ГНМЦ ГП «ВНИИФТРИ»
ОТДЕЛ МЕТРОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГСИ. Материалы цементные. Методика ускоренного
определения и прогнозирования
активности цемента по его контракции
МИ 2487-98
Москва, 1998 г.
Информационные данные
Разработана Государственным научным метрологическим центром ГП ВНИИФТРИ, Отделом метрологии в строительстве
Исполнители: А. И. Марков, М. П. Польяникова
Метрологическая экспертиза проведена Отделом общих и теоретических проблем метрологии ГП ВНИИФТРИ
Утверждена ГП ВНИИФТРИ «19» июля 1998 г.
Зарегистрирована ВНИИМС «26» июля 1998 г.
Вводится с «01» августа 1998 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения
Настоящая рекомендация устанавливает методику выполнения ускоренного определения и прогнозирования активности цемента к различному времени в растворе и бетоне при их твердении, как в нормальных условиях, так и при тепловлажностной обработке (ТВО). Определения и прогнозирование осуществляются на основе кратковременного измерения контракции цемента.
Рекомендация разработана в развитие и дополнение МИ 1353-93 «ГСИ. Материалы цементные. Методика выполнения измерений при определении характеристик на дифференциальных контракциометрах».
Определяемая характеристика - активность цемента - предел прочности в МПа на сжатие или растяжение при изгибе цементно-песчаного раствора стандартного состава в образцах-балочках (по ГОСТ 310.4) или предел прочности на сжатие бетона (активность цемента в бетоне) в образцах-кубах (по ГОСТ 10180) при водоцементном отношении равном 0,4.
Величина, подвергаемая прямым измерением - контракция - уменьшение абсолютного объема материала в результате гидратации цемента. Размерность см3.
2 Норма погрешности
Методика обеспечивает определение и прогнозирование активности цемента с погрешностью, не превышающей ±7 % при использовании базовых данных и ±10 % при испытании цемента неизвестного состава или видо-марки, в том числе хранившегося длительные сроки
3 Средства измерений, испытаний и вспомогательные устройства, материалы
|
№ п.п. |
Наименование средств измерений, устройств и материалов |
Тип, нормативно-технические характеристики |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Контракциометр |
КД-07 конструкции ГП ВНИИФТРИ (ГОСТ 10060.4) |
|
2 |
Весы лабораторные |
По ГОСТ 24104, верхний предел измерения не более 1 г. |
|
3 |
Мерные цилиндры |
По ГОСТ 1770, объемом 50 и 500 мл, цена деления, соответственно, 1 мл и 5 мл. |
|
4 |
Испытательные прессы |
По ГОСТ 28840, на 10 Кн и 1000 кН,. соответственно для испытаний образцов-балочек и кубов |
|
5 |
Виброплощадка лабораторная |
По ГОСТ 10180, частота 50 Гц. Амплитуда 0,5 мм. |
|
6 |
Формы для образцов-балочек* |
По ГОСТ 310.4, на 3 балочки. |
|
7 |
Формы для образцов-кубов* |
По ГОСТ 10180, на 6 кубов |
|
8 |
Камера пропарочная* |
Диапазон температуры от +20 до +95 °С, относительная влажность 100 % |
|
9 |
Камера для хранения образцов* |
Температура (20 ± 2) °С при относительной влажности 100 % |
|
10 |
Смазка |
Солидол, отработанное машинное масло, эмульсол |
|
11 |
Вода для цементного теста, раствора, бетона |
По ГОСТ 23732 |
|
12 |
Чаша с мастерком для приготовления цементного теста |
По ГОСТ 310.3 |
|
13 |
Термометр |
По ГОСТ 9871, диапазон (0 ÷ 100) °С |
|
14 |
Брусок |
Дерево, 400 × 50 × 60 мм |
* - используют для получения базовых данных.
4 Метод определения и прогнозирования
Методика определения и прогнозирования активности цемента в диапазоне времени от 7 до 360 суток основана на измерении в течение 3 ч контракциометром типа КД-07 контракции цементного теста при температуре (20 ± 2) °С и последующим расчете активности по зависимости или ее оценке по табличным данным.
