Межгосударственный стандарт ГОСТ 24544-2020 "Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 декабря 2020 г. N 1347-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 24544-2020
"Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 декабря 2020 г. N 1347-ст)

Concretes. Methods of shrinkage and creep flow determination

МКС 91.100.30

Дата введения - 1 июня 2021 г.
Взамен ГОСТ 24544-81

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Разработан Структурным подразделением АО "НИЦ "Строительство" Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ им. А.А. Гвоздева) при участии АО "ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева"

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 октября 2020 г. N 134-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 декабря 2020 г. N 1347-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 24544-2020 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2021 г.

5 Взамен ГОСТ 24544-81

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все виды цементных, а также силикатных бетонов, применяемых во всех областях строительства, и устанавливает методы определения деформаций усадки и ползучести.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 310.2 Цементы. Методы определения тонкости помола

ГОСТ 310.4 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии

ГОСТ 5382 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа

ГОСТ 5632 Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 8269.0 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 8735 Песок для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 9758 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 10180 Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 10181 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 10354 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 12730.1 Бетоны. Методы определения плотности

ГОСТ 12730.2 Бетоны. Метод определения влажности

ГОСТ 23683 Парафины нефтяные твердые. Технические условия

ГОСТ 24452 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона

ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (и классификаторов) на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 линейная относительная деформация усадки (t): Относительное уменьшение линейных размеров ненагруженного образца во времени, вызванное гидратацией цемента (контракцией), уменьшением влажности цементного камня и его карбонизацией.

3.2 линейная относительная деформация усадки при нагреве : Относительное уменьшение линейных размеров ненагруженного образца, вызванное испарением из него влаги при нагреве.

3.3 линейная относительная деформация температурного расширения : Относительное увеличение размеров образца, вызванное температурным расширением при нагреве.

3.4 линейная относительная температурно-усадочная деформация : Относительное изменение линейных размеров образца, вызванное совместным действием температуры и усадки бетона.

3.5 линейная относительная деформация ползучести (t): Относительное изменение линейных размеров образца во времени, вызванное действием постоянной внешней нагрузки за вычетом деформаций усадки.

4 Методы определения деформаций усадки и ползучести при сжатии

В настоящем разделе и приложениях А, Б, В и Г приведены методы испытаний при стандартном температурном режиме для определения деформаций усадки и ползучести путем измерения их в направлении продольной и поперечной осей (при необходимости такой задачи) незагруженного образца и образца, загруженного постоянной по величине осевой сжимающей нагрузкой.

Методы определения деформаций температурной усадки и ползучести бетона при нагреве приведены в приложении Д.

Методика определения деформаций ползучести при изгибе (упрощенная методика испытания на ползучесть) и вычисление основных деформационных характеристик приведены в приложении Е.

4.1 Испытательные стенды, приборы, измерительное оборудование и материалы

4.1.1 Оборудование и приборы для проведения испытаний должны соответствовать требованиям настоящего стандарта, быть поверенными и аттестованными в установленном порядке.

4.1.2 Для определения деформаций усадки применяют устройства, схемы которых показаны на рисунках 1 и 2. Устройство, схема которого приведена на рисунке 1, предназначено для измерения деформаций усадки образцов с поперечным сечением размерами 40 x 40 мм.

Образцы с размерами поперечного сечения более 40 x 40 мм испытывают с приклеенными по торцам металлическими пластинами согласно 4.3.2 (рисунок 2) без дополнительных испытательных стендов.

4.1.3 Для определения деформаций ползучести применяют пневмогидравлические, пружинно-гидравлические, рычажные или пружинные испытательные устройства. В установку допускается устанавливать одновременно до трех образцов вертикально друг на друга (в виде колонны), как показано на рисунке 3.

1 - стойка; 2 - кронштейн; 3 - конусообразный выступ; 4 - нижняя опора; 5 - индикатор; 6 - образец; 7 - репер; а - размер стороны поперечного сечения образца; Н - высота образца; L ₁ - база измерений

Рисунок 1 - Схема устройства для определения деформаций усадки образцов с размерами поперечного сечения 40 x 40 мм

1 - индикатор часового типа; 2 - рамка для крепления индикаторов; 3 - качающаяся штанга; 4 - образец; 5 - металлические пластинки; L ₁ - база измерения

Рисунок 2 - Схема устройства для определения деформаций усадки образцов с размерами поперечного сечения более 40 x 40 мм

4.1.4 При установке нескольких образцов в колонну соосность передачи нагрузки обеспечивается через металлические шарики, устанавливаемые в специальные центрированные выточки в стальных пластинах в соответствии с 4.1.7. Для предотвращения потери устойчивости колонны необходимо использовать дополнительные страховочные устройства от выстреливания шарика. Схема такого устройства приведена на рисунке 3 (справа). Страховочные устройства не должны препятствовать свободному деформированию образцов.

