---

5.3.5 На боковые поверхности образцов наносят грунтовку, шпатлевку и покрытие из эпоксидного клея толщиной не менее 0,3 мм. Грунтовку готовят разбавлением эпоксидного клея ацетоном в соотношении клей - ацетон 1:1. Грунтовку готовят добавлением в эпоксидный клей молотого кварцевого песка в соотношении от 1:2 до 1:3. После высушивания покрытия незащищенные торцевые (рабочие) поверхности образцов зачищают наждачной бумагой для удаления следов покрытия и пленки цементного камня. Образцы маркируют. Измеряют площадь рабочих поверхностей.

5.4 Аппаратура и материалы

Для проведения испытаний применяют следующую аппаратуру и материалы:

- весы аналитические по ГОСТ 24104 не ниже 2-го класса точности;

- емкости из стекла или полиэтилена (бутыли или канистры емкостью 10-25 дм³) для приготовления и хранения агрессивных растворов;

- мерную лабораторную посуду не ниже 2-го класса точности (колбы 1000 дм³, пипетки 10, 50, 100 см³, бюретки 50 см³, микробюретки) по ГОСТ 1770, ГОСТ 23932, ГОСТ 25336, ГОСТ 29227, ГОСТ 29252;

- стеклянные конические колбы для титрования вместимостью 250 мл по ГОСТ 25336;

- растворы кислот категории чистая для анализа (ч. д. а.) или химически чистая (х. ч.);

- дистиллированную воду по ГОСТ 6709;

- гидроокись натрия по ГОСТ 4328;

- клей эпоксидный марки ЭДП;

- ацетон по ГОСТ 2603;

- раствор индикатора кислотно-основного титрования - фенолфталеина, приготовленный по ГОСТ 4919.1: 1 г фенолфталеина на 100 см³ растворителя (60 см³ этилового спирта по ГОСТ 18300 и 40 см³ дистиллированной воды по ГОСТ 6709);

- формы диаметром и высотой 50 или 100 мм для изготовления образцов;

- рН-метр;

- термометр с диапазоном измерений 15 °С - 30 °С и ценой деления 0,1 °С по ГОСТ 13646;

- виброплощадку лабораторную по ГОСТ 10181.

Испытания образцов проводят в растворах кислоты с показателем рН, равным 2, 3, 4, с допуском ± 0,1 при температуре (20 ± 3) °С.

5.5 Проведение испытаний

5.5.2 Образцы устанавливают в эксикаторы. Расстояние между рабочими поверхностями образцов и соседними образцами, а также до поверхности раствора должно быть не менее 2 см.

5.5.3 В эксикаторы заливают раствор кислоты. Соотношение объема раствора в кубических сантиметрах к 1 см² рабочей поверхности образца должно быть не менее 50:1.

5.5.4 Перед испытаниями и периодически в процессе испытаний методами кислотно-основного титрования определяют концентрацию кислоты. Непосредственно перед отбором пробы раствор кислоты перемешивают. При уменьшении концентрации кислоты на (5 ± 0,1) % по сравнению с исходной раствор кислоты заменяют новым.

5.5.5 Общая продолжительность испытаний образцов - 6 мес. В первые три недели испытаний пробы раствора кислоты отбирают и титруют ежедневно, затем три раза в неделю, после 3 мес. испытаний - два раза в неделю.

5.6 Обработка результатов испытаний

5.6.1 При обработке результатов испытаний определяют количество кислоты, вступившей в химическую реакцию с бетоном, и рассчитывают количество ионов Са²⁺, вступивших в химическую реакцию с кислотой.

5.6.2 Количество ионов Са²⁺, вступивших в реакцию с кислотой, рассчитывают следующим образом. Устанавливают следующие показатели:

- периоды между отдельными отборами проб τ₁, τ₂,… τ_i и общее время от начала испытаний Στ, сутки;

- площадь рабочей поверхности образцов, взаимодействовавшей с кислотой S, см²;

- объем раствора кислоты, участвовавшей во взаимодействии с бетоном в каждый период времени между отдельными испытаниями Q, см³;

- объем стандартного раствора с известной концентрацией, пошедшего на титрование исходного раствора кислоты до испытаний q₁ см³;

- объем стандартного раствора с известной концентрацией химически активного вещества, пошедшего на титрование раствора после взаимодействия с бетоном q₂, см³;

- объем раствора кислоты, отобранного для титрования q₃, см³.

Рассчитывают количество СаО, прореагировавшего с кислотой за период между отборами проб раствора Р_СаО, г/см². Рассчитывают общее количество СаО, прореагировавшего с кислотой за весь период испытаний ΣР_СаО, г/см².

5.6.3 Количество цементного камня (в пересчете на СаО), вошедшего в химическое взаимодействие с раствором кислоты за период между двумя отборами проб, рассчитывают по формуле

(1)

где М - молярность раствора;

f_{экв(СаО)} = 1/2;

0,05608 - молярная масса СаО, соответствующая 1 см³ раствора кислоты концентрации 1 моль/дм³.

5.6.4 Общее количество вступившего в химическую реакцию СаО с кислотой ΣР_СаО определяют суммированием Р_СаО за каждый период испытаний:

ΣР_СаО = Р_1СаО + Р_2СаО + Р_3СаО + … + Р_nСаО. (2)

5.6.5 Рассчитывают глубину разрушения бетона Г_р:

(3)

где Ц - количество цемента в 1 см³ исследуемого образца, рассчитывают по фактическому составу бетона, г/см³;

β - содержание СаО в цементе, определяемое по результатам химического анализа цемента до испытаний, %.

5.6.6 По результатам испытаний строят график в координатах . По прямолинейному участку графика определяют константу коррозионного процесса К, см/сут^1/2, как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс на графике.

5.6.7 Глубину коррозионного поражения бетона Г_р в проектные сроки службы бетона τ рассчитывают по формуле

(4)

где а - постоянная, учитывающая влияние процессов, протекающих в диффузионно-кинетической области; определяют по графику по точке пересечения прямой с осью ординат.

5.6.8 Статистическая оценка результатов испытаний - по ГОСТ 8.207.

5.7 Протокол испытаний

По результатам испытаний оформляют протокол, в котором указывают:

- наименование образцов;

- наименование организации, проводившей испытания;

- фамилию исполнителя, проводившего испытания;

- использованный способ испытаний;

- данные о составе и возрасте бетона, виде цемента, добавках, условиях твердения и других особенностях бетона;

- вид и концентрацию кислоты;

- дату испытаний;

- заключение по результатам испытаний.

6 Метод определения диффузионной проницаемости бетона для углекислого газа

6.1 Общие положения

Настоящий метод устанавливает порядок испытаний диффузионной проницаемости бетона для углекислого газа на основании данных о скорости нейтрализации (карбонизации) бетона углекислым газом в отсутствие градиента общего давления газовоздушной среды при наличии разности концентрации углекислого газа в бетоне и окружающей среде в период, когда процесс нейтрализации ограничен скоростью диффузии углекислого газа в пористой структуре бетона.

Метод предназначен для использования при разработке технологии и проектировании составов бетона, обеспечивающих длительную безремонтную эксплуатацию конструкций в неагрессивных и агрессивных газовоздушных средах.

Оценка диффузионной проницаемости бетона по отношению к углекислому газу позволяет:

- рассчитывать период, в течение которого происходит нейтрализация защитного слоя бетона в газовоздушной среде, и оценивать долговечность железобетонных конструкций по признаку сохранности стальной арматуры;

- назначать составы и технологию изготовления бетонов для железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в атмосфере с заданным содержанием углекислого газа.

6.2 Образцы

6.2.1 Бетонную смесь для образцов готовят согласно заданной рецептуре и технологии исследуемого бетона.

6.2.2 Для испытаний готовят образцы из бетона в форме куба, призмы, цилиндра или пластины, минимальный размер рабочей грани которых должен быть не менее 7 см, а толщина - не менее 3 см. В качестве рабочей грани используют верхнюю или нижнюю сторону образца в зависимости от того, на какую сторону проектируемой железобетонной конструкции воздействует агрессивная среда. В отсутствие указаний о проектируемой железобетонной конструкции рабочей гранью считается нижняя грань при формовке образцов. Образцы могут быть изготовлены в форме либо высверлены (выпилены) из бетона конструкции или изделия.

6.2.3 Число основных образцов должно быть не менее 6 шт. и дополнительных образцов - не менее 3 шт.

6.2.4 Бетон образцов твердеет в условиях, предусмотренных для исследуемого бетона в конструкциях. Образцы испытывают после набора бетоном проектной прочности. Момент достижения бетоном проектной прочности устанавливают испытанием дополнительных образцов по ГОСТ 18105.

6.3 Аппаратура и материалы

6.3.1 Для проведения испытаний используют установку с автоматическим поддержанием заданной концентрации углекислого газа (см. рисунок 1).

