Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Истинная плотность бетона

По ГОСТ 12730.1-2020, истинной плотностью бетона называется отношение его веса к истинному объему, то есть без учета пор и пустот. Добиться такого состояния материала на практике очень сложно, поэтому показатель истинной плотности зачастую носит теоретический характер.

В этой статье мы подробно рассмотрим этот показатель и ответим на следующие вопросы:

  • Что значит этот параметр и как он обозначается
  • Как определяется эта характеристика

Кроме того, на нашем сайте есть следующие статьи по теме:

Перейдя по ссылкам выше, вы сможете подробно прочитать о каждом показателе, узнать, от чего они зависят и на что влияют. Если же вам интересно, какие параметры есть у бетона в принципе, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Характеристики и свойства бетона.

Бетонная поверхность
Бетонный образец

Что такое истинная плотность бетона и как она обозначается

Как мы уже отметили выше, этот показатель характеризует отношение веса бетона к его объему в максимально уплотненном состоянии, то есть без учета пустот внутри него. На практике произвести такой материал – абсолютно без пор – практически невозможно.

Этому есть несколько причин:

  1. В бетонной смеси всегда присутствует защемленный воздух, который попадает в нее в результате перемешивания компонентов, а также транспортировки материала и его укладки. Частично его можно «вывести» при помощи трамбовки и механического уплотнения бетона. Для этого используют специальные вибрационные устройства. Под воздействием вибраций смесь разжижается, и пузырьки воздуха могут легко подняться вверх. Однако полностью избавиться от защемленного воздуха все равно очень и очень сложно.
  2. Когда бетонная смесь затвердевает, цемент вступает в химическую реакцию с водой и начинает сначала загустевать, а потом твердеть. Такой процесс называется гидратацией. Он является экзотермическим, то есть сопровождается выделением теплоты. А так как в смеси может присутствовать излишняя влага, она, не вступая в реакцию с цементом, начинает испаряться. Таким образом, на этапе твердения в бетоне образуются дополнительные поры. А если этот процесс еще и сопровождается дополнительной тепловой обработкой без соблюдения всех правил и норм, пористость материала неуклонно повышается.

Таким образом, даже если на этапе трамбовки и уплотнения бетонной смеси у вас получится избавиться от защемленного внутри воздуха, но при этом на этапе замешивания компонентов вы не отрегулировали водоцементное соотношение, добиться максимального уплотнения у вас, к сожалению, не получится.

«Но ведь можно добавить в смесь большее количество цемента и меньшее – воды!» – скажете вы и будете правы. Вот только не нужно забывать, что смесь с таким водоцементным соотношением – очень жесткая, малоподвижная и совершенно непластичная. С ней тяжело работать, она плохо распределяется по форме. Подробно об этом, кстати, мы писали в нашей статье Удобоукладываемость бетона.

Теперь вы знаете, почему бетонную смесь почти невозможно максимально уплотнить. А это значит, что добиться истинной плотности бетона непосредственно на строительной площадке нереально сложно.

Подставка из бетона

Для обозначения этого показателя берут латинскую букву «ρ» (плотность) с индексом «и» (истинная). Чаще всего она выражается в г/см3 – это связано с тем, что ее определяют в лаборатории для образцов очень маленького веса. В следующем разделе мы как раз подробно об этом рассказываем.

Метод определения истинной плотности бетона

Этот показатель вычисляют в лаборатории. Он определяется путем измерения веса одной единицы объема материала, который при этом обязательно должен быть измельчен и высушен. Это делают для того, чтобы максимально уплотнить образец, исключив из его состава пузырьки воздуха.

Определяют истинную плотность по ГОСТ 12730.1-2020.

Для этого в документе приведены два метода:

  • Пикнометрический
  • Ускоренный (с помощью прибора Ле Шателье)

Давайте рассмотрим каждый из них.

Пикнометрический метод определения истинной плотности бетона

Чтобы провести этот метод измерения, необходимо правильно подготовить образец.

