---

6.5.5 Статистическая оценка результатов испытаний - по ГОСТ 8.207.

6.6 Протокол испытаний

Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:

- наименование организации, проводившей испытания;

- фамилию исполнителя, проводившего испытания;

- маркировку и размеры образцов;

- дату и длительность испытаний;

- данные о составе и возрасте бетона, виде цемента, добавках, другие особенности бетона;

- результаты испытаний и оценку.

7 Метод определения диффузионной проницаемости бетона для хлоридов

7.1 Общие положения

Настоящий метод устанавливает определение диффузионной проницаемости для хлоридов тяжелого и легкого бетонов и мелкозернистого бетона плотного строения на портландцементе, шлакопортландцементе и других видах вяжущих на основе портландцементного клинкера.

Настоящий метод предназначен для использования при разработке технологии и составов бетона, обеспечивающего длительную безремонтную эксплуатацию конструкций в агрессивных средах, содержащих хлориды. Метод основан на аналогии между диффузионным потоком вещества и электрическим током в теле бетона.

Оценка диффузионной проницаемости бетона позволяет:

- оценить проницаемость бетона для хлоридов;

- рассчитать период, в течение которого через защитный слой бетона проникнут хлориды в количестве, способном вызвать коррозию стальной арматуры;

- назначать составы и технологию изготовления бетонов для железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в средах, содержащих хлориды.

7.2 Образцы

7.2.1 Готовят восемь образцов из бетона размерами 40×40×160 мм, в том числе шесть образцов с электродами и два образца без электродов.

7.2.2 Электроды изготавливают из отрезков гладкой арматурной проволоки диаметром 2 мм и длиной 120 мм. Проволоку очищают от ржавчины, окалины и загрязнений и обезжиривают ацетоном, затем сгибают в скобки, чтобы параллельные участки проволоки отстояли друг от друга на расстояние (30 ± 5) мм.

7.2.3 Для изготовления образцов используют бетонную смесь заданного состава. Если бетонная смесь содержит зерна заполнителя размером более 10 мм, то их отделяют из бетонной смеси на сите с размером ячеек 10 мм.

7.2.4 В каждый образец устанавливают по четыре стальных электрода. Два электрода устанавливают на расстоянии 10 мм от торцов образца и два электрода - на расстоянии 50 мм от торцов. Электроды погружают в бетонную смесь строго в вертикальном положении свободными концами на глубину (35 ± 2) мм так, чтобы плоскости скоб были параллельны друг другу.

7.2.5 Образцы твердеют в тех же условиях, что и исследуемый бетон. Испытания проводят после набора бетоном проектной прочности или в любом другом заданном возрасте в зависимости от задачи исследования.

7.2.6 Образцы могут быть также выпилены из бетона конструкции. В этом случае в образцах на указанном расстоянии от торцов высверливают отверстия диаметром 3 мм, заполняют цементным тестом нормальной густоты и вдавливают электроды.

7.3 Аппаратура и материалы

7.3.1 Измерения на образцах из бетона проводят с помощью установки, показанной на рисунке 2. Измерения на вытяжке из бетона проводят на установке, показанной на рисунке 3.

1 - образец из бетона; 2 - электроды (стальные скобки); 3 - вольтметр; 4 - источник тока; 5 - микроамперметр

Рисунок 2 - Установка для измерения электрического сопротивления образцов из бетона

1 - штатив; 2 - электроды; 3 - вольтметр; 4 - источник тока; 5 - микроамперметр; 6 - трубка из неэлектропроводного материала; 7 - пробка; 8 - водная вытяжка

Рисунок 3 - Установка для измерения электрического сопротивления водной вытяжки из бетона

7.3.2 Применяют следующие приборы:

- источник постоянного тока с регулируемым напряжением от 1 до 100 В;

- вольтметр с входным сопротивлением не менее 10⁸ Ом и ценой деления не более 5 мВ;

- микроамперметр с максимальной величиной измерения 10 мА и ценой деления 1 мкА;

- штатив;

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

- штангенциркуль с ценой деления 0,1 мм;

- устройство в виде трубки из электроизоляционного материала с электродами, как показано на рисунке 3. Внутренний диаметр трубки должен быть 10-16 мм, длина трубки - (280 ± 10) мм.

7.4 Проведение испытаний

7.4.1 Образцы в течение 3 сут насыщают дистиллированной водой, повышая уровень воды на 1/3 высоты образца каждые сутки. На третьи сутки верх бетонного образца должен возвышаться над водой на 2-3 мм.

