Н И И Ж Б ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ АГРЕССИВНОСТИ ГРУНТОВ ПО ОТНОШЕНИЮ Н БЕТОНУ ФУНДАМЕНТОВ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

МОСКВА-1988

Госстрой СССР

Ордена Трудового фасного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИМБ)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ АГРЕССИВНО С1И ГРУНТОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К БЕТОНУ ФУНДАМЕНТОВ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Утверждены директором НИИЖБ

7 апреля 1988 г*

Москва 1988

Схема прибора для отпрессовывания поровых растворов

I - площадки пресса; 2 - стальная прокладка; 3 - поршень;

4 - эбонитовый диск; 5 - резиновая прокладка; 6 - цилиндр;

7 - пистон; 8 - резиновое кольцо; 9 - поддонник; 10 - приемник; II - Z -образная игла-капилляр

10

Предисловие ............................................... 3

1.    Основные положения ..................................... 4

2.    Отбор и подготовка грунта для испытания................ 4

3.    Извлечение порового раствора из    грунта................. 5

4.    Определение суммарного содержания солей, сульфатов и гид-

рокарбонатов в поровом растворе    ........................ О

5.    Оценка агрессивности грунтов по отношению к бетону Фундаментов ................................................. 8

Приложение I* Прибор для отжатия под давлением поровых растворов ....................................... 9

Рекомендации по определению агрессивности грунтов по отношению к бетону фундаментов в районах вечной мерзлоты

Научный редактор И.М.Дробященко

Отдел научно-технической информации НИИЖБ 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.6

Редактор Т.А.Кириллова

Подписано в печать 07*04.88. Заказ JP Ш Формат 60x84/10. Ротапринт. Усл.кр.-отт.0,6. Уч.изд.л.0,6. Тираж - 250 экз.

Типография ПЭМ БНИИИС Госстроя СССР I2I47I, Москва, Можайское шоссе, д.25

УДК 620*193.4

Печатаются по решению секции коррозии и спецбетонов НТС НИИХБ Госстроя СССР от 4 декабря 1987 г.

Рекомендации по определению агрессивности грунтов по отношению к бетону фундаментов в районах вечной мерзлоты,- М.: НИИЖБ Гос -строя СССР, 1988, II с.

В Рекомендациях излажены методы анализа засоленных грунтов и оценки их коррозионной активности по отношению к бетонам. Дано описание методики отбора и подготовки проб грунтов для лабораторных испытаний и изложены методы исследования химического состава поровых растворов грунтов.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектно-изыскательских и строительных организаций

Ордена ^рудового Красного Знамени

научно-исследовательский,

прое ктн о-конструкторск ий

и технологический институт

бетона и железобетона Госстроя СССР, 1988

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации разработаны на основании обобщения результатов лабораторных исследований засоленности грунтов Центральной Якутии, лабораторных и натурных исследований их коррозионной активности по отношению к бетонам, данных обследований состояния фундаментных конструкций зданий и сооружений с различным сроком эксплуатации.

Рекомендации предназначены для определения агрессивности грунтов по отношению к бетону фундаментов зданий и сооружений в районах распространения вечной мерзлоты при проведении инженерно-строительных изысканий и обследований эксплуатируемых зданий и соору -жений.

В разработке Рекомендаций принимали участие: НИИЖБ (д-р техн. наук, проф. Ф.М.Иванов, канд.техн.наук Н.К.Розенталь, инж.Г.В.Лю -барская, канд.техн.наук М.М.Калкин); Якутпромстройниипроект (канд. техн.наук Л.Г.Хаустова, инж. 0.И.Матвеева); ЯкутТИСИЗ (инж.Ф.Е.По-пенко); Институт биологии ЯФ СО АН СССР (д-р хим.наук Л.Г.Еловская, канд.техн.наук А.К.Коноровский).

При внедрении новых разработок НИИЖБ оказывает научно-техническую помощь на основе хозяйственных договоров и консультативную помощь с оплатой работ по гарантийным письмам.

Адрес института: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.б.

Дирекция НИИЖБ

3

I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на методы определения агрессивности засоленных грунтов по отношению к бетону конструкций в районах распространения вечной мерзлоты.

1.2.    В Рекомендациях учтены следующие особенности грунтовых условий в районах распространения вечномерзлых грунтов и особенности процессов коррозии бетона:

а)    слой сезонного оттаивания отличается стабильным запасом солей;

б)    коррозионные процессы в бетоне развиваются на участках фундаментов, граничащих с поверхностным слоем грунтов.

1.3.    Определение агрессивности грунтов по отношению к бетону конструкций производится по результатам химического анализа поверхностного слоя сезонного оттаивания грунтов толщиной 60 см по следующим показателям: суммарное содержание солей (сухой остаток), содержание сульфатов и гидрокарбонатов (бикарбонатов).

2. ОТБОР И ПОДГОТОВКА ГРУНТА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

2.1.    Образцы грунта отбирают в верхнем его слое толщиной 60 см. Количество образцов для каадой характерной разновидности грунта должно быть не менее трех.

2.2.    Масса отобранного образца должна быть не менее 500 г, а при наличии ледяных включений - около 1000 г.

2.3.    Образцы грунта необходимо отбирать, сохраняя его естественную влажность. Недопустимо вытекание воды из образцов при и х отборе и транспортировании.

2.4.    Каждый образец помещают в сосуд или полиэтиленовый мешочек и сопровоздают документом, данные с которого переносятся в журнал для регистрирования образцов.

2.5.    В рабочий журнал должны быть занесены следующие сведения:

наименование объекта;

дата отбора пробы;

место и точка отбора пробы (глубина отбора пробы);

дата производства анализа;

наименование и адрес лаборатории, производящей анализ.

2.6.    Доставленные в лабораторию образцы грунта помещают в кристаллизатор и, периодически перемешивая, доводят до воздушно-су-

4

хого состояния (высушиванием в течение недели при комнатной температуре ).

3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ НОРОВОГО РАСТВОРА ИЗ ГРУНТА

3.1.    Определяют вид грунта (механический состав) по ГОСТ 25100-82 и в соответствии с "Методами исследования физических свойств почв и грунтов" (М.: Высшая школа, 1973).

3.2.    Определяют гигроскопическую влажность грунта W₀ по ГОСТ 5180-84.

3.3.    Отбирают пробу грунта Р массой 250-300 г.

3.4.    Рассчитывают количество воды В для увлажнения грунта до полной влагоемкости Wnt , которую принимают равной: для песков -22,7 %, супесей - 28,3 %₉ легких суглинков - 36,5 %, средних суглинков - 42 %₉ тяжелых суглинков и глин - 43,7 5?. Количество воды рассчитывают по формуле

3.5.    Пробу грунта переносят в чашку, приливают рассчитанное количество воды и перемешивают с помощью стеклянной палочки до однородного состояния. Во избежание испарения влаги чашку с грунтом накрывают полиэтиленовой пленкой или стеклом и выдерживают сутки до установления равновесной концентрации согласно "1^ководству по отбору и лабораторным исследованиям грунтов, грунтовых и поровых вод с целью определения их агрессивности и коррозионной активности" (М.: РосглавНИИстройпроект. 1972).

3.6.    Отжимают под давлением поровой раствор с помощью прибора, описанного в приложении I к настоящим Рекомендациям.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ СОЛЕЯ, СУЛЬФАТОВ И ГИДРОКАРБОНАТОВ В ПОРОВОМ РАСТВОРЕ

А. Определение в поровом растворе суммарного содержания солей (сухого остатка).

4.1. Отбирают пипеткой 10 мл порового раствора, помещают его в доведенную до постоянной массы фарфоровую чашку и производят выпаривание воды на водяной или песчаной бане (следует следить за тем,

5

чтобы вода не кипела и не было разбрызгивания раствора в конце выпаривания. По окончании выпаривания чашку с полученным сухим остатком обтирают сначала фильтровальной бумагой, смоченной разбавленной соляной кислотой (для удаления возможной накипи или загрязнений из песка), а затем сухой бумагой. После этого чашку сушат в термостате при температуре 150-180 °С в течение 3 ч. После охлаждения в эксикаторе чашку взвешивают, затем снова помещают к термостат на I ч. Оцределение можно считать законченным, если разность между двумя взвешиваниями не будет превышать +0,001 г.

4.2.    Суммарное содержание солей в поровом растворе, г/л, подсчитывают по формуле

(а-5) •1000

- >

V

где а - масса чашки с сухим остатком, г; f - масса пустой ч а ш-

ки, г; tr - объем раствора, взятого для выпаривания, мл.

Б. Определение в поровом растворе содержания сульфатов.

Реактивы:

10%-ный раствор BaCt_z ;

10%-ный раствор HCi ;

0,1%-ный раствор метилового красного;

1%-ный раствор JgH0₃ .

4.3.    Отбирают 5-10 мл порового раствора, переносят в химический стакан, подкисляют соляной кислотой по метиловому красному до явно кислой реакции и нагревают до кипения.

Если при нагревании подкисленного раствора выпадает небольшой хлопьевидный осадок коллоидов, осадок отфильтровывают через маленький фильтр с синей лентой, промывают горячей дистиллированной водой, подкисляют HCi и после этого приступают к осаждению сульфатов.    ^

4.4.    Осаждение иона 50$ проводят следующим образом.

В горячий раствор приливают при помешивании 10 мл нагретого до кипения 10%-ного раствора На а_г . Кипятят раствор 3-5 мин, закрывают стеклом и оставляют стоять на горячей бане 30-60 мин. Отфильтровывают осадок через двойной беззольный фильтр с синей лентой. Промывают осадок дистиллированной водой до исчезновения реакции на ион хлора (проба по НдН0_г ). Осадок с фильтром переносят в предварительно прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель, озоляют и

6

прокаливают в муфельной печи в течение 20-30 мин при температуре 800-850 °С, Тигель охлаждают в эксикатеоре и взвешивают. Прокаливание повторяют до получения постоянной массы.

4.5. Содержание иона 601~, г/л, подсчитывают по формуле

0,4112 а-1000 ^Х ~    V

где а - масса осадка BaSO$ , г; 0,4112 - коэффициент пересчета В a 60 $ на сульфат-ион; гг - объем раствора, взятого для определения, мл.

В. Определение в поровом растворе иона НС0 ^ .

Реактивы:

0,05 м раствор соляной кислоты;

15£-ный раствор фенолфталеина;

0,1^-ный раствор метилового оранжевого.

4 б. Берут 25 мл порового раствора, помещают в химический стаканчик и на потенциометре (pH - метре) со стеклянным электродом определяют pH порового раствора.

4.7.    При pH порового раствора меньше 8,2 - растворимых карбонатов нет. В пробу порового раствора (10 мл) прибавляют 2-4 капли раствора метилового оранжевого, титруют соляной кислотой при постоянном помешивании раствора до перехода желтой окраски в слаборозовую

4.8.    Содержание иона ИС0^_ч мг/л, рассчитывают по формуле

„ ц-м 61 • W00 “    гг

где гг, - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на определение, мл; м - молярность раствора соляной кислоты; гг -объем порового раствора, мл; 61 - эквивалентный вес иона НС0~₅

4.9.    При pH более 8,2 в присутствии растворимых карбонатов определяют оба вида щелочности. В пробу порового раствора (10 мл) прибавляют 3 капли фенолфталеина и осторожно по каплям титруют раствором соляной кислоты до обесцвечивания раствора. Отмечают объем израсходованной кислоты. Далее к этому же раствору прибавляют 3 капли раствора метилового оранжевого и титруют тем же раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски жидкости в слаборозовую

7

4.10. Содержание иона НС0_} , мг/л, рассчитывают по формуле

„    (    1Г_г    -    у,) ■ м ■ 61    1000

X — - ■>

tr

где ir_t - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на тит -рование порового раствора с фенолфталеином, мл; и_г - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование порового раствора с метиловым оранжевым, мл; 61 - эквивалентный вес иона    V - объем раствора, взятого для определения, мл.

5. ОЦЕНКА АГРЕССИВНОСТИ ГРУНТОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К БЕТОНУ ФУНДАМЕНТОВ

Оценку степени агрессивности воздействия грунтов следует производить путем сопоставления результатов химического анализа поро-вых растворов по суммарному содержанию солей, содержанию сульфатов и гидрокарбонатов, определяемых по пп. 4.1-4.10 настоящих Рекомендаций, со значениями показателей агрессивности (по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" (соответственно по табл. 5 и 6).

£

Приложение I

ПРИБОР ДЛЯ ОТЖАТИЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ПОРОШ РАСТВОРОВ

Прибор (рисЛ) состоит из трех частей: рабочего цилиндра (6), куда помещается проба грунта, поршня (3) и поддоника (9). В поддо-нике выполнено отверстие диаметром 1,5 мм, по которому стекает раствор. В выходное отверстие поддоника вставляется игла-капилляр из нержавеющей стали, в качестве которой может быть использована игла к шприцам Я I2I50. Капилляр непосредственно соединяется с приемником раствора (10). Для герметичности между стенками цилиндра и поддонника помещается резиновая прокладка (8), над которой размещается пистон (7) - стальная круглая пластина с сеткой (отверстия диаметром 0,5-1 мм). Для уплотнения в верхней части пресс-формы, между поршнем и пробой грунта помещаются эбонитовый диск (4) и резиновая прокладка (5). Внешний диаметр цилиндра равен 80 мм, внутренний - 40 мм; высота цилиндра - 180 мм. Детали пресс-формы изготовляются из нержавеющей стали марки IXI8H9T. Для уменьшения трения в процессе отжатия и облегчения извлечения образца грунт помещается в бумажный стакан (гильзу из кальки, пропитанной смесью вазелина с графитом). В качестве источников давления могут быть использованы гидравлические или винтовые прессы или автомобильные домкраты.

Процесс подготовки прибора к работе следующий:

I. Трущиеся части смазывают вазелином, цилиндр устанавливают на поддонник.

2 В цилиндр помещают бумажную промасленную гильзу.

3.    В гильзу между слоями фильтровальной бумаги засыпают слой дренажной подсыпки толщиной 2-3 мм, в качестве которой используют отмытый 1СЙ-ный HCi и прокаленный кварцевый песок.

4.    Грунт засыпают по частям (по 4-5 столовых ложек) и равномерно уплотняют ручным деревянным или эбонитовым уплотнителем так, чтобы верхняя часть цилиндра на высоту 40-50 мм оставалась полой.

5.    В цилиндр помещают поршень.

6 Прессформу устанавливают между плитами пресса. Давление, необходимое для выделения раствора, обычно составляет 10-20 Ша.

После отжатия раствора из образца поддонник убирают, цилиндр с поршнем помещают в другой цилиндр с большим внешним диаметром, куда выталкивается образец.

9