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.

Оглавление:

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	+	Умеренное	Вертикальные внешние элементы		150-300
ХF3	—	Сильное	Горизонтальные, дорожные бетонные поверхности, резервуары для воды		400-600
ХF4	+	Сильное	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 %.