Методы и оборудование для определения морозостойкости бетона
Методы определения морозостойкости бетона описываются ГОСТ 10060-2012, которым заменена группа стандартов 10060.0..4-95. Контроль и испытания бетона на морозостойкость необходим, как при разработке его новых сортов, тестировании добавок к составу и прочих инновационных разработок, так и при контроле качества бетонных изделий и конструкций.
Образцы бетона изготавливают по ГОСТ 22685-89, для проведения испытаний бетона на морозостойкость обычно выбирают кубы 100х100х100мм, хотя стандарт допускает и боле крупные кубы, со стороной 150мм.
Из существующих конструкций методом алмазного бурения изготавливают цилиндры диаметром от 60 до 150мм. Для испытаний требуется от 6 до 12 образцов.
Стандарт требует, чтобы испытания образцов проводились непрерывно. В случае, когда возникает вынужденный перерыв более суток, образцы необходимо помещать на холодильное хранение при температуре не выше минус 10°С, для чего может понадобиться камера холода.
Количество циклов испытаний может составлять от 2 до 1000, в зависимости от марки бетона по морозостойкости.
Требования к оборудованию для испытаний на морозостойкость по ГОСТ10060‑2012 предписывают следующие метрологические характеристики климатической камеры для испытаний бетона:
- Неравномерность температурного поля в воздухе полезного объема камеры не более 3°С. Строго говоря, температурное поле - это термин из математической физики, ничего общего с испытательным климатическим оборудованием не имеющий. Этот термин эквивалентен градиенту температуры по ГОСТ 53618-2009 т.к. в тексте стандарта поясняется как «разность температуры в отдельных зонах по объему камеры».
- Температура замораживания (минус 18 или минус 50 в зависимости от метода и марки бетона) задается с допуском ±2°С. Этот допуск эквивалентен термину «отклонение достигнутого значения температуры в камере от заданного» по ГОСТ 53618-2009.
Различают 2 способа и 3 метода, итого 5 вариантов испытаний бетона на морозостойкость, параметры которых приведены в таблице ниже.
|
Метод и марка бетона по морозо- стойкости |
Условия испытания | Вид бетона | ||
| Среда насыщения |
Среда и темпе- ратура замора- живания |
Среда и темпе- ратура оттаивания |
||
| Базовые методы | ||||
| Первый | Вода | Воздушная, минус (18±2) °С | Вода, (20±2) °С | Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и бетонов конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды |
| Второй | 5%-ный водный раствор хлорида натрия | Воздушная, минус (18±2) °С | 5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С | Бетоны дорожных и аэродромных покрытий и бетоны конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды |
| Ускоренные методы | ||||
| Второй | 5%-ный водный раствор хлорида натрия | Воздушная, минус (18±2) °С | 5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С | Все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий, бетонов конструкций, эксплуатирующихся при действии минерализованной воды, и легких бетонов марок по средней плотности менее D1500 |
| Третий | 5%-ный водный раствор хлорида натрия | 5%-ный водный раствор хлорида натрия, минус (50±2) °С | 5%-ный водный раствор хлорида натрия, (20±2) °С | Все виды бетонов, кроме легких бетонов марок по средней плотности менее D1500 |
Порядок проведения испытаний для всех методов аналогичный:
- Изготовление образцов
- насыщение образцов водой
- испытания образцов и обработка результатов
- помещение образцов в контейнерах (или без контейнеров) в камеру для испытания бетонов и достижение температуры замораживания (в зависимости от метода).
- выполнение заданного количества циклов замораживания и оттаивания в зависимости от марки бетона. Время замораживания и оттаивания определяется в зависимости от размера образцов.
- испытания образцов
- обработка результатов и оформление протокола испытаний
- заключение о результатах испытаний, определение марки бетона по морозостойкости
Особенности: оттайка должна производиться в ванне при температуре 20°С, воду в ванне меняют каждые 100 циклов.
