Описание свойства морозостойкости бетона

Конструкции из бетона подвергаются коррозии. Одна из причин разрушений – воздействие отрицательных температур. Проектирование, инженерные расчеты позволяют выбрать материал с оптимальными характеристиками. Морозостойкость – свойство сохранять прочность и целостность после многочисленных падений температуры окружающей среды ниже 0°C.

Морозостойкость ЦПС

Оглавление:

  1. Характеристики бетона
  2. Определение морозостойкости
  3. Марки и классы
  4. Способы улучшения технических параметров
  5. Строительные работы зимой

Причины и следствие промерзания материала

Бетон получают формованием смеси, состоящей из компонентов:

  • Заполнитель (песок, щебень, керамзит) – служит каркасом камневидного тела.
  • Вяжущее (цемент, гипс, известь и другие) – взаимодействуя с водой, образует массу для прочного склеивания частиц заполнителя.
  • Добавки – химические составы, улучшающие характеристики. Позволяют создавать конструкции при отрицательных температурах.

Твердение протекает с образованием в теле:

  • Капиллярных пор – результат испарения воды, не вступившей в реакцию с вяжущим компонентом
  • Макро- и микротрещин – последствия усадки при перепадах температуры.
  • Воздушных пор – образуются остатками воздуха после уплотнения раствора механическим или ручным методом.

Эксплуатация во влажной среде способствует проникновению жидкости в тело. При отрицательных температурах вода переходит в твердое состояние, увеличиваясь в объеме. Это означает, что произойдет деформация стенок капиллярных пор и микротрещин и разрушение конструкции. Морозостойкость напрямую зависит от водонепроницаемости. Оба показателя обязательны для лабораторного определения марки с целью ограничения условий применения в строительстве.

Бетон с добавками

Определение морозостойкости бетона

Визуально определить характеристики смеси и качество застывшего материала невозможно. Марку гарантирует изготовитель, указывая показатели в сопроводительной документации. Морозостойкость определяется лабораторным путем, согласно ГОСТ 10060-2012:

1. Из одной пробы бетона выполняют 6 образцов без внешних дефектов, одного размера: 10х10х10 см или 15х15х15. Время твердения – не менее 672 часов (28 дней).

2. Способ проведения испытаний зависит от сферы применения и срочности получения результата:

  • Базовые методы ‒ погружение образцов на 96 часов в воду или 5-процентный раствор хлорида натрия (поваренная соль). Замораживание на воздухе при температуре -18°C 150-210 минут. Оттаивание в емкости при 20°C – в течение 2-3,5 часа.
  • Ускоренные – создают более жесткие условия для образцов. Изменяют режим замораживания и оттаивание в соляном растворе.

Количество тестов должно соответствовать заявленной марочной морозостойкости (F). Определение числа циклов для экспериментального состава проводят до изменений, указанных в п.4.

3. Образцы проверяют на наличие трещин и отслоений, взвешивают. Уменьшение массы не должно быть больше 2 %. Превышение означает окончание лабораторных работ.

Минимальные проектные марки бетонного раствора

4. Испытания образцов на сжатие. Снижение прочности – не более 25 %.

Марка по морозостойкости определяется максимальным количеством циклов «заморозка-оттаивание» без изменения геометрии и отсутствия деформации, показатель включают в маркировку.

Марки и классы бетона по морозостойкости

Технологи варьируют количество и компоненты, чтобы получить материал с требуемыми свойствами, соответствующими условиям эксплуатации не менее 50 лет.

Классификация бетона указывается в маркировке, условном определении качества. Морозостойкость обозначается как числовое значение (количество циклов заморозки) после буквы «F». Пример: БСГ В30 П3 F200 W8. Расшифровка:

  • Бетонная смесь готовая (БСГ).
  • Гарантированная прочность на сжатие – 30 МПа (В30).
  • Удобоукладываемость подвижного бетона (П3).
  • Морозостойкость – 200 циклов (F200).
  • Водонепроницаемость при давлении 8МПа (W8).

Марки бетона для фундамента

Таблица классификации морозостойкости:

Количество циклов
Низкая F ≤ 50
Средняя 50 < F ≤ 300
Высокая 300 < F

Выбор марки осуществляют в соответствии с классом среды эксплуатации конструкции при воздействии переменных отрицательных, положительных температур по таблице:

Класс Соли и антиобледенители в составе Водонасыщение Пример Класс прочности на сжатие Морозостойкость (F)
ХF1 Умеренное Вертикальные внешние элементы 25-30 25-100
ХF2 + 150-300
ХF3 Сильное Горизонтальные, дорожные бетонные поверхности, резервуары для воды 400-600
ХF4 + Покрытия дорог, мостов, лестниц 30-37 800-1000

Гидратация цементной смеси

Методы увеличения морозостойкости

Способы исключения деформации конструкции под действием отрицательных температур:

  • Выбор состава с оптимальным соотношением воды и цемента (В/Ц), исключающим активное испарение жидкости. Расчет количества компонентов раствора проводить с учетом влажности заполнителя.
  • Выбор марки для фундамента сооружений с учетом наличия грунтовых вод.
  • Снижение показателя В/Ц введением пластифицирующих добавок.
  • Использование заполнителей без химических, пылевых включений.
  • Регулирование водоотделения в готовых растворах, ограничивая подвижность смеси.
  • Применение воздухововлекающих добавок – увеличивает количество воздушных пор. Вода, проникшая в тело, при замерзании распределяется в пустотах. Снижается давление на стенки микротрещин и капиллярных пор.
  • Выполнение качественного уплотнения вибрированием или центрифугированием перед началом бетонирования.
  • Использование полимерных пропиток и дышащих красок с целью предотвращения проникновения воды.
  • Соблюдение режимов.

Прогрев бетона

Бетонирование в зимнее время

Оптимальный температурный диапазон – 15-20 °C. Учитывая, что строительство невозможно остановить в зимнее время, были разработаны рекомендации для суровых климатических условий:

1. Использование цементов высокой активности. Чем меньше зерно вяжущего, тем быстрее происходят процессы твердения.

2. Включение в состав противоморозных добавок, соответствующих температурному режиму, позволяющих не изменять технологию укладки:

      • Нитрит натрия – обозначается НН.
      • Нитрат кальция с мочевиной (НКМ).
      • Сочетания вышеуказанных добавок.
      • Нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК).

3. Выполнение бетонных работ после очистки от снега и наледи.

4. Утепление или поддержание температуры в период твердения:

      • Электроподогрев с помощью электродов.
      • Создание «термоса» ‒ укрывание опалубки матами, гидроизоляционными материалами.
      • Подогрев смеси перед укладкой.
      • Комплекс рассмотренных методов.

5. Снятие опалубки при условии достижения прочности не менее 80 %.

Автор:
Валентин Токарев
Share