МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ВНИИСТ

ПО ИСПЫТАНИЮ ОБРАЗЦОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА КРИОГЕННУЮ СОЛЕСТОЙКОСТЬ

Р 400-80

Москва 1980

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ВНИИСТ

ПО ИСПЫТАНИЮ ОБРАЗЦОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА КРИОГЕННУЮ СОЛЕСТОЙКОСТЬ

Р 400-80

Москва 1980

СОДЕРЖАНИЕ

!• Общие положения ................................... 3

2.    Определение криогенной    солестойкости материала    4

3.    Определение криогеноопасности растворенных

веществ........*............ 5

4.    Определение эффективности мер по повышению

криогенной солестойкости ..... ♦    *.    7

Приложение ................. 9

Руководство

по испытанию образцов строительны} на криогенную солестойкое?]

Р 400-80

Издание ВНИИСТа

Редактор Г.К.Храпова Корректор С.П.Михайлова Технический редактор Т.В.Еерешева

Л-60755 Подписано в печать 3I/X 1980г. Уч.-изд.л. 0|5    Печ.л.    0,75

Тира* 650 экз.    Цена    5    к.

Ротапринт ВНИИСТа

УДК 691.001.5(083.75)

В Руководстве описав» методы испытания образцов строительных материалов (бетона, древесины, керамических и каменных материалов) на криогенную солестойкость. Под криогенной солестойкость» подразумевается способность материала сохранять свою прочность и функциональные свойства после длительного пребывания в контакте с засоленным льдом.

Методика разработана д-ром техн.наук! _

и инк.В.В.Андреевым по результатам специальных исследований.

Замечания и предложения направлять по адресу: 169400, Коми АССР, г.Ухта, Юбилейная, 14, Северный филиал ВНИИСТа.

/яч Всесоюзный научно-исследовательский институт по ствон-^ тельству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), 1980

;    Руководство

;по испытанию обраацов строительных {материалов на криогенную солестой-;    кость

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящее Руководство определяет методы экспериментального определения стойкости образцов бетона и других строительных материалов при длительном пребывании в контакте с засоленным льдом,

1.2.    Предлагаемая методика позволяет решить три независимые еадачм:

а)    является ли данный материал стойким при длительном пребывании в контакте с засоленным льдом;

б)    являются ли данные растворы солей криогенноопаоншш;

в)    являотся ли принятые меры защиты целесообразными и достаточно надекными з конкретных условиях эксплуатации,

1.3.    Криогенная со^естойкость - это способность материала сохранять свои свойства без разрушения при длительном пребывании в контакте с засоленным льдом при постоянной отрицательной температуре.

1.4.    Разрушение образцов стройматериалов в контакте с засоленным льдом может происходить,если концентрация соли превышает I г на 1000 г воды и если температура системы находится ниже начала замерзания, но выше замерзания эвтектики. Образовавшийся при этом лед содержит в своем объеме незамерзшую жидкость в виде рассола с повышенной концентрацией соли.

1.5.    Температуру замерзания эвтектики устанавливают по

справочным данным приложения к данному Руководству, Температуру начала замерзания раствора можно установить по диаграммам фазового равновесия. Ориентировочно температуру начала замерзания    рассчитывают по формуле

а

33 ^ нз

■— "■ ¹    "    ¹¹¹,1    «"■у——    ¹ '    ■    ¹    "    ¹    m    ‘Г.........

Внесено СФ :    Утверждено    ВНИИСТом    ;    Разработано

ВНИИСТа    |    26    июня    1980    г*    j    впервые

где    “    температура    замерзания    эвтектики, °С;

Н_иэ - коэффициент насыщенности эвтектикой, рассчитываемый как отношение и =п _;п ,

п    ^П нэ    ^и7 ^и3;

и₇ - концентрация раствора_j г/л;

Со - концентрация раствора эвтектического состава г/л;    ⁷

Q - показатель степени й ^ I.