Итак, рассмотрим испытания бетона марки F300 по второму базовому методу с целью определить, сколько времени потребуют данные испытания у сотрудников лаборатории.
| Действие | Время, сутки |
| Изготовление образцов | 5 |
| насыщение образцов водой | 4 |
| испытания образцов и обработка результатов | 0,5 |
| помещение образцов в контейнерах (или без контейнеров) в камеру для испытания бетонов и достижение температуры замораживания (в зависимости от метода). | 0 |
| выполнение заданного количества циклов замораживания и оттаивания в зависимости от марки бетона. Время замораживания и оттаивания определяется в зависимости от размера образцов. | 75 |
| обработка результатов и оформление протокола испытаний | 0,5 |
| ИТОГО | 160 |
Рассмотрев данную таблицу можно сделать вывод о том, что основное время занимает выполнение циклов оттайки и замораживания. Для образцов со стороной 100мм, время замораживания составляет 2.5 часа, оттайки 2 часа.
С учетом времени достижения температуры минус 18 (около 30 минут), времени, необходимого на выемку и обратную загрузку образцов (еще около 30 минут) – можно сказать что полный цикл составит 5.5 часов, округляем до 6 и получаем максимум 4 цикла в сутки.
При 8-ми часовом рабочем дне провести 2 цикла за 1 день невозможно. Чтобы выполнить требования ГОСТа – потребуется лаборатория с круглосуточным режимом работы.
Если такого графика в лаборатории нет – можно попробовать сделать плавающий график для некоторых сотрудников, и организовать 12-часовой рабочий день, т.е. провести не 4 а 2 испытания в сутки. Таким образом с 75 суток продолжительность циклов возрастает до 150-ти то есть уже полгода.
Современная камера для испытания бетонов REOCAM TC-150Ct позволяет минимизировать время циклов испытаний до 60 суток, благодаря полной автоматизации процесса.
Рабочий объем камеры для бетонов представляет собой горизонтальную ванну, которая может наполняться водой (или солевым раствором) с автоматическим контролем уровня.
Емкость для раствора может поставляться в комплекте. Образцы устанавливаются на подвижной полке, что гораздо удобнее, по сравнению с традиционной испытательной камерой, и автоматически подаются внутрь рабочего объема.
Запуская цикл испытаний, оператор может быть уверен, что испытательная камера самостоятельно проведет цикл замораживания, затем наполнит ванну жидкостью для оттайки и повторит эти мероприятия необходимое количество раз.
Протокол испытаний будет записан на USB накопитель с заданным периодом записи, что может быть важно при документировании процесса испытаний бетонов ответственного назначения.
Разумеется, стоимость специализированной камеры для испытаний бетонов выше, чем традиционной испытательной камеры, однако сокращение затрат на оплату труда сотрудников лаборатории может явиться решающим факторам при выборе именно этой модели.
По нашим оценкам, окупаемость разницы в стоимости камеры для бетонов по сравнению с традиционной климатической камерой не более полугода.
При этом достигается более высокая скорость и качество проводимых испытаний, исключается человеческий фактор, появляется возможность удалённого мониторинга процесса испытаний.
Преимущества и особенности камеры для испытания бетонов производства НПФ «РЕОМ»:
- Контейнеры для образцов входят в комплект поставки.
- По согласованию с Заказчиком, в камере, помимо свовбодно конфигурируемых программ, могут быть предустановлены программы для испытаний выбранных марок бетона.
- Испытательная камера имеет компактные размеры, позволяющие транспортировать ее через стандартные дверные проемы.
- Помимо основного датчика температуры, устанавливается датчик температуры образца, позволяющий проводить испытания по приложению А к ГОСТ 10060-2012
- Камера может пройти первичную аттестацию как испытательное оборудование по ГОСТ 8.568-97 (при необходимости по ГОСТ Р В 0008.002-2013), что необходимо для документального подтверждения ее метрологических характеристик.