Морозостойкость

Морозостойкость – способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без разрушения и без значительного снижения прочности.

При отрицательной температуре происходит кристаллизация воды с увеличением объема более чем на 9%. Невозможность отвода воды в свободные объемы пор приводит к избыточному внутреннему давлению на стенки пор и, как следствие, к возникновению растягивающих напряжений. Иными словами, основным разрушающим фактором является расширяющаяся при застывании вода, проникающая в макропоры бетона, а основным фактором устойчивости к разрушению при замораживании является структура порового пространства.

Снижение прочности бетона наблюдается лишь при водонасыщении бетона выше определенной величины – критического водонасыщения. Критическое водонасыщение — водонасыщение объема пор бетона, свыше которого обнаруживается относительное снижение его прочности в замороженном состоянии.

Единица измерения

Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F. Марка бетона по морозостойкости F означает максимальное число циклов замораживания и оттаивания, которое может выдержать данный вид бетона без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона, кроме того, без потери массы более 5%. ГОСТ 10060.0-95 устанавливает 11 марок бетона по морозостойкости – от F50 до F1000.

Причины изменения морозостойкости

Установлено, что на морозостойкость бетона влияет более 190 факторов.Это делает нереальным точный расчет, поэтому марка бетонапо морозостойкости представляет ориентировочную количественную оценку.

В частности,морозостойкость бетона зависит от:

  • прочности на растяжение (с повышением прочности бетона на растяжение морозостойкость увеличивается);
  • характера пористости (морозостойкость повышается с уменьшением количества макропор и увеличением количества микропор в структуре бетона);
  • водоцементного соотношения (с понижением В/Ц морозостойкость увеличивается);
  • минерального и вещественного состава цементов;
  • условий твердения бетона.

Так, повысить морозостойкость бетона можно изменением характера пористости. Самым распространенным способом изменения характера пористости бетона является применение воздухововлекающих добавок. С введением в бетонную смесь этих добавок создается 4-6% очень мелких резервных пор, не заполняемых водой при обычном насыщении, но заполняемых под давлением замерзающей воды. Однако, более эффективным порообразователем является полимерное фиброволокно.

Измерение морозостойкости.

Морозостойкость бетона определяют в соответствии с ГОСТ 10060.0 следующими методами:

  • базовый (ГОСТ 10060.1 );
  • ускоренный при многократном замораживании и оттаивании (ГОСТ10060.2);
  • ускоренные при однократном замораживании – дилатометрический (ГОСТ 10060.3) и структурно-механический (ГОСТ 10060.4);
  • ультразвуковой (ГОСТ 26134).

Так, по ГОСТ 10060.1 «Бетоны. Базовый метод определения морозостойкости» испытаниям подвергаются бетонные образцы в форме куба с ребром 100-200 мм. Для контрольных образцов бетона определяют прочность на сжатие, а основные образцы бетона перед испытанием насыщают водой по установленному режиму в течение 4-х суток. Насыщенные водой основные образцы помещают в морозильную камеру, где образцы подвергаются попеременному замораживанию при минус (18±2)°С в течение 2,5-5,5 часов и оттаиванию при (18±2)°С в течение 2,0-5,0 часов. Число циклов испытания основных образцов бетона в течение одних суток должно быть не менее одного. Марку бетона по морозостойкости принимают за соответствующую требуемой, если после определенного числа циклов переменного замораживания и оттаивания значение прочности на сжатие основных образцов для данной марки уменьшилось не более чем на 5 % по сравнению с прочностью на сжатие контрольных образцов.

Таким образом, при выполнении двух циклов испытанийв сутки по базовому методу для подтверждения марки морозостойкости F300 требуется свыше 5 месяцев.