При содержании кристаллогидратной воды 6х^2й {2 = 1; при Ьх> 2 CL&2 .

1.6.    Разрушение происходит по механизму криогенного осмоса в результате внедрения в объем образца из рассола среды молекул соли с сольватными оболочками с увеличением масса и объема образца.

1.7.    Разрушаются материалы с сильно развитой микрокапил-лярной пористостью, т.е. материалы, для которых льдистость при -60°С существенно выше, чем при -3°С. Сюда относятся в первую очередь растворы и.бетоны на цементном вяжущем. Материалы с неразвитой микрокапиллярной пористостью, например кирпич, древесина, гипсобетон, керамзит и др.,в контакте с засоленным льдом не разрушаются.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИОГЕННОЙ СОЛЕСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛА

2.1* Из испытуемого материала отбирают представительные образцы.

При испытании цементного бетона рекомендуется готовить образцы-кубы размером 10x10x10 см по методике ГОСТ 10180-74, как для определения прочности. Могут быть использованы образцы бетона или другого строительного материала неправильной формы. Количество образцов должно быть не менее двух для каждой разновидности материала.

2.2,    В качестве среды рекомендуется принять раствор, содержащий 50 г NQ.CE на 1000 г воды (плотность которого при 20°С 1,036 г/см³).

2.3.    Раствор соли помещают в емкость, куда загружают испытуемые образцы так, чтобы сверху образца был слой жидкости

толщиной около 2 см. При этом объем раствора должен превышать объем образцов не менее чем в два раза.

Допускается, чтобы образцы размером 10 см выступали из раствора не более чем на 2 см.

2.4.    Образцы с раствором следует заморозить до -15°С и выдержать при этой температуре в течение I мес. Допускается колебание температуры в пределах от -13 до -18°С.

2.5.    Далее образцы оттаивают и осматривают, сравнивая с эталонными образцами, не прошедшими испытания.

Образцы считаются выдержавшими испытание на криогенную оолестойкость, если они сохранили свою форму, не имеют приз -наков размягчения и других видимых признаков разрушения.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИОГЕНООПАСНОСТИ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

3.1.    Предварительно криогеноопасность раствора оценивают по данным химического состава растворенных солей.

По содержанию катионов и анионов рассчитывают вещественный состав раствора, учитывая только те вещества, содержание которых превышает 1000 мг/л.

Далее по справочникам устанавливают температуру замерзания раствора эвтектического состава и производят предварительную оценку: при температуре замерзания эвтектики -30°С и ниже раствор относят к весьма криогенноопасному, при 6₃з в пределах от -3 до -ЗО^раствор относят к криогенноопасным и при не ниже -3° раствор относят к криогеннонеопасным (приложение).

3.2.    Окончательное определение степени криогенной опасности растворенных веществ производят экспериментально.

3.3.    Пробу минерализованной воды отбирают в количестве не менее 20 л. Для удаления механических примесей воду фильтруют через вату. При необходимости длительного хранения для подавления биологической жизни в воде и предотвращения ее цветения в воду добавляют известь из расчета I г/л или портландцемент из расчета 3 г/л.

3.4.    Пробу перовой воды из минерализованного грунта отбирают путем водных вытяжек* 100-200 кг грунта засыпают в ем-

кость и заливают таким же по объему количеством пресной воды, все тщательно перемешивают и дают отстояться. Осветленную воду сливают в другую емкость с фильтрованием черев вату.

Концентрация соли в пробе должна быть не менее 25 г/л и не более 50 г/л. Если нужно увеличить концентрацию, то раст -вор оставляют открытым для естественного упаривания, а при необходимости уменьшить концентрацию - разбавляют пресной водой.

Объем одной пробы должен быть не менее 10 л.

3.5.    При необходимости длительного хранения для предот -вращения цветения в пробу рекомендуется добавлять известь или цемент в соответствии с п.ЗЛ настоящего Руководства.

3.6.    Содержание соли в пробе рекомендуется определять методом высушивания.