7.4.2 Образцы последовательно извлекают из воды, осушают поверхность бетона влажной тканью и немедленно устанавливают на подкладки из электроизоляционного материала (трубки из стекла или полимерного материала). Измеряют разность потенциалов ΔV₀, В, между средними электродами в отсутствие тока.

7.4.3 Подключают источник тока и последовательно соединенный с ним микроамперметр к крайним электродам. Регулируя значение тока источника, устанавливают разность потенциалов ΔV между средними электродами в пределах от 10 до 15 В и измеряют значение тока I в цепи.

7.4.4 С помощью штангенциркуля измеряют с точностью до 0,1 мм высоту h и ширину образца b и расстояние между средними электродами l.

7.4.5 Один из параллельных образцов, не имеющих электродов, высушивают до постоянной массы и дробят до полного прохождения через сито с размером ячеек 0,63 мм.

7.4.6 Из дробленого материала образца отбирают четыре пробы массой (100 ± 1) г каждая и засыпают в четыре стеклянные колбы.

7.4.7 В колбы заливают дистиллированную воду в количестве 100, 250, 500 и 1000 см³ соответственно. Колбы герметично закрывают и оставляют на 72 ч, периодически взбалтывая.

7.4.8 Отстоявшуюся над осадком водную вытяжку, не взбалтывая, сливают через воронку с фильтром в установку (см. рисунок 3). Включают ток и устанавливают между средними электродами разность потенциалов ΔV_вв, разную (5 ± 0,5) В. Измеряют значение тока I_вв в цепи.

7.5 Обработка результатов испытаний

7.5.1 По полученным результатам рассчитывают удельное электрическое сопротивление бетона ρ_б, Ом·см, по формуле

(9)

где F - площадь поперечного сечения бетонного образца, см²;

ΔV - разность потенциалов между средними электродами после включения тока, В;

ΔV₀ - разность потенциалов в отсутствие тока, В;

I - ток в электрической цепи установки, А;

l - расстояние между средними электродами в образце, см.

Площадь поперечного сечения образца F, см², равна

F = b·h, (10)

где b и h - ширина и высота поперечного сечения бетонного образца, см.

7.5.2 Удельное электрическое сопротивление ρ_вв водной вытяжки рассчитывают по формуле

(11)

где К - постоянная прибора; рассчитывают по формуле

(12)

где D - внутренний диаметр трубки в установке, см;

l - расстояние между средними электродами в трубке установки, см;

П - поправка.

Поправку и постоянную прибора определяют по приложению Д.

7.5.3 По полученным результатам строят график в координатах «соотношение вода - бетон» - «электрическое сопротивление» и экстраполируют до точки, где «соотношение вода - бетон» равно нулю. По этой точке определяют электрическое сопротивление жидкой фазы в бетоне (см. рисунок 4).

Рисунок 4 - Оценка электрического сопротивления водной вытяжки из бетона

7.5.4 Рассчитывают эффективную сквозную пористость бетона П _эф по формуле

П_эф = ρ_вв/ρ_б.

Где ρ _вв - удельное электрическое сопротивление водной вытяжки, Ом·см;

ρ_б - удельное электрическое сопротивление бетона, Ом·см.

7.5.5 Рассчитывают коэффициент диффузии хлоридов в бетоне D_б по формуле

D_б = D_Cl П_эф, (14)

где D_Cl - коэффициент диффузии хлоридов в воде; принимают равным 1,23·10^-5 см²/с.

7.5.6 Статистическую оценку результатов испытаний проводят по ГОСТ 8.207.

7.6 Протокол испытаний

Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:

- наименование организации, проводившей испытания;

- фамилию исполнителя, проводившего испытания;

- дату испытаний;

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

- результаты испытаний и оценку результатов.

8 Электрохимические методы определения пассивирующего действия бетона по отношению к стальной арматуре

8.1 Общие положения

8.1.1 Настоящие методы устанавливают ускоренные электрохимические определения и критерии оценки защитного действия по отношению к стальной арматуре бетонов, приготовленных на цементе на основе портландцементного клинкера.

8.1.2 Настоящие методы определения не распространяются на бетоны, содержащие в своем составе частицы, обладающие электропроводностью и способные образовать со стальной арматурой гальванические пары (частицы угля, стальная фибра, шунгит и другие).

8.1.3 Настоящие методы определения основаны на оценке пассивирующего действия бетона по отношению к стальной арматуре и получении зависимости плотности электрического тока от электрического потенциала стальной арматуры (потенциодинамический метод) или значения потенциала стальной арматуры в бетоне от плотности тока (гальванодинамический метод) и сравнении полученных результатов с установленными критическими значениями.

8.1.4 Электрохимический метод рекомендуется применять для:

- оценки способности бетона к пассивации стальной арматуры как в момент его изготовления, так и в любой последующий момент твердения и хранения бетона;

- оценки влияния различных видов цементов и добавок к бетонной смеси на защитное действие бетона по отношению к стальной арматуре.

8.2 Образцы

8.2.1 Бетонную смесь для образцов бетона готовят согласно заданной рецептуре. Если бетонная смесь содержит зерна заполнителя размером более 10 мм, то их отделяют из бетонной смеси на сите с размером ячеек 10 мм.

8.2.2 Изготавливают девять стальных стержней длиной 120 мм, диаметром 3-6 мм. Поверхность стержней, включая торцы, шлифуют абразивной шкуркой до 7-го класса чистоты и перед заделкой в бетон обезжиривают ацетоном.

8.2.3 Из бетонной смеси формуют образцы размерами 40×40×160 мм или 70×70×140 мм. Изготавливают девять образцов со стержнями из арматурной стали и три неармированных образца.

Стержни укладывают параллельно продольной оси симметрии образцов из бетона так, чтобы защитный слой бетона по всей длине стержней был не менее 10 мм.

8.3 Аппаратура и материалы

8.3.1 Для проведения измерений потенциодинамическим методом применяют:

- потенциостат с диапазоном регулируемого напряжения не менее 5-1000 мВ и тока не менее 1-1000 мкА;

- микроамперметр с максимальной величиной измерения не менее 10 мА и ценой деления не более 1 мкА;

- термометр с диапазоном измерений не менее 10 °С - 30 °С с делениями не более 1 °С;

- электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792;

- вспомогательный электрод - стальной стержень диаметром 5-6 мм и длиной 120-150 мм;

- сосуд из электроизоляционного материала (стекло, полимерный материал) внутренним диаметром не менее 70 мм и высотой 160-200 мм;

- электролитический ключ - стеклянная трубка диаметром 3-5 мм с краном, заполненная насыщенным раствором хлорида калия;

- весы лабораторные по ГОСТ 24104 для взвешивания не менее 2 кг с ценой деления не более 1 г. Электрическая схема для измерения потенциодинамическим методом показана на рисунке 5а).

а) Потенциодинамический метод

б) Гальванодинамический метод

1 - электрод сравнения: 2 - электролитический ключ; 3 - образец; 4 - вспомогательный электрод; 5 - микроамперметр; 6 - потенциостат; 7 - вольтметр; 8 - резистор; 9 - источник тока

Рисунок 5 - Электрические схемы снятия поляризационных кривых

8.3.2 Для проведения измерений гальванодинамическим методом применяют:

- вольтметр с минимальным входным сопротивлением не менее 10 МОм и ценой деления не более 5мВ;

- источник постоянного тока с диапазоном регулируемого напряжения не менее 5-1000 мВ и тока не менее 1-1000 мкА;

- микроамперметр с максимальной величиной измерения не менее 10 мА и ценой деления не более 1 мкА;

- резистор с переменным сопротивлением в диапазоне не менее 1-20 МОм;

- термометр с диапазоном измерений не менее 10 °С-30 °С с делениями не более 1 °С;

- электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792;

- вспомогательный электрод - стальной стержень диаметром 5-6 мм и длиной 120-150 мм;

- сосуд из электроизоляционного материала (стекло, полимерный материал) внутренним диаметром не менее 70 мм и высотой 160-200 мм;

- электролитический ключ - стеклянная трубка диаметром 3-5 мм с краном, заполненная насыщенным раствором хлорида калия;

- весы лабораторные по ГОСТ 24104 для взвешивания не менее 2 кг с ценой деления не более 1 г.

Электрическая схема для измерения гальванодинамическим методом приведена на рисунке 5б).

8.4 Проведение определения

8.4.1 Определения проводят после набора бетоном проектной прочности через 28 сут после изготовления и через 3 и 6 мес испытаний в режиме переменного насыщения водой и высушивания. При измерении используют три параллельных образца.

8.4.2 Режим насыщения и высушивания для каждого бетона устанавливают следующим образом. Неармированные образцы взвешивают, помещают в питьевую воду и, периодически (один раз в сутки) извлекая из воды, взвешивают.

Насыщение образцов водой продолжают до тех пор, пока масса образцов не перестанет увеличиваться более чем на 0,1 % первоначальной. Этот период принимают как продолжительность насыщения образцов. Затем образцы помещают в сушильный шкаф при температуре 60 °С и, периодически взвешивая (один раз в сутки), высушивают до первоначальной массы. Этот период принимают как продолжительность высушивания образцов.