Введение
Пористость (или, точнее, воздухосодержание) свежей бетонной смеси — один из ключевых показателей, влияющих на свойства готового бетона: морозостойкость, долговечность, плотность и водопроницаемость. Контроль этого параметра в лабораторных условиях позволяет обеспечить требуемое качество и прогнозируемость поведения конструкционного материала.
Стандарт ГОСТ 10181-2014 устанавливает методы определения пористости (воздухосодержания) бетонной смеси, а также объем межзерновых пустот, при необходимости.
В этой статье — системный обзор методики: что измеряют, какими способами и как рассчитывают.
Область применения и общие положения
1. ГОСТ 10181-2014 распространяется на бетонные смеси тяжёлого, мелкозернистого и лёгкого бетона, приготовляемые по ГОСТ 7473.
2. Исключаются смеси крупнопористых и ячеистых бетонов, самоуплотняющиеся смеси и полистиролбетоны.
3. В разделе 6 стандарта описаны методы определения пористости (воздухосодержания) бетонной смеси, а также при необходимости – объёма межзерновых пустот (для смесей на пористых заполнителях).
4. Пористость оценивают следующими показателями:
o Объём воздуха или газа, содержащегося в уплотнённой бетонной смеси;
o Объём межзерновых пустот, если смесь приготовлена с пористым заполнителем.
5. В смесях с плотным заполнителем объём воздуха/газа определяют объёмным или компрессионным методом (с помощью объемомера или поромера).
6. В смесях с пористым заполнителем допускается только объёмный метод (методом объемомера).
Таким образом, выбор метода зависит от свойств заполнителя.
Методы определения объёма воздуха / газа
ГОСТ 10181-2014 предусматривает три основных подхода:
1. Объёмный метод
2. Компрессионный метод (с поромером)
3. Расчётный метод (реже применяемый, при известных составах и плотностях компонентов)
Объёмный метод
Этот метод базируется на вытеснении воздуха водой и сборе пены, возникающей при взаимодействии смеси с водой.
Последовательность операций:
1. Отбирают пробу бетонной смеси массой mсм, вычисляемой из плотности смеси (по ГОСТ 10181-2014 п. 6.3.1).
2. Помещают навеску в сосуд объёмомера и уплотняют по методике, аналогичной ГОСТ 10180 (для конкретной подвижности смеси).
3. Заливают отвешенную воду в количестве ~1,5–2,0 объёма навески смеси.
4. В течение 2–3 минут перемешивают металлическим стержнем (чтобы все воздушные поры открылись). Затем собирают пену, отделившуюся от смеси, в взвешенный стакан (100-200 мл).
5. Повторяют снятие пены не менее двух раз с небольшим интервалом, каждый раз тщательно удаляя пену.
6. После последнего снятия пены накрывают сосуд с образцом пластиной со стрелкой и доливают воду до уровня соприкосновения стрелки с поверхностью воды (утончённая регулировка).
7. В смесях на пористом заполнителе перед снятием пены допускается опустить пуансон (притяжение), чтобы удержать всплывающие частицы заполнителя.
8. Если смесь содержит крупнозернистое пористое заполнение, дополнительно отбирают 20–50 зерен крупного заполнителя, взвешивают насыщенным и высушенным состоянием, чтобы оценить водопоглощение заполнителя Wщ.
9. Затем вычисляют объём воздуха (в процентах) по формуле (6.3.8 ГОСТ10181—2014) с учётом массы пены, объёма залитой воды, постоянной объёмомера и поправок на водопоглощение заполнителя, если таковой есть.
Компрессионный метод (с использованием поромера)
Этот метод применяется преимущественно при плотном заполнителе.
1. Смесь укладывают в чашу поромера и уплотняют. Избыток срезают до уровня чаши.
2. На чашу устанавливают фланец (крышку прибора), крепят её болтами, закрывают сливной вентиль.
3. Через воронку заливают воду до уровня (50 ± 30) % шкалы прибора.
4. Поромер наклоняют (~30°), описывают 10 оборотов, постукивая по крышке для удаления пузырьков — затем возвращают в вертикальное положение и доливают воду до уровня выше нулевой риски.
5. Если на поверхности образуется пена, её глушат добавлением спирта (1–3 мл).
6. Сливной вентиль открывают и приводят уровень воды к нулевой метке шкалы.
7. Закрыв вентиль, повышают давление до (110 ± 5) кПа насосом. При постукиваниях по стенкам отслеживают по шкале уровень H1, когда давление снизится до 100 кПа.
8. Затем открывают вентиль, снижают давление до нуля (в течение ~1 мин, постукивая). Строят второй уровень H2.
9. Объём воздуха Vв в процентах вычисляют по формуле (6.4.5 ГОСТ 10181—2014)
Расчётный метод
Иногда воздухосодержание определяется по формуле, исходя из массы компонентов смеси и их истинной плотности (если точные данные известны).
где Ц, П, Щ, В и В1 - фактическая масса, кг, соответственно цемента, сухих песка и щебня (гравия), воды и раствора добавок в 1 м3 уплотненной бетонной смеси, вычисленные по формулам (1)-(4) ГОСТ 27006;
rц - истинная плотность цемента, г/см3, определяемая по ГОСТ 310.2 или принимаемая равной 3,1 для портландцемента и его разновидностей, и 3,0 - для шлакопортландцемента;
rп, rщ - средняя плотность зерен песка и щебня (гравия), г/см3, определяемая для плотного заполнителя соответственно по ГОСТ 8735 и ГОСТ 8269.0, а для пористого заполнителя - по ГОСТ 9758 в цементном тесте;
n - коэффициент, учитывающий увеличение средней плотности зерен крупного заполнителя в результате его частичного дробления при перемешивании бетонной смеси в смесителе принудительного действия. п принимают равным:
1,00 - для плотного заполнителя;
1,05 - для пористого заполнителя с маркой по прочности П75 и более;
1,10 - для пористого заполнителя с маркой по прочности менее П75.
Этот метод удобен, если состав известен с высокой точностью, но он менее надёжен, чем экспериментальные методы, особенно при наличии пустот и пузырьков, не учтённых в расчёте.
Обработка результатов и требования точности
Все методы (объёмный, компрессионный, расчётный) предусматривают два определения для каждой пробы. Окончательный результат — среднее арифметическое этих двух.
При расхождении двух результатов более 20 % (от меньшего значения) испытание проводят заново.
Окончательный результат округляют до 0,1 %.
В протокол лабораторных испытаний фиксируются (обозначение смеси по ГОСТ 7473, дата и время испытания, вид метода (объёмный / компрессионный / расчётный), результаты каждого из определений и среднее значение, все использованные исходные данные (массы, плотности, объём объёмомера, цена деления поромера, водопоглощение заполнителя и др.).
Заключение
Контроль пористости (воздухосодержания) бетонной смеси — критически важный этап лабораторного контроля качества бетонной массы. Итоговой показатель морозостойкости и водопроницаемости напрямую зависит от содержания пор в теле бетона. Строгие требования ГОСТ 10181-2014 по методикам, условиям проведения и правилам обработки данных обеспечивают воспроизводимость и качество результатов. При грамотном соблюдении методики инженеры и лабораторные специалисты получают достоверные величины, на которых можно базировать дальнейший прогноз поведения и долговечности бетона.
Определение пористости (воздухосодержания) бетонной смеси проводит Научно-строительная лаборатория. На сайте компании Вы сможете ознакомиться с ценами, сроками, оборудованием и всей более подробной информацией.