5 Требования безопасности
При использовании методики должны выполняться требования безопасности, определенные ГОСТ 10180, ГОСТ 28840 и ГОСТ 310.4.
6 Требования к квалификации операторов
К выполнению методики допускаются лица, изучившие настоящую методику, РЭ и ПС на контракциометр КД-07 или МИ 1353-93.
7 Условия выполнения измерений
При выполнении измерений должны соблюдаться следующие условия:
· температура окружающей среды, °С 15 ÷ 30
· относительная влажность, % 30 ÷ 90
· атмосферное давление, мм рт.ст 710 ÷ 780
8 Порядок определения и прогнозирования
8.1. Определяют по МИ 2486-98 контракцию ΔVjo за три часа 1000 г цемента поступившей j-й партии.
8.2. Определяют или прогнозируют активность Rji цемента, в том числе и в бетоне, к требуемому времени τi или непосредственно после завершения ТВО, по формуле
, (1)
где
R1i - базовая активность - устанавливаемая предварительно активность цемента базовой (первой) партии по ГОСТ 310.4 или в бетоне, к требуемому времени τi или непосредственно по завершению ТВО, МПа, (понятие базовой партии цемента дано в МИ 2486-98);
ΔV1o - контракция за три часа 1000 г цемента базовой партии, см3;
α - показатель степени, равный 3/2 для сжатия и 1 - для растяжения при изгибе (для облегчения возведения в степень 3/2 рекомендуется таблица А.1, приложения А);
i - число интервала времени (в сутках), = 7, 14, 28…360.
При использовании активности цемента непосредственно после ТВО, т.е. R1T, в формулу (1) вместо R1i подставляют R1T.
8.2.1. Порядок определения базовых величин R1i и ΔV1o приведен соответственно в приложении Б МИ 2486 и Б МИ 2487.
8.3. При отсутствии данных о базовых величинах, активность цемента (только в определении по ГОСТ 310.4) находят по таблице А.2 Приложения А, где активность протабулирована для различных значений контракции ΔVjo и длительности твердения от 7 до 360 суток. Данная таблица не учитывает влияние на активность цемента химических добавок - ускорителей (замедлителей), применяемых в технологии бетона. Для учета этого влияния необходимо определять базовые величины по вышеуказанным приложениям Б, вводя в цементное тесто и бетонную (растворную) смесь применяемую добавку в дозировке, принятой в конкретной технологии.
Приложение А
Таблица А.1 - Значения чисел N, возведенных в степень 3/2
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0,5 |
0,35 |
0,37 |
0,38 |
0,39 |
0,40 |
0,41 |
0,42 |
0,43 |
0,44 |
0,44 |
|
0,6 |
0,47 |
0,48 |
0,49 |
0,50 |
0,51 |
0,52 |
0,54 |
0,55 |
0,56 |
0,57 |
|
0,7 |
0,58 |
0,60 |
0,61 |
0,63 |
0,64 |
0,65 |
0,66 |
0,68 |
0,69 |
0,70 |
|
0,8 |
0,71 |
0,73 |
0,75 |
076 |
0,77 |
0,78 |
0,80 |
0,81 |
0,83 |
0,84 |
|
0,9 |
0,86 |
0,87 |
0,88 |
0,90 |
0,92 |
0,93 |
0,95 |
0,96 |
0,97 |
0,98 |
|
1,0 |
1,00 |
1,01 |
1,01 |
1,05 |
1,06 |
1,08 |
1,09 |
1,11 |
1,12 |
1,14 |
|
1,1 |
1,15 |
1,17 |
1,19 |
1,20 |
1,22 |
1,23 |
1,25 |
1,27 |
1,28 |
1,30 |
|
1,2 |
1,31 |
1,33 |
1,15 |
1,36 |
1,38 |
1,40 |
1,41 |
1,43 |
1,45 |
1,47 |
|
1,3 |
1,48 |
1,50 |
1,53 |
1,53 |
1,55 |
1,57 |
1,59 |
1,60 |
1,62 |
1,64 |
|
1,4 |
1,66 |
1,67 |
1,69 |
1,71 |
1,73 |
1,75 |
1,77 |
1,78 |
1,80 |
1,82 |
|
1,5 |
1,84 |
1,86 |
1,87 |
1,89 |
1,91 |
1,93 |
1,95 |
1,97 |
1,99 |
2,01 |
|
1,6 |
2,02 |
2,04 |
2,06 |
2,08 |
2,10 |
2,12 |
2,14 |
2,16 |
2,18 |
2,20 |
|
1,7 |
2,22 |
2,24 |
2,26 |
2,28 |
2,30 |
2,31 |
2,34 |
2,36 |
2,38 |
2,40 |
|
1,8 |
2,42 |
2,43 |
2,46 |
2,48 |
2,50 |
2,52 |
2,54 |
2,56 |
2,58 |
2,60 |
|
1,9 |
2,62 |
2,64 |
2,66 |
2,68 |
2,70 |
2,72 |
2,74 |
2,77 |
2,79 |
2,81 |
|
2,0 |
2,83 |
2,85 |
2,87 |
2,89 |
2,91 |
2,93 |
2,96 |
2,98 |
3,00 |
3,02 |
|
2,1 |
3,04 |
3,06 |
3,09 |
3,11 |
3,13 |
3,15 |
3,16 |
3,20 |
3,22 |
3,24 |
|
2,2 |
3,26 |
3,28 |
3,31 |
3,33 |
3,35 |
3,37 |
3,40 |
3,42 |
3,44 |
3,47 |
|
2,3 |
3,48 |
3,51 |
3,53 |
3,55 |
3,58 |
3,60 |
3,62 |
3,65 |
3,67 |
3,70 |
|
2,4 |
3,72 |
3,74 |
3,76 |
3,79 |
3,82 |
3,83 |
3,86 |
3,88 |
3,91 |
3,92 |
|
2,5 |
3,95 |
3,98 |
4,00 |
4,02 |
4,04 |
4,07 |
4,10 |
4,12 |
4,14 |
4,17 |
|
2,6 |
4,19 |
4,22 |
4,24 |
4,26 |
4,29 |
4,31 |
4,34 |
4,36 |
4,39 |
4,41 |
|
2,7 |
4,44 |
4,47 |
4,49 |
4,51 |
4,54 |
4,56 |
4,59 |
4,61 |
4,64 |
4,66 |
|
2,8 |
4,69 |
4,71 |
4,74 |
4,76 |
4,79 |
4,81 |
4,84 |
4,86 |
4,89 |
4,91 |
|
2,9 |
4,94 |
4,96 |
4,99 |
5,02 |
5,05 |
5,07 |
5,09 |
5,12 |
5,15 |
5,17 |
|
3,0 |
5,20 |
5,22 |
5,25 |
5,28 |
5,30 |
5,33 |
5,35 |
5,38 |
5,40 |
5,43 |
Пример 1,843/2 = 2,50
Таблица А.2 - Активность цемента по ГОСТ 310.4 в зависимости от контракции за три часа 1000 г цемента и длительности твердения
|
Контракция 1000 г цементa за 3 ч, ΔVjo, см |
Активность цемента, MПа |
||||||
|
Длительность τi твердения в нормальных условиях, сутки |
|||||||
|
7 |
14 |
28 |
60 |
90 |
180 |
360 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
5,0 |
61,8 |
67,9 |
71,1 |
77,1 |
78,6 |
80,1 |
84,1 |
|
4,9 |
60,6 |
66,6 |
69,7 |
75,0 |
76,9 |
79,1 |
83,0 |
|
4,8 |
59,1 |
65,2 |
68,2 |
73,2 |
75,4 |
77,6 |
82,0 |
|
4,7 |
57,5 |
63,9 |
66,7 |
71,3 |
74,0 |
76,5 |
81,2 |
|
4,6 |
56,0 |
62,7 |
65,2 |
70,1 |
72,6 |
75,5 |
80,1 |
|
4,5 |
54,5 |
61,6 |
63,6 |
69,0 |
71,2 |
74,4 |
79,6 |
|
4,4 |
53,2 |
60,4 |
62,0 |
67,7 |
70,0 |
73,3 |
78,7 |
|
4,3 |
51,8 |
59,0 |
60,5 |
66,4 |
68,8 |
72,3 |
77,8 |
|
4,2 |
49,1 |
57,2 |
59,0 |
64,9 |
67,6 |
71,4 |
76,9 |
|
4,1 |
47,4 |
55,5 |
57,4 |
63,6 |
66,4 |
70,2 |
76,0 |
|
4,0 |
45,9 |
53,6 |
55,9 |
62,2 |
65,3 |
69,4 |
75,1 |
|
3,9 |
44,6 |
51,6 |
54,4 |
61,0 |
64,3 |
67,8 |
74,1 |
|
3,8 |
43,1 |
50,1 |
53,1 |
59,8 |
63,3 |
67,6 |
73,0 |
|
3,7 |
41,8 |
48,9 |
51,7 |
58,6 |
62,3 |
66,4 |
71,9 |
|
3,6 |
40,3 |
47,1 |
50,1 |
57,4 |
61,2 |
65,2 |
70,8 |
|
3,5 |
38,9 |
45,9 |
48,6 |
56,2 |
60,0 |
64,0 |
69,7 |
|
3,4 |
37,3 |
44,4 |
47,1 |
55,0 |
58,4 |
63,0 |
68,5 |
|
3,3 |
35,9 |
42,9 |
45,6 |
53,8 |
56,9 |
61,7 |
67,3 |
|
3,2 |
34,5 |
41,4 |
44,2 |
52,4 |
55,4 |
60,5 |
66,1 |
|
3,1 |
33,0 |
39,9 |
42,7 |
50,9 |
54,0 |
59,5 |
64,9 |
|
3,0 |
31,5 |
38,5 |
41,2 |
49,4 |
52,5 |
58,4 |
63,7 |
|
2,9 |
28,7 |
37,0 |
39,7 |
47,9 |
50,6 |
57,0 |
62,5 |
|
2,8 |
26,9 |
35,5 |
38,3 |
46,4 |
49,1 |
55,5 |
61,3 |
|
2,7 |
25,3 |
34,2 |
36,9 |
45,1 |
47,7 |
54,1 |
59,1 |
|
2,6 |
22,7 |
32,9 |
35,6 |
43,7 |
46,4 |
52,7 |
57,9 |
|
2,5 |
22,0 |
31,6 |
34,4 |
42,5 |
45,2 |
51,5 |
56,5 |
|
2,4 |
20,4 |
30,5 |
33,2 |
41,3 |
43,8 |
49,2 |
55,2 |
|
2,3 |
19,0 |
29,4 |
32,1 |
40,1 |
43,0 |
48,4 |
54,7 |
|
2,2 |
17,5 |
28,3 |
31,1 |
38,9 |
42,1 |
47,5 |
53,4 |
|
2,1 |
16,2 |
27,2 |
30,0 |
37,6 |
41,1 |
46,6 |
51,8 |
|
2,0 |
15,0 |
24,9 |
28,9 |
35,7 |
39,0 |
45,3 |
49,4 |
Приложение Б
Методика определения базовой активности для прогнозирования активности цемента
Б.1 Общие положения
Методика распространяется на все виды цемента, заполнителей и добавок, применяемых для бетона, а также различные режимы его ТВО.
Методика устанавливает порядок определения базовой активности, в том числе и в бетоне, цемента базовой партии к различному времени - твердения (в диапазоне 7-360 суток), в том числе после ТВО, а также непосредственно по завершению ТВО.
Данное определение производят по двум вариантам: для прогнозирования активности цемента по ГОСТ 310.4 и для прогнозирования активности цемента в бетоне.
Сведения об активности цемента в бетоне более предпочтительны для практики определения или корректирования состава бетона с заданной прочностью, так как позволяют повысить точность расчета состава бетона, оперативность учета особенностей применяемых компонентов бетона, в том числе химических добавок, а также влияние конкретных режимов ТВО бетона.
Базовую активность определяют один раз для цемента, поставляемого конкретным заводом-изготовителем, а также для конкретных заполнителей и добавок. Значения базовых активностей цемента устанавливают вновь при: изменении химического и минералогического состава цемента завода-поставщика, поступлении цемента с другого завода-изготовителя, назначении других режимов ТВО, а также изменении видов применяемых заполнителей, химических и минеральных добавок.