В предварительно взвешенную фарфоровую чашку помещают 100 мл предварительно отфильтрованного раствора из пробы. Чашку с пробой устанавливают в лабораторный сушильный шкаф и вы -сушивают при Ю3-105°С до постоянной массы.

Количество растворенной соли рассчитывают по формуле

s-m(p_rp_t),    <2)

-    содержание растворенного вещества, г/л;

-    масса чашки с твердым остатком после высушивания, г;

-    масса сухой чашки без пробы, г.

3.7. Изготовляют 6 образцов бетона размером 10x10x10 см. Расход материалов в кг на I м³ бетона: цемента - 330, песка кварцевого - 670, щебня с размером верна не более 20 мм - 1150, воды затворения - 200; В/Д * 0,61; ОК 8 см.

Образцы пропаривают по режиму 3 + 6 + 3 ч при температуре изотермического периода 80-85°С.

При испытаниях могут быть использованы образцы тяжелого бетона другого состава при условии, что они не содержат добавок гидрофобизаторов и кольматирующих капиллярные поры веществ.

3,8* Три образпа помещают в емкость и заливают испытуемым раствором с таким расчетом, чтобы слой раствора между дном и образцами и между образцами был не менее 2 см, чтобы верхние

2 см образца выступали из раствора. Расход раствора должен со* ставлять 1,5-2 д на I л бетона, а содержание солей - не менее 25 г/л и не более 50 г/л.

Три других образца устанавливают в отдельную емкость и заливают аналогичным образом пресной водой.

3.9. Емкости с образцами устанавливают в холодильник и замораживают до температуры вике начала замерзания раствора, но выше замерзания эвтектики, поддерживая эту температуру постоянной в течение I мес.

ЗЛО. Образцы оттаивают и осматривают, принимая за эта -лон образцы, которые были заморожены в пресной воде. Бели образцы бетона в растворе разрушились, то растворенные вещества признаются криогенноопасныыи. Если образцы сохранили свою форму, то их испытывают на сжатие по методике ГОСТ 10180-74. По полученным данным рассчитывают коэффициент криогеноопасноотж;

ftтр

ft оке

R_cmp - предел прочности при сжатии как среднеарифметическое значение из испытания трех образцов, выдержанных в растворе испытуемых солей, кгс/см;

Rome “ ^то выдержанных в пресной воде.

При К< 0,85 растворенные вещества признают криогенноопасными.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕР ПО ПОВЫШЕНИЮ КРИОГЕННОЙ солестойкости

4.1.    Изготовляют 9 образцов-кубов из бетона в соответст -вии с п.3.7 настоящего Руководства.

Три образца подвергают проверяемому виду защиты, а шесть образцов оставляют без защиты.

Защита может осуществляться путем оклеечной или окрасочной гидроизоляции, пропиткой водостойкими материалами, введением в состав бетона веществ, кальматирующих поры, объемной гидрофобизацией и т.п.

4.2,    Приготовляют раствор поваренной соли из расчета 50 г hfaCl на I л воды. Три защищенных и три незащищенных образца

7

устанавливаю! в емкость и заливают раствором соли с таким расчетом, чтобы верх образцов выступал на 1,5-2 см*

Расход раствора должен быть не менее 1,5 л на I л бетона* Три образца хранят в нормальных условиях до конца эксперимента* 4*3* Ёмкости с образцами устанавливают в холодильник , замораживают при температуре -15°С и выдерживают при этой температуре I мес* Допускается колебание температуры в пределах от -12 до -20°С.

4.4. Образцы оттаивают, осматривают и сравнивают с эта -лонными образцами, не подвергшимися замораживанию.

Защита признается достаточно эффективной, если потеря прочности образцов с защитой по сравнению с эталонными образцами, не подвергавшимися замораживанию, не превышает 15%

(ГОСТ 10060-76).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Классификация годных растворов некоторых веществ по криогенной опасности

[Количество [Темпера-[молекул во-[тура за-;ды в крис мерза-

9