1 - динамометр; 2 - гидравлический домкрат; 3 - стойка (стержень с резьбой); 4 - стальной шар; 5 - стальная пластина, приклеиваемая к образцу; 6 - бетонные образцы; 7 - пружины; 8 - стальная опорная плита; 9 - гайки; 10 - стальные страховочные элементы; L ₁ - база измерения

Рисунок 3 - Схема устройства установки для определения деформаций ползучести при испытании нескольких образцов в колонне

4.1.5 Принципиальная схема устройства пружинной установки на три образца приведена на рисунке 3 (слева). Схемы пневмогидравлических, пружинно-гидравлических установок и схема пружинной установки на один образец, а также порядок установки в них образцов принимают в соответствии с приложением А. Схема рычажного устройства для определения ползучести при нагреве приведена на рисунке Д.2 (приложение Д).

4.1.6 Для измерения деформаций следует использовать измерительные приборы и приспособления для их крепления, применяемые для определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона по ГОСТ 24452 (на рисунке 2 показано оборудование для измерения продольных деформаций; при определении поперечных деформаций устанавливаются дополнительные рамки и индикаторы). Допускается использовать другое поверенное измерительное оборудование - стационарно смонтированное (тензодатчики) или съемное (точки для снятия показаний при использовании такого оборудования показаны на рисунке 3 слева), позволяющее определять деформации ползучести с необходимой точностью и достоверностью.

4.1.7 При определении деформаций ползучести сжимающее усилие на образец следует передавать через металлические прокладки толщиной 35-37 мм, размеры которых в плане должны быть не менее размеров поперечного сечения образца. Твердость прокладок и шероховатость их рабочих поверхностей должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10180.

4.1.8 Для определения линейных размеров, массы образцов и плотности бетона следует применять средства измерений и оборудование по ГОСТ 10180 и ГОСТ 12730.1, а для определения влажности бетона - по ГОСТ 12730.2.

4.1.9 Насыщение образцов водой или нефтепродуктами следует производить с применением оборудования по ГОСТ 24452.

4.1.10 Для измерения температуры и определения влажности окружающей среды в процессе испытаний следует применять термометры (термографы) и психрометры (гигрографы).

4.1.11 Для гидроизоляции образцов рекомендуется применять полиэтиленовую пленку с липким слоем по ГОСТ 10354 и парафин по ГОСТ 23683.

4.2 Изготовление и хранение образцов

4.2.1 Испытания проводят на образцах, специально изготовленных из бетонной смеси. Допускается испытывать на ползучесть и усадку образцы, отобранные из элементов конструкций, к которым не была приложена нагрузка, при этом необходимо сделать соответствующую пометку в журнале испытаний.

В случае если испытания будут проводиться на образцах, отобранных из конструкций, находящихся под нагрузкой, результаты испытаний необходимо скорректировать с учетом истории нагружения.

4.2.2 Определение деформаций усадки и ползучести должно проводиться на образцах-призмах, не изолированных от влагообмена с окружающей средой. Гидроизоляция образцов допускается при специально заданных условиях испытания. Размеры образцов-призм следует принимать 70 x 70 x 280, 100 х 100 х 400, 150 х 150 х 600, 200 x 200 x 800 мм. В качестве базового образца следует принимать призму размерами 150 x 150 x 600 мм. Переходные коэффициенты приведены в таблице 1 (см. 4.5.8).

Для определения деформаций усадки ячеистого бетона допускается применять образцы-призмы размерами 40 x 40 x 160 мм.

4.2.3 Размеры образцов для определения деформаций усадки и ползучести выбирают в зависимости от наибольшей крупности заполнителя в бетоне в соответствии с требованиями ГОСТ 10180.

4.2.4 Образцы изготавливают отдельными сериями.

Деформации ползучести определяют одновременно с деформациями усадки, при этом перед испытаниями определяют кубиковую прочность бетона на сжатие по ГОСТ 10180 и призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона по ГОСТ 24452.

Каждая серия должна состоять из девяти образцов-призм, из которых три образца - для определения призменной прочности, три образца - для определения деформаций усадки и три образца - для определения деформаций ползучести, а также трех образцов-кубов с ребрами, размеры которых соответствуют размеру рабочего (поперечного) сечения призмы.

4.2.5 Изготовление и хранение образцов до распалубки должно соответствовать требованиям ГОСТ 10180.

4.2.6 После распалубки все образцы одной серии (включая образцы-кубы) должны храниться вплоть до начала испытаний в одинаковых, как правило, нормальных температурно-влажностных условиях, исключающих возможность испарения влаги из бетона, согласно ГОСТ 10180.

