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.
- Характеристики бетона
- Определение морозостойкости
- Марки и классы
- Способы улучшения технических параметров
- 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.
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.
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).
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 |
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.
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 %.