Порядок работ тут следующий:

  1. Бетонный образец нужно раздробить на мелкие частицы с размерами не более 5 мм
  2. Из получившейся массы нужно взять лишь 150 г, остальное убрать
  3. Далее пробу нужно снова измельчить, чтобы в итоге получились частицы с размерами менее 1,25 мм
  4. Полученную массу перемешивают и отбирают из нее 30 г
  5. Затем пробу снова измельчают – на этот раз в ступке до порошкообразного состояния; частицы при этом не должны быть больше 0,125 мм в диаметре
  6. Получившуюся после измельчения массу нужно высушить и охладить до комнатной температуры
  7. Далее из получившейся массы формируют два образца по 10 г каждый (это так называемые навески – точно отмеренные порции пресс-материала)

Образцы готовы. Теперь их можно испытывать. Для этого нужен пикнометр. По ГОСТ 22524-77 «Пикнометры стеклянные. Технические условия», пикнометр для твердых и сыпучих материалов (ПТ) должен выглядеть вот так:

Пикнометр

Испытание проводится следующим образом:

  1. Каждую навеску всыпают в чистый сухой пикнометр
  2. Затем в прибор наливают дистиллированную воду комнатной температуры; при этом количество воды должно быть таким, чтобы пикнометр был заполнен не более чем на половину своего объема
  3. Далее пикнометр в слегка наклонном положении ставят на песчаную или водяную баню и кипятят его содержимое в течение 20 мин (это необходимо для удаления пузырьков воздуха из образца)
  4. После того, как пузырьки воздуха были удалены, пикнометр обтирают, охлаждают до комнатной температуры, доливают дистиллированную воду до отметки и снова взвешивают
  5. Затем пикнометр освобождают от всего содержимого, промывают его, вновь наполняют дистиллированной водой комнатной температуры до метки и взвешивают
  6. Далее производят расчеты – истинную плотность «ρи» вычисляют по формуле:
  7. Формула для вычисления истинной плотности образца при пикнометрическом методе

Испытание нужно провести дважды – для каждой навески. При этом расхождение между результатами двух испытаний не должно превышать 0,02 г/см3. Если расхождение больше этой цифры, то нужно обязательно провести третье испытание.

Итоговая истинная плотность определяется как среднеарифметическое значение двух испытаний. В случае, если проводилось третье испытание, для расчета принимают два ближайших результата испытаний (из трех).

Ускоренный метод определения истинной плотности бетона

Второй метод – ускоренный – проводится при помощи прибора Ле Шателье. Выглядит он вот так:

Прибор Ле Шателье

Для этого испытания пробу готовят точно так же, как при пикнометрическом методе определения истинной плотности (пункты 1-3). После этого массу всыпают в стаканчик для взвешивания (или в фарфоровую чашку), высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над концентрированной серной кислотой (или над кальцинированным хлористым кальцием). Далее отвешивают две навески массой по 50 г каждая.

После этого проводится испытание. Оно состоит из следующих пунктов:

  1. Прибор Ле Шателье заполняют водой до нижней метки, а ее уровень определяют по нижнему мениску
  2. Далее при помощи воронки прибора внутрь него всыпают каждую навеску (это делают небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе, определяемый по нижнему мениску, не поднимется до метки 2 с делением 20 мл или с другим делением в пределах верхней градуированной части прибора)
  3. После этого необходимо вновь удалить пузырьки воздуха – это делают путем поворачивания прибора вокруг его вертикальной оси; также его несколько раз встряхивают
  4. Остаток навески, не вошедший в прибор, взвешивают с точностью до 0,01 г
  5. Далее вычисляется истинная плотность; это делают по следующей формуле:
  6. Формула для вычисления истинной плотности образца при ускоренном методе

Как и в случае с первым методом, необходимо провести два испытания (расхождение между его результатами также не должно быть больше 0,02 г/см3; если же оно превышает это значение, проводится третье исследование). Истинная плотность определяется как среднеарифметическое значение двух испытаний.

Подведем итог.

Истинная плотность бетона – это отношение его массы к объему без учета пор и пустот. Этот показатель носит, в основном, теоретический характер, так как на практике невероятно сложно уплотнить бетонную смесь до такого состояния. Поэтому этот параметр определяют в лаборатории для небольших образцов. Для этого, по ГОСТ, используются пикнометрический и ускоренный (с помощью прибора Ле Шателье) методы.