4.2.7 Образцы из ячеистого бетона, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 10180, перед испытанием на усадку и ползучесть должны быть погружены в воду и храниться в ней в течение трех суток в горизонтальном положении.

4.3 Подготовка к испытаниям

4.3.1 Подготовку образцов к испытаниям следует начинать с их внешнего осмотра и определения линейных размеров, допускаемые отклонения которых от номинальных размеров должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10180.

4.3.2 Торцевые поверхности всех образцов, предназначенных для определения деформаций усадки, должны быть закрыты металлическими пластинами толщиной 4-5 мм, наклеиваемыми с помощью быстрополимеризующихся клеев в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.

К торцевым поверхностям образцов размерами 40 x 40 x 160 мм, подвергаемых испытанию на усадку, приклеивают реперы в соответствии со схемой, показанной на рисунке 1. Реперы изготавливают из инвара или сплава с аналогичными свойствами. Диаметр основания репера должен быть не более 20 мм, а высота не более 15 мм.

Образцы для определения деформаций ползучести подготавливают в соответствии с 4.1.7.

4.3.3 На боковых поверхностях образцов размечают базу измерения продольных деформаций, устанавливают крепежные приспособления и измерительные приборы в соответствии с требованиями ГОСТ 24452 и 4.1.6. Схема установки индикаторов часового типа приведена на рисунке 2, при необходимости для измерений поперечных деформаций устанавливают дополнительные рамки и измерительные приборы согласно ГОСТ 24452.

4.3.4 Для предотвращения испарения влаги или летучих фракций нефтепродуктов из образцов, пропитанных водой или нефтепродуктами согласно 4.1.9, их боковую поверхность следует гидроизолировать внахлест двумя слоями полиэтиленовой пленки с липким слоем по ГОСТ 10354 с последующим нанесением на нее расплавленного парафина слоем 2-3 мм по ГОСТ 23683. Допускается применение других гидроизоляционных материалов, исключающих влагообмен между образцом и окружающей средой. Гидроизоляцию торцевых поверхностей образцов производят в соответствии с 4.1.7 и 4.3.2.

4.3.5 Не более чем за сутки до испытания образцов на ползучесть следует определить плотность бетона этих образцов по ГОСТ 12730.1, а также влажность бетона по ГОСТ 12730.2 (допускается на образцах, предварительно испытанных при определении призменной прочности).

4.3.6 Результаты измерений согласно 4.3.1-4.3.5 заносят в титульный лист журнала испытаний при определении деформаций усадки и ползучести по форме в соответствии с приложением Б.

4.4 Проведение испытаний

4.4.1 Испытания для определения деформаций усадки и ползучести следует проводить в помещении или в климатической камере, в которых постоянно поддерживается температура (20  2) °С и относительная влажность воздуха (60  5) %. Попадание прямых солнечных лучей на образцы не допускается.

4.4.2 Измерение деформаций только усадки следует начинать не позже чем через 4 ч после распалубливания образцов, а образцов из ячеистого бетона - после насыщения водой в соответствии с 4.2.7.

Для измерения деформаций усадки подготовленный образец следует установить в устройство для испытания в соответствии с 4.1.2 и снять начальные показания приборов. Отсчеты показаний рекомендуется производить через сутки, затем на 3, 7, 14 сут и далее раз в две недели до конца испытаний.

Одновременно с измерением деформаций усадки рекомендуется определять влагопотери путем периодического взвешивания образцов (выполнять на отдельных образцах).

4.4.3 При определении только деформаций усадки продолжительность испытания должна быть не менее 120 суток. В случае, если три последовательных измерения показывают приращения деформаций, не превышающие погрешность измерительных приборов, испытания могут быть прекращены до указанного срока, о чем делается соответствующая запись в журнале испытаний.

4.4.4 Загружение образцов и измерение деформаций ползучести следует осуществлять, как правило, в возрасте бетона 28 сут. При необходимости проведения испытания в любом другом возрасте бетона вносят соответствующую запись в протокол испытания.

Напряжение в образце от внешней нагрузки должно составлять 0,3  0,005 призменной прочности бетона, установленной перед началом испытаний согласно 4.2.4. При необходимости приложения внешней нагрузки другой величины должны быть сделаны соответствующие записи в протоколах испытаний.

Проверку работы приборов и загружение образца до указанного уровня напряжения следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 24452.

4.4.5 Отсчет показаний приборов на нагруженных образцах для определения деформаций ползучести следует производить непосредственно после загружения (начальный отсчет) и затем через 1 ч. Последующее снятие отсчетов рекомендуется производить через 1, 3, 7, 14 сут, последующие 6 недель - еженедельно, затем в течение 10 недель - один раз в 2 недели, и далее до конца испытаний - один раз в 4 недели.

