При проведении оценки марки бетона по морозостойкости на соответствие технических регламентов и проектной документации, ГБУ "ЦЭИИС" отводится 7 рабочих дней.
Согласно ГОСТ 10060-2012 морозостойкость бетона это его способность выдерживать циклы замораживания-оттаивания, после которых его прочность сохраняется в нормируемых пределах. При этом должны также отсутствовать внешние признаки разрушения бетона (трещины, сколы, шелушение ребер образцов). Следует отметить, что термин «шелушение ребер» не имеет физического смысла. Поэтому более предпочтительно применять указанный в п. 5.2.4.4 ГОСТ 10060-2012 термин: «разрушение поверхностного слоя до оголения крупного заполнителя». Методики, входящие в ГОСТ 10060-2012, разделены на первый базовый, используемый для обычных бетонов (марки F1) и второй базовый, используемый для дорожных бетонов (марки F2). Кроме того, ГОСТ10060-2012 предусматривает также ускоренные методы - второй (для всех бетонов, кроме дорожных) и третий (для всех бетонов). Необходимо отметить, что в действующем ГОСТ 10060-2012 присутствует только метод замораживания-оттаивания, хотя ранее там применялись и методы, основанные на других физических принципах, в том числе дилатометрический метод. При анализе применяемых методик становится очевидным, что процедура определения морозостойкости базовыми методами занимает очень много времени и пригодна только при создании рецептуры бетонов, в которые входит параметр морозостойкость. Нужно понимать, что поскольку существует большой временной разрыв между созданием рецептуры и реальным возведением конструкций из запроектированного бетона (не менее полугода), невозможно гарантировать, что бетон, уложенный в конструкцию, будет иметь такую же морозостойкость которая была запроектирована. Это обусловлено тем, что на этапе проектирования состава бетона и на этапе строительства сооружений, как правило, используются не одинаковые цементы и заполнители. Следует также отметить, что при проектировании состава бетона, практически никогда не используются противоморозные химические добавки, которые несомненно влияют на морозостойкость бетона. Кроме того, твердение образцов при проектировании марки бетона по морозостойкости происходит совершенно в других температурных условиях, чем твердение бетона в конструкциях. Не следует также исключать что при бетонировании конструкций в бетонную смесь может быть добавлена вода, что снижает его прочность и морозостойкость. В случае высокопрочных бетонов, которые занимают все большее место в строительной практике, ГОСТ 10060-2012 не выделяет каких-то особенностей, хотя метод замораживания - оттаивания в этом случае очевидно мало пригоден, т.к. такой бетон имеет низкое водопоглощение и, соответственно, не может быть разрушен при циклах замораживания-оттаивания.
Все вышеперечисленные факторы и обстоятельства затрудняют объективную оценку качества бетона по морозостойкости в монолитных конструкциях. Поэтому в случае инспекционного контроля морозостойкости поиск методов контроля, которые могут обеспечить контроль этого параметра в максимально сжатые сроки особенно актуален.
Анализ применяемых методик и выбор оптимального метода
Для возможности наглядного анализа ситуации при инспекционном контроле морозостойкости бетонов рассмотрим определение морозостойкости на примере широко распространенного тяжелого бетона, применяемого при возведении подземных этажей общественных и производственных зданий. Как правило такой бетон имеет проектную марку по морозостойкости, определяемую по первому базовому методу, марку F1300. Согласно первого базового метода, для этого нужно образцы бетона извлеченные из конструкции подвергнуть 300 циклам замораживания-оттаивания. Выбуривание образцов из конструкции и доставка их в лабораторию занимает один рабочий день. Изготовление образцов из кернов займет еще один день. Водонасыщение образцов согласно ГОСТ 10060-2012 займет четверо суток. Итого подготовка образцов к испытаниям составит 6 рабочих дней. Согласно ГОСТ 10060-2012 время необходимое для проведения одного цикла замораживания-оттаивания при минус 20 градусах составляет около 7 часов. Поэтому, суммарно определение морозостойкости займет 300 рабочих дней при условии работы лаборатории в 1 смену или 150 рабочих дней при условии работы лаборатории в 2 смены. С учетом выходных дней в период проведения испытаний (22 дня) и камеральной обработки результатов (1 день) определение морозостойкости марки F1300 займет минимум 170 календарных дней. Таким образом можно сделать вывод, что первый базовый метод абсолютно не пригоден при проведении инспекционного контроля морозостойкости бетонов.
В качестве альтернативы первому базовому методу, ГОСТ 10060-2012 предусматривает ускоренные методы, самым быстрым из которых является третий ускоренный метод, использующий замораживание-оттаивание при минус 50 градусов. При этом количество циклов замораживания-оттаивания для этого метода зависит от требуемой марки бетона по морозостойкости и поэтому длительность определения морозостойкости может колебаться в широких пределах. Для рассматриваемого нами примера( бетона марки по морозостойкости F1300) , образцы насыщенные водным раствором соли нужно будет подвергнуть 8 циклам замораживания-оттаивания при минус 50 градусов. Как и в первом базовом методе, согласно ГОСТ 10060-2012, подготовка образцов к испытаниям займет 6 рабочих дней. Время для одного цикла замораживания-оттаивания при минус 50 градусов составит около 10 часов. Поэтому испытания в целом займут 16 рабочих дня при условии работы лаборатории в 1 смену или 8 рабочих дня при условии работы лаборатории в 2 смены. С учетом выходных дней в период проведения испытаний (2 дня) и камеральной обработки результатов (1 день) определение морозостойкости марки F1300 займет минимум 14 календарных дней, что также не позволяет ГБУ «ЦЭИИС» уложиться в отведенное для инспекционного контроля время. Кроме того, если результат контроля по этому методу будет отрицательным придется, согласно требованию ГОСТ 10060-2012, использовать первый базовый метод, что займет еще 170 календарных дней. В таком случае результаты контроля морозостойкости бетона будут не востребованы не только для целей инспекционного контроля, но даже при производственном контроле, так как это может выйти за временные рамки строительства всего сооружения.
По изложенным причинам ГБУ «ЦЭИИС», при определении морозостойкости бетона, использует альтернативный метод определения морозостойкости, не входящий в ГОСТ10060-2012. Морозостойкость бетона определяется в специальном приборе дилатометре (фото 1). Для этого разработана «Методика измерений морозостойкости бетона дилатометрическим методом», которая аттестована в установленном порядке Федеральным государственным унитарным предприятием «Уральский научно-исследовательский институт метрологии». Под морозостойкостью в данной методике понимается величина объёмной деформации образца бетона, возникающая при его однократном замораживании до температуры минус 20 градусов. Порядок определения морозостойкости этим методом:
- из монолитной железобетонной конструкции выбуриваются керны;
- из кернов изготавливаются образцы диаметром и высотой 70 мм;
- образцы насыщают водой и помещают в измерительные камеры дилатометра;
- в отдельную камеру помещают алюминиевый образец;
- дилатометр помещают в камеру и понижают температуру в ней до минус 20°С;
- фиксируют график деформаций бетонного и алюминиевого образцов (рис. 1);
- на графике находят изменение разности объемных деформаций (ni).
Заключение
1.При проведении инспекционного контроля наиболее приемлемым
является дилатометрический метод определения морозостойкости бетона.
2.Применение дилатометрического метода позволяет при работе
лаборатории в одну смену определить любую марку морозостойкости от F150 до F1 1000 за 10 календарных дней.
3.В настоящее время в ГБУ ЦЭИИС ведется работа по совершенствованию дилатометрического метода, что позволит сократить время получения результата контроля морозостойкости до 5 календарных дней.
Список использованных источников
1.ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости
2.Методика измерений морозостойкости бетона дилатометрическим методом. ФР.1.27.2019.32740.
Статью подготовил:
Инженер-эксперт Отдела несущих и ограждающих конструкций
ГБУ "ЦЭИИС" Несветайло В.М.