Б.2 Активность цемент по ГОСТ 310.4
(первый вариант)
Б.2.1. Отбирают пробу цемента базовой партии в количестве, достаточном для измерения его контракции, а также изготовления и испытания трех образцов-балочек из цементно-песчаного раствора на стандартном песке по ГОСТ 6139.
Б.2.2. Определяют (прогнозируют) по МИ 2486-98 базовые показатели контракции цемента ΔV1o, ΔV17 и ΔV1i.
Б.2.3. Изготавливают три образца-балочки из цементно-песчаного раствора (по ГОСТ 310.3), которые испытывают в возрасте семи суток стандартного хранения на прочность при сжатии Rc17 и растяжении при изгибе Ru17.
Если требуется знать активность цемента непосредственно после ТВО, то дополнительно изготавливают, подвергают ТВО и испытывают по завершению ТВО еще три образца-балочки из того же цементно-песчаного раствора, т.е. определяют R1Т.
Б.2.4. Активность цемента базовой партии к любому времени τi > 7 сут рассчитывают по формулам
для сжатия
, (Б.1)
для растяжения при изгибе
, (Б.1)
где
K1 и К2 - расчетные коэффициенты, численные значения которых в зависимости от τi и m приведены в таблице Б.1 (данные об т получают по МИ 2486-98).
Примечание.
Для облегчения возведения чисел в степень 3/2 используют таблицу 1.
Активность цемента непосредственно по завершению ТВО принимают равной R1Т, а в возрасте τi ≥ 28 сут после ТВО принимают равной Rc1i или Ru1i.
Б.3. Активность цемента в бетоне
(второй вариант)
Б.3.1. Отбирают пробу цемента базовой партии в количестве, достаточном для измерения его контракции, а также изготовления и испытания по ГОСТ 10180 трех или шести образцов-кубов из бетона на местных материалах, в том числе с применяемыми химическими добавками, при водоцементном отношении W/C = 0,4 и подвижностью бетонной смеси по ОК от 3 до 6 см.
Примечание.
Шесть образцов-кубов изготавливают, когда бетон подвергается тепловлажностной обработке. При твердении бетона в нормальных условиях изготавливают три образца.
Б.3.2. Определяют по МИ 2486-98 базовые показатели контракции цемента ΔV1o, ΔV17, ΔV1i.
Б.3.3. Изготавливают три или шесть образцов-кубов (см. Примечание п. Б.3.1.) из бетонной смеси с указанными в п. Б.3.1. характеристиками. При этом можно воспользоваться образцами, которые в соответствии с МИ 2486-98 изготавливают для определения базовых показателей контракции при ТВО.
Б.3.4. Три образца хранят в стандартных условиях и испытывают на сжатие в возрасте 7 сут, то есть определяют RБ17. Остальные три образца, если необходимо учесть конкретный режим ТВО, подвергают ТВО по этому режиму и после их остывания испытывают на сжатие, то есть определяют RБТ.
Б.3.5. Активность цемента в бетоне RБ1i к любому времени τi > 7 сут при твердении бетона в нормальных условиях изначально, и в возрасте τi ≥ 28 сут после ТВО рассчитывают по зависимости (Б.1). Активность цемента в бетоне непосредственно после ТВО принимают равной RБТ = R1Т.
Таблица Б.1 - Средние значения коэффициентов К1 и К2 в зависимости от m и τi
|
Длительность твердения τi в нормальных условиях, сут |
||||||
|
14 |
28 |
60 |
90 |
180 |
360 |
|
|
0,09-0,14 |
0,99/1 |
0,97/0,98 |
0,95/0,97 |
0,94/0,96 |
0,93/0,95 |
0,92/0,94 |
|
0,15-0,20 |
0,98/0,99 |
0,95/0,97 |
0,91/0,94 |
0,88/0,92 |
0,86/0,91 |
0,85/0,90 |
|
0,21-0,25 |
0,96/0,97 |
0,93/0,95 |
0,87/0,91 |
0,83/0,88 |
0,80/0,86 |
0,78/0,85 |
В числителе и знаменателе приведены значения коэффициентов соответственно К1 и К2.