Одновременно с определением деформаций ползучести следует проводить определение деформаций усадки на незагруженных образцах с той же периодичностью и продолжительностью. При этом начальный отсчет деформаций усадки следует производить непосредственно после загружения образцов на ползучесть.

Продолжительность испытания при определении деформаций ползучести должна быть не менее 180 сут.

4.4.6 Результаты измерений должны быть занесены в журнал испытаний, титульный лист и форма которого принимаются в соответствии с приложениями Б и В. При необходимости определения поперечных деформаций усадки и ползучести в журнал испытаний вносят дополнительные графы.

4.5 Обработка результатов

4.5.1 По результатам испытаний вычисляют средние значения абсолютных деформаций I ₁(t), мм, для каждого загруженного и незагруженного образца как среднеарифметическое приращений (по отношению к начальному отсчету) показаний приборов по четырем граням соответствующего образца.

По средним абсолютным значениям деформаций вычисляют относительные значения деформаций (t) после полной загрузки образца по формуле

,

(1)

где - база измерения деформаций, мм.

4.5.2 Относительные деформации незагруженных образцов принимают в качестве деформаций усадки (t).

4.5.3 Относительные деформации ползучести каждого образца (t) вычисляют по формуле, состоящей из двух слагаемых: (t) - (t) - учет деформаций ползучести во времени, а  -  - учет быстронатекающей ползучести во время нагружения:

,

(2)

где - средние значения полных деформаций, определяемых в процессе ступенчатого загружения согласно ГОСТ 24452;

- средние значения упругих деформаций, определяемых в процессе ступенчатого загружения согласно ГОСТ 24452.

4.5.4 По результатам определения относительных значений деформаций усадки и ползучести отдельных образцов вычисляют средние значения относительных деформаций усадки или ползучести для серии образцов по формуле

,

(3)

где - среднее значение относительных деформаций усадки или ползучести для каждого образца данной серии;

n - число образцов в серии.

4.5.5 По средним значениям относительных деформаций усадки и ползучести, вычисленным по формуле (3), строят диаграммы в координатах "относительные деформации усадки (или ползучести) - продолжительность (время) испытаний, сут" и прикладывают их к журналу испытаний, а также определяют предельные (условно предельные) значения этих деформаций.

4.5.6 Предельное значение деформаций усадки () или ползучести () определяют построением диаграммы. Для этого вычисляют значения приращений по формулам:

,

(4)

,

(5)

где - продолжительность проведения испытаний с момента его начала (снятия начального отсчета), сут.

На диаграмме по оси ординат откладывают значения, вычисленные по формулам (4) и (5), а по оси абсцисс значения , начиная с момента времени , равного 30 сут для усадки и 50 сут для ползучести. По полученным точкам графически, аналитически или с помощью специализированных компьютерных программ строят прямую регрессии, котангенс угла которой принимают за предельное значение деформаций усадки () или ползучести (), а отрезок, отсекаемый этой прямой на продолжении оси абсцисс, за параметр скорости нарастания деформаций или .

Методика аналитического определения параметров () и приведена в приложении Г. Параметры () и определяют аналогичным способом.

4.5.7 Полученные согласно 4.5.6 значения деформаций используют, при необходимости, для вычисления относительных деформаций усадки и ползучести для моментов времени, превышающих общую продолжительность испытаний. Для этого используют формулы:

,

(6)

.

(7)

4.5.8 При проведении испытаний на образцах, отличных от базовых в соответствии с 4.1.2, предельные значения деформаций усадки и ползучести, определенные согласно 4.5.6, следует умножать на коэффициенты K ₁ и K ₂, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Размер ребра поперечного сечения образца, см	Переходные коэффициенты при определении
	усадки K 1	ползучести K 2
7	0,90	0,83
10	0,95	0,90
15	1,0	1,0
20	1,05	1,10

Коэффициенты, указанные в таблице 1, применимы для тяжелых и мелкозернистых бетонов класса по прочности на сжатие не выше В60, а также бетонов на пористых заполнителях, приготовленных на цементных вяжущих.

Значения переходных коэффициентов для высокопрочных, ячеистых и силикатных бетонов должны быть установлены экспериментально.

5 Требования безопасности труда

5.1 При проведении испытаний должны соблюдаются требования по безопасности труда в соответствии с [1].

5.2 При работе на пневмогидравлических устройствах должны соблюдаться требования, приведенные в [2].

Библиография

[1]	СНиП 12-03-2001	Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования
[2]	Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 г. N 116 "Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением"