Рекомендации по оценке эффективности применения добавок в бетоне

Госстрой СССР

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК В БЕТОНЕ

Утверждены директором НИИЖБ 31 июля 1964 г.

Москва 1984

УДК 666.972.164.003.I

Печатается по решению секции коррозии и спецбетонов НТС ШШБ Госстроя СССР от 26 июня 1904 г.

Рекомендации по оценке эффективности применения добавок в бетоне. М., НИИХБ Госстроя СССР, 1984, 20 с.

Рекомендации содержат основные положения по оценке эффективности применения добавок в бетонах и растворах в лабораторных и производственных условиях. Изложены требования к материалам, показана последовательность проведения исследований эффективности добавок, даны перечень технологических свойств бетонных смесей и строительно-технических свойств бетонов с изучаемой добавкой, методики их определения.

Предназначены для инженерно-технических работников проектных, научно-исследовательских и строительных организаций, заводских и строительных лабораторий.

Табл.2.

© Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона Госстроя СССР (НИИЖБ), 1904

жен быть обоснован. Дооавки, не отвечающие требованиям    поэ.5

(см.табл.2), не могут быть рекомендованы к применению в бетоне, а поз.45 - запрещаются к применению в железобетоне.

2.27. Возможность применения добавки, отрицательно влияющей в допустимых пределах на одну или несколько исследуемых характерис -тик, следует определять в каждом случае отдельно с учетом последующих условий эксплуатации конструкций.

2.28.    Оптимальное количество добавки устанавливают на основании анализа данных о совокупности эффектов как положительных, так и отрицательных.

2.29.    С целью определении влияния возможной передозировки или недостаточного количества добавки на свойства бетонной смеси и бетона рекомендуется исследовать дозировки в 1,5-2 раза большие и меньшие по сравнению с оптимальной.

2.30.    Исследование эффективности комплексных добавок приводят по тому же принципу, что и индивидуальных добавок.

2.31.    При исследовании эффективности полифункциональных добавок соответственно следует расширить перечень определяемых характерис -тик.

2.32.    Совместимость разрабатываемой добавки с другими добавками определяется экспериментально.

2.33.    Объем проводимых лабораторных испытаний должен гарантировать воспроизводимость получаемых результатов.

2.34.    При анализе данных, полученных в процессе проведения эксперимента, рекомендуется применять статистическую обработку результатов измерений.

2.35.    В обязательном порядке должны быть представлены или экспериментально получены данные по токсичности, взрыво- и пожароопасности добавок. Применение токсичных и взрывоопасных добавок следует исключить или ограничить, указав границы областей их применения и правила безопасного производства работ.

2.36.    По окончании проведенных исследований необходимо провести предварительный технико-экономический расчет, учитывающий эффективность применения добавки, ее стоимость, транспортные расходы на доставку и т.д.

2.37.    Исследование эффективности применения добавки должно завершаться научно-техническим отчетом, схема написания которого представлена в прил.4, и составлением соответствующих предварительных рекомендаций, в которых р краткой форме должны найти отражение

II

все вопросы, вошедшие в отчет. Указанные документы передаются н а завод (стройку), где предполагается провести опытное внедрение добавки.

2.38. Если в процессе проведения эксперимента доказана эффек -тивность добавки, то на заводе-иэготовителе должна быть выпущена ее опытная партия в количестве, достаточном для опытного внедрения на одном или нескольких заводах.

3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

3.1.    К проверке эффективности на производстве допускаются только те добавки, которые прошли предварительную проверку в лабораторных условиях органиэацией-разработником и по результатам исследований которых составлен научно-технический отчет и предварительные рекомендации в соответствии с п.2.37 настоящих Рекомендаций.

3.2.    Испытания следует проводить на опытной партии добавки, имеющей заводской паспорт или техническую характеристику органиэа -ции-разработчина добавки.

3.3.    Исследуемая добавка должна обеспечивать получение изделий и конструкций в соответствии с требованиями технической документа -ции.