1 - камера: 2 - баллон с СО₂; 3 - автоматический газоанализатор; 4 - показывающий командный прибор; 5 - электромагнитный клапан; 6 - блок регулирования; 7 - побудитель расхода газа; 8 - ванна с раствором хлорида натрия

Рисунок 1 - Установка для испытаний бетона в среде углекислого газа

6.3.2 Установка включает в себя следующее оборудование и приборы:

- герметичную камеру объемом 0,5 - 1,0 м³;

- автоматический газоанализатор углекислого газа с командным прибором по ГОСТ 13320 с диапазоном измерения концентрации углекислого газа 0 % - 22 % и погрешностью не более ±10 %;

- электромагнитный клапан;

- этажерку из коррозионно-стойкого материала для размещения образцов в камере;

- баллон с углекислым газом;

- ванну из коррозионно-стойкого материала с насыщенным раствором хлорида натрия;

- перемешивающее устройство - бытовой вентилятор по ГОСТ 7402.

6.3.3 В камере установки должны обеспечиваться следующие параметры среды: концентрация углекислого газа (10 ± 0,5) % по объему, температура (20 ± 5) °С, относительная влажность (75 ± 3) %.

6.3.4 Используются следующие реактивы:

- для поддержания заданной относительной влажности среды - хлорид натрия по ГОСТ 4233;

- для определения глубины карбонизации - фенолфталеин и этиловый спирт по ГОСТ 18300.

6.4 Проведение испытаний

6.4.1 В установленную в камере ванну заливают насыщенный раствор хлорида натрия и дополнительно насыпают кристаллический хлорид натрия, чтобы часть кристаллов находилась выше уровня раствора.

6.4.2 Образцы устанавливают на этажерку в камеру, закрывают камеру и включают вентилятор. Образцы выдерживают в камере при относительной влажности воздуха (75 ± 3) % и температуре (20 ± 5) °С до установления постоянной массы. Момент установления постоянной массы определяют периодическим взвешиванием (один раз в трое суток). Масса считается постоянной, если между отдельными взвешиваниями она изменяется не более чем на 0,1 %.

6.4.3 Включают подачу углекислого газа в камеру и автоматический газоанализатор, устанавливают концентрацию углекислого газа в камере (10 ± 0,5)%.

6.4.4 Образцы выдерживают в камере не менее 7 сут и не более того периода, в течение которого образцы будут нейтрализованы на ¹/₄ своей толщины. Для этого периодически извлекают из камеры по одному дополнительному образцу и определяют глубину нейтрализации бетона.

6.4.5 По истечении заданного срока образцы раскалывают в направлении, нормальном рабочей грани. Не более чем через ¹/₂ ч на поверхность скола со стороны рабочей грани наносят 0,1 %-ный раствор фенолфталеина в этиловом спирте.

6.4.6 Мерной линейкой с точностью до 0,1 см в направлении, нормальном поверхности образца, измеряют толщину X_i нейтрализованного слоя бетона, которая равна расстоянию от поверхности образца до слоя, окрашенного раствором фенолфталеина в малиновый цвет. Измерения проводят через 1 см по периметру образца.

6.4.7 Из внешнего нейтрализованного слоя и внутреннего, не подвергшегося нейтрализации, отбирают пробы бетона массой (50 ± 10) г. Число отобранных из каждого слоя проб должно быть не менее трех. Химическим анализом объемным методом по ГОСТ 22688 определяют количество связанного углекислого газа во всех пробах и результаты для каждого слоя усредняют.

Плотность бетона на дополнительных образцах определяют по ГОСТ 12730.1.

6.5 Обработка результатов испытаний

6.5.1 Рассчитывают среднее значение толщины нейтрализованного слоя бетона X, см, по формуле

(5)

где n - число измерений.

При расчете среднего значения статистическим методом отбраковывают выпадающие результаты.

6.5.2 По результатам химического анализа бетона рассчитывают реакционную емкость бетона m₀ в относительных величинах по формуле

(6)

где m₁ и m₂ - количество связанного углекислого газа в наружном и внутреннем слое бетона, % массы бетона;

22,4 - объем 1 моль углекислого газа, дм³/моль;

44 - молекулярная масса углекислого газа (44 г/моль);

γ - объемная масса бетона, г/дм³.

Для приближенного расчета реакционную емкость рассчитывают по формуле

m ₀ = 0,4Ц pf, (7)

где Ц - содержание цемента, г в 1 см³ бетона;

р - количество основных оксидов в цементе в пересчете наСаО в относительных величинах по массе, принимают по данным химического анализа цемента (для приближенного расчета р = 0,6);

f - степень нейтрализации бетона, равная отношению количества основных оксидов, вступивших во взаимодействие с углекислым газом, к общему их количеству в цементе (в среднем f = 0,6).

6.5.3 Эффективный коэффициент диффузии углекислого газа в бетоне D', см²/с, рассчитывают по формуле

(8)

где С - концентрация углекислого газа в камере в относительных величинах;

τ - продолжительность воздействия углекислого газа на бетон, с.

6.5.4 Результаты испытаний оценивают по таблице 1.

Таблица 1 - Оценка проницаемости бетона для углекислого газа