массы формируют два образца по 10 г каждый (это так называемые навески – точно отмеренные порции пресс-материала)
Образцы готовы. Теперь их можно испытывать. Для этого нужен пикнометр. По ГОСТ 22524-77 «Пикнометры стеклянные. Технические условия», пикнометр для твердых и сыпучих материалов (ПТ) должен выглядеть вот так:
Испытание проводится следующим образом:
- Каждую навеску всыпают в чистый сухой пикнометр
- Затем в прибор наливают дистиллированную воду комнатной температуры; при этом количество воды должно быть таким, чтобы пикнометр был заполнен не более чем на половину своего объема
- Далее пикнометр в слегка наклонном положении ставят на песчаную или водяную баню и кипятят его содержимое в течение 20 мин (это необходимо для удаления пузырьков воздуха из образца)
- После того, как пузырьки воздуха были удалены, пикнометр обтирают, охлаждают до комнатной температуры, доливают дистиллированную воду до отметки и снова взвешивают
- Затем пикнометр освобождают от всего содержимого, промывают его, вновь наполняют дистиллированной водой комнатной температуры до метки и взвешивают
- Далее производят расчеты – истинную плотность «ρи» вычисляют по формуле:
Испытание нужно провести дважды – для каждой навески. При этом расхождение между результатами двух испытаний не должно превышать 0,02 г/см3. Если расхождение больше этой цифры, то нужно обязательно провести третье испытание.
Итоговая истинная плотность определяется как среднеарифметическое значение двух испытаний. В случае, если проводилось третье испытание, для расчета принимают два ближайших результата испытаний (из трех).
Ускоренный метод определения истинной плотности бетона
Второй метод – ускоренный – проводится при помощи прибора Ле Шателье. Выглядит он вот так:
Для этого испытания пробу готовят точно так же, как при пикнометрическом методе определения истинной плотности (пункты 1-3). После этого массу всыпают в стаканчик для взвешивания (или в фарфоровую чашку), высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над концентрированной серной кислотой (или над кальцинированным хлористым кальцием). Далее отвешивают две навески массой по 50 г каждая.
После этого проводится испытание. Оно состоит из следующих пунктов:
- Прибор Ле Шателье заполняют водой до нижней метки, а ее уровень определяют по нижнему мениску
- Далее при помощи воронки прибора внутрь него всыпают каждую навеску (это делают небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе, определяемый по нижнему мениску, не поднимется до метки 2 с делением 20 мл или с другим делением в пределах верхней градуированной части прибора)
- После этого необходимо вновь удалить пузырьки воздуха – это делают путем поворачивания прибора вокруг его вертикальной оси; также его несколько раз встряхивают
- Остаток навески, не вошедший в прибор, взвешивают с точностью до 0,01 г
- Далее вычисляется истинная плотность; это делают по следующей формуле:
Как и в случае с первым методом, необходимо провести два испытания (расхождение между его результатами также не должно быть больше 0,02 г/см3; если же оно превышает это значение, проводится третье исследование). Истинная плотность определяется как среднеарифметическое значение двух испытаний.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