3.4.    Производственные испытания добавок следует проводить применительно к конкретной технологии производства сборного келезобе -тона или монолитных конструкций, на материалах, характерных для данного региона или предприятия.

3.5.    Применение быстротвердеющих портландцементов, цементов, в состав которых входят пластифицирующие и гидрофобизирующие поверх -ностно-ахтивные добавки, а также цементов, обладающих признаками ложного схватывания, разрешается только после специальной экспери -ментальной проверки.

3.6.    При исследовании эффективности добавки на производстве сравнение производится с бетонной смесью и бетоном без добавки или с добавкой, применяемой на производстве ранее.

3.7.    Условия изготовления бетонной смеси и бетона должны удовлетворять требованиям пл. 2.18-2.20 настоящих Рекомендаций. Размеры и форма изготавливаемых образцов, условия уплотнения бетонной смеси должны соответствовать нормативной документации на данный вид изделий, условия твердения бетонов - условиям, применяемым на производстве.

12

3.8.    Испытания следует начинать в условиях лаборатории завода или стройки. Замесы необходимо производить на сухих заполнителях. Перемешивание бетонной смеси рекомендуется осуществлять механизированным способом, близким к применяемому на производстве. Целью данного этапа работы является уточнение оптимальной дозировки добавки применительно к конкретным условиям, контроль возможности получения основного и дополнительного положительных эффектов, корректировка состава бетона.

3.9.    Исследования следует начинать с определения основного технического эффекта, для достижения которого предназначена добавка. С этой целью необходимо исследовать рекомендуемые граничные и две-три промежуточные дозировки добавки. Уровень эффективности оценивается в соответствии с пп. 2.10 и 2.23 настоящих Рекомендаций.

3.10.    При необходимости следует проверить влияние добавки н а дополнительные свойства бетонов, требования к которым изложены в технической документации на изделия и конструкции.

3.11.    На основании анализа полученных результатов делается вывод о целесообразности (или нецелесообразности) продолжения экспе -римента в производственных условиях и о величине оптимальной дозировки добавки.

3.12.    В случае получения положительных результатов при лабора -торных исследованиях, работу следует продолжить в производственных условиях.

3.13.    Эффективность добавки должна быть отдельно проверена для каждого вида изделий или конструкций, для каждой применяемой технологии.

3.14.    При работе с добавками должны быть повалены требования к совладению технологической дисциплины и контролю на всех этапах работ.

3.15.    На первом этапе эффективность добавки следует проверить при изготовлении 2-4 изделий или конструкций, при бетонировании которых необходимо контролировать требуемые качества бетонной смеси и бетона.

3.16.    После получения положительного результата производственный. эксперимент должен быть продолжен. Объем изготавливаемого бетона для каждого вида изделий или конструкций и для каждой технологии должен составлять не менее 100 м³. Оценку эффективности производят по сравнению с эталоном в соответствии с пп. 2.10 и 2.23 настоящих Рекомендаций.

3.17.    11а основании полученных результатов производственных испытаний должен быть произведен технико-экономический расчет. Добавка считается эффективной, если технико-экономический эффект от ее применения на стадии изготовления и (или) эксплуатации изделий и конструкций составляет не менее 0,25 руб на I м³ бетона, либо при введении добавки улучшаются условия труда на производстве, или же -бетону придаются необходимые специальные свойства (декоративные, санитарные и др.).

3.18.    По завершении проведенной работы должен быть составлен акт об опытном внедрении добавки, согласованной организацией-разра-ботчиком и предприятием, внедряющим добавку. В акте должны быть отражены результаты исследования, технико-экономическая эффективность от применения добавки, рациональные области ее применения (виды изделий, конструкций, рекомендуемые технологии).

3.19.    Принятие решения о применении добавки на данном предприятии осуществляется дирекцией этого предприятия и организацией-раз -работчиком. При этом должны быть разработаны конкретные рекоменда -ции.

3.20.    Решение о применении добавки на ряде предприятий какого -либо министерства и ведомства принимается техническим управлением этого министерства или ведомства на основании результатов внедрения, полученных на предприятии, первым внедрившим данную добавку,

3.21.    Включение добавки в общесоюзные документы допускается после обобщения результатов испытаний, производственного опыта ее применения и рассмотрения материалов на Комиссии по добавкам Координационного совета Госстгюя СССР.

14

Приложение I

НЕСТАНДАРТНЫЕ МЕТОДИКИ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБАВОК

1.    Пластическая прочность цементного теста может быть определена на коническом пластометре любой конструкции.

2.    Водопотребность бетонной смеси с добавками определяют п о расходу воды, необходимой для получения бетонной смеси, обладающей подвижностью или жесткостью, равной подвижности или жесткости смеси без добавки.

3.    Расход цемента на равнопрочные бетоны определяют по прочности на сжатие в требуемом возрасте бетонных образцов нормального твердения и пропаренных.

4.    Сокращение периода твердения бетона в естественных условиях и цикла тепловой обработки определяют по времени, которое необходимо затратить на получение равнопрочных по сравнению с эталоном бетонов (прочность определяют в требуемом возрасте).

5.    Газонепроницаемость определяют по методике, разработанной НИИЖБ (См. "Рекомендации по методам определения проницаемости бетона". М., 1972).

6.    Диффузионную проницаемость для газовых сред определяют п о методике, разработанной НИИЖБ (См. "Руководство по определению ди-фуэионной проницаемости для углекислого газа". М., 1974).

7.    Реакцию опаловидного кремнезема со щелочами определяют по методике, разработанной НИИЖБ, ЦНИИС, ВНИИГ и другими организациями (См. "Рекомендации по определению реакционной способности заполни -телей бетона со щелочами цемента". М., 1972).

8.    Ингибирующие свойства и коррозию арматуры определяют по методике, разработанной НИИЖБ (См. "Методические рекомендации по исследованию ингибиторов коррозии арматуры в бетоне". М., 1980).

9.    Экономическую эффективность применения добавок определяют в соответствии с "Руководством по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций" (М., 1981).

15

Приложение 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА НА МОРОЗЕ

Скорость твердения бетона на порозе определяют по следующей методике, разработанной НИИНБ.

Из материалов, имеющих температуру 20+2 °С, изготавливают бетонную смесь с добавкой и без нее. Оценку эффективности противомо -розных добавок производят в два этапа.

1.    Из приготовленных смесей формуют бетонные образцы размером 10x10x10 см (не менее 12 близнецов из бетона с добавкой и трех - из бетона без добавки. Образцы с добавкой сразу же после формования помещают в среду с температурой -15 °С, а без добавки - в стандартные условия (температура 20+2 °С, относительная влажность воздуха 95-100 %).

Образцы, твердевоие на морозе, после 2-3-часовой выдержки при кошатной температуре испытывают на прочность при сжатии в 7-,    14-

н 28-суточном возрасте, а также после дополнительного 28-суточного хранения в стандартных условиях (после предварительного 28-суточного твердения на морозе).

Образцы без добавок испытывают в 28-суточном возрасте.

2.    При положительной оценке исследуемой добавки определяют ее влжякие на интенсивность твердения бетона при температурах -5, -10 и ниже -15 °С с интервалом 5 °С по описанной выме методике.

Определение различных свойств бетона, изготовленного с противо-мороеныыи добавками, производят на образцах, выдержанных 28 сут при температуре -15 °С, а затем - в стандартных условиях до набора бетоном контрольного состава (без добавки) 100£-ной прочности.

16

ПРЕДИСЛОВИЕ

Рекомендации разработаны в дополнение к главе СНиП JJ-I5-76 "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные", ГОСТ 24211-80, Изменению * I к нему и "Руководству по применению химических добавок в бетоне" (И., 1961).

Настоящие Рекомендации предусматривают оценку эффективности различных веществ, применяемых в качестве добавок к бетонам и растворам с целью улучшения технологических свойств бетонных и растворных смесей, либо физико-механических свойств бетонов и растворов, изготавливаемых на плотных заполнителях и предназначенных для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций различ -ного назначения.

Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. Ф.М.Иванов, кандидаты техн.наук В.Г.Батраков, Е.С.Силина).

Замечания по практическому использованию и содержанию Рекомен -даций просим направлять по адресу: 109369, Москва, 2-я Институтская ул., д.6. НИИЖБ Госстроя СССР, лаб. # 13.

Дирекция НИИЖБ

3

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

IЛ. Рекомендации предназначены для оценки эффективности добавок в бетонах и растворах как в лабораторных, так и в проиэводст -венных условиях.

1.2.    Рекомендации имеют целью унифицировать:

рациональную последовательность проведения исследования эффек -тивности добавок;

перечень свойств, которые должны быть определены при этом;

методики испытания бетонных смесей и бетонов с добавкой.

1.3.    Рекомендации не распространяются на добавки-наполнители, используемые как заменители цемента, и на добавки, предназначенные для получения кислото-, щелоче- и жаростойких бетонов.

1.4.    Рекомендации регламентируют объем исследований и испытаний, который необходимо выполнить для оценки эффективности добавок.

1.5.    Новые добавки рекомендуется доцускать к применению только после их проверки и установления эффективности в соответствии с настоящими Рекомендациями.

1.6.    Рекомендации предусматривают два этапа оценки эффективности добавок:

а)    исследование новых ведов добавок в лабораторных условиях (выполняется организацией-разработником);

б)    испытание добавок в производственных условиях (осуществляется на предприятиях совместно с организацией-раэработчиком).

1.7.    Техническую эффективность добавок следует определять путем сравнения показателей, получаемых при исследовании технологических свойств бетонных и растворных смесей и физико-механических свойств бетонов и растворов, изготовленных с добавками и без них (или с добавками, применяемыми ранее на производстве). Свойства бетонов и растворов оцениваются в соответствии с принятыми в настоящих Реко -мендациях методиками. Заключение об эффективности добавок дается с учетом технико-экономических показателей их применения в технологии бетонов.

1.8.    Эффективность добавки определяют путем сравнения значений характеристик материала с добавкой и без нее (при лабораторных исследованиях) и с добавкой и без нее, либо с добавкой, применяемой ранее на производстве (при производственных испытаниях).

1.9.    Обеспечение высокого качества бетонов и растворов с добавками достигают путем соблюдения требований к материалам, предусмот-

4

ренных действующей нормативной и проектной документацией, бетонным и растворным смесям, бетонам и растворам, изделиям и конструкциям.

2. ОЦЕНКА ЭМШМВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

2.1. При оценке эффективности добавок в лабораторных условиях для бетона следует применять:

а) в качестве вяжущих портландцемента и портландцемента с минеральными добавками, соответствующие требованиям ГОСТ 10178-76, а также сульфатостойкие цемента, соответствующие требованиям ГОСТ

б)    в качестве крупного заполнителя - щебень и гравий, удовлет -воряющие требованиям ГОСТ 8267-82, ГОСТ 8268-82, ГОСТ 10260-82, ГОСТ 10268-80. Следует использовать две фракции щебня (5-10 и 10-20 мм) с соотношением 40:60 (в % по массе);

в)    в качестве мелкого заполнителя - кварцевые или кварцево-по -левошпатовые пески с М * 1,8-2,4, соответствующие требованиям ГОСТ 8736-77 и ГОСТ 10268-80.

2.2.    Б случае необходимости с целью определения рациональных областей применения добавки следует изучить влияние минералогического и вещественного состава цемента, а также влияние природы эапол -нителя (мелкого и крупного) на эффективность добавки.

2.3.    Для эатворения бетонной или растворной смеси, а также для поливки твердеющего бетона и промывки заполнителей следует применять воду, соответствующую требованиям ГОСТ 23732-79.

2.4.    Подбор исходного состава бетона без добавки производят в соответствии с "Руководством по подбору состава тяжелого бетона" (М., 1979). При этом расход цемента должен составлять 320-350 кг/м³, осадка конуса бетонной смеси - 2-4 см.

Примечания: I. Для установления влияния расхода цемента на эф-

2.5. Соотношение цемента и песка в цементно-песчаных растворах следует принимать 1:3 (по массе). Начальный расплыв стандартного

5

конуса, определяемый по ГОСТ 310.3-76, должен составлять Ю5-И0мм.

2.6.    Корректировка эталонных составов бетона или раствора определяется целью применения добавки и ее свойствами.

2.7.    Твердение бетонов и растворов как с добавками, так и без них, следует осуществлять в камере нормального твердения (в соот -ветствии с ГОСТ 10180-78) и при тепловлажностной обработке, которую можно проводить по двум исходным режимам: мягкому (3+3+6+2) ч и жесткому (I+2+3+2) ч*. Выбор исходного режима зависит от цели применения добавки. Температура изотермического прогрева должна составлять >80 °С.

2.8.    В зависимости от цели применения добавки параллельно возможно применение режимов ТВО, отличающихся от исходного как длите -льностью различных стадий, так и температурой изотермического прогрева.

2.9. Прочность на сжатие бетонов нормального твердения следует испытывать в возрасте 3, 7 и 28 сут, пропаренных бетонов -    через 0,5 ч после пропаривания (жесткий режим), через 24 ч с момента изготовления (мягкий режим), а также в 28-суточном возрасте (при условии последующего нормально-влажного хранения образцов).

Примечание. В отдельных случаях сроки испытания бетонов могут быть изменены в соответствии с требованиями проекта.

2.10.    Добавка считается эффективной, если она изменяет свойства бетонных смесей и бетонов в пределах критерия оценки основного эффекта в соответствии с ГОСТ 24211-80, Изменением № I к нему и требованиями настоящих Рекомендаций, приведенными в табл.1.

2.11.    Критерием оценки комплекса эффектов, получаемых от применения полифункциональных добавок, следуе* считать улучшение каждого из эффектов на величину, равную не менее 70 % от принятой для каждого из компонентов полифункциональной добавки.

2.12.    Исследование эффективности добавки следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 24211-80,"Руководства по применению химических добавок в бетоне" и настоящих Рекомендаций. При необходимости может быть применен метод математического планирования эксперимента.

2.13.    Исследование эффективности добавки в лабораторных условиях следует производить на партии добавки производственного выпуска.

2.14.    Изготовление бетонных и растворных смесей, цементных паст в лабораторных условиях рекомендуется осуществлять механизированным методом. Для бетона емкость смесителя составляет 50-100 л. Замесы изготавливают с применением сухих заполнителей. Дозирование материалов производят по массе с точностью +2 % - для цемента, воды и добавки, +3 % — для заполнителей.

2.15.    Добавки рекомендуется вводить в бетонную смесь в водой затворения в виде водных растворов, разбавленных эмульсий, суспен -зий. При применении добавок воду, идуи^ую на замес, следует вводить в бетонную смесь за один прием.

2.16.    Время перемешивания бетонной смеси должно обеспечивать равномерность распределения добавки, однородность смеси и соответ -ствие ее параметров нормативным требованиям (например, воздухосо -держание).

2.17.    Размеры и форма изготавливаемых образцов, условия уплотнения бетонной смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ I0I80--78.

2.18.    При исследовании эффективности добавки в лабораторных условиях в качестве эталона следует применять бетонные и растворные смеси, бетоны и растворы без добавок.

2.19.    При изготовлении бетонов, подвергаемых гидротермальной обработке, разница во врзиени предварительной выдержки между эталоном и бетоном с добавкой не должна превышать 15-20 % (например, при предварительной 3-часовой выдержке - не более 30-40 мин.).

2.20.    Перед началом исследования эффективности добавки для нее должны быть установлены следующие необходимые исходные данные:

химический состав;

основной (предполагаемый) механизм действия;

7

предполагаемые дозировки;

возможные положительные эффекты (основной и дополнительные);

завод-изготовитель или источник получения добавки;

технические нормы, регламентирующие состав и свойства;

стоимость (в пересчете на сухое вещество).

2.21.    Исследование эффективности добавки следует начинать с определения основного технического эффекта, для достижения которого добавка предназначена, и оптимального количества добавки.

2.22.    Дозировку добавки следует назначать в процентах массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Следует учитывать, что одна и та же добавка может по-разному влиять на свойства цементных систем в зависимости от применяемой дозировки.

2.23.    Величина основного положительного эффекта должна быть не менее критерия его оценки, указанного в п.2.10 настоящих Рекомендаций.

Примечение. Применение добавок, эффективность которых ниже критерия оценки основного эффекта, может быть рекомендовано при отсутствии более эффективных добавок,исходя из технико-экономических соображений, а также с целью использования отходов, исходя из условий защиты окружающей среды от загрязнения.

2.24.    Одновременно с основным положительным эффектом определяют наличие возможных вторичных и побочных положительных эффектов.

Примечание. Вторичный эффект - это эффект (положительный), являющийся следствием основного эффекта, а побочный -эффект, проявляющийся одновременно с основным (может быть положительным и отрицательным).

2.25.    При получении необходимого основного положительного эффекта следует проверить влияние добавки на другие характеристики цементных систем (табл.2). Перечень характеристик, которые должны быть определены, устанавливается в зависимости от назначения добавки и последующих условий эксплуатации конструкций, для изготовления которых добавка предназначена.

Примечание. При необходимости исследуется изменение во времени отдельных характеристик бетонных или растворных смесей и бетонов или растворов.

8

Таблица 2. Перечень характеристик, подлежащих изучению при исследовании эффективности добавок Исследуемые., характеристики Методика испытания I 2 Цементное тесто I. Нормальная густота ГОСТ 310.3-76 2. Сроки схватывания ГОСТ 310.3-76 3. Пластическая прочность См. п.1 прил.1* 4. Тепловыделение ГОСТ 310.5-80 5. Равномерность изменения объема ГОСТ 310.3-76 Бетонная или растворная смесь б. Подвижность (жесткость) ГОСТ I0I8I.I-8I 7. Водопотребность См. п.2 прил.1* 8. Водоотделение ГОСТ I0I8I.4-8I 9. Раотвороотделение ГОСТ I0I8I.4-8I 10. Плотность ГОСТ I0I8I.2-8I II. Пористость ГХТ 10181.3-81 12. Тепловыделение ГОСТ 24316-80 Бетон и раствор 13. Прочность на сжатие ГОСТ 10180-78 и ГОСТ 5802-78 14. Прочность на растяжение при изгибе ГОСТ 10180-78 15. Призменная прочность ГОСТ 24452-80 16. Истираемость ГОСТ 13087-81 17. Линейная усадка ГХТ 24544-81 18. Ползучесть ГХТ 24544-81 19. Модуль упругости и коэффициенрт Пуассона ГОСТ 24452-80 20. Выносливость ГХТ 24545-81 21. Плотность ГОСТ 12730.Х-78 22. Влажность РОСТ Z2730.2-78 23. Пористость ГХТ 12730.4-78 24. Водопоглощение ГОСТ 12730.3-78 25. Гидрофобность ГХТ 24211-80 26. Водонепроницаемость ГХТ 12730.5-78 27. Расход цемента на равнопрочные бетоны См. п.З прил.1* 28. Коэффициент фильтрации воды ГОСТ 19426-76

9