Морозостойкость бетона: оцениваем поведение материала при низких температурах

Улучшаем стойкость бетона к заморозкам

Морозостойкость бетона – это важный показатель материала для строительства фундаментов и любых конструкций, подвергаемых сезонному замораживанию/оттаиванию. Значение определяется лабораторными испытаниями образца раствора. Особенно важно учитывать параметр морозостойкости в регионах, где зима длится большую часть года.

Методы определения

Морозостойкость бетона – это количество циклов замораживания и оттаивания бетонного образца в насыщенном водой состоянии без потери прочности не более 5%. Чем выше значение, тем больший срок службы конструкции в первозданном виде с заданными характеристиками.

Методы определения стойкости бетона к морозам описаны в межгосударственном стандарте ГОСТ 10060-2012. Согласно документу образцы для основного и дорожного строительства осуществляют с использованием разных насыщающих сред:

• F₁ – насыщенный водой образец (основной);
• F₂ – насыщенный 5%-ым водным раствором хлорида натрия (дорожные и аэродромные камни).

Определение морозостойкости бетона проводят только при достижении кубиками проектной прочности, то есть чрез 28 дней. Образцы 100×100×100 или 150×150×150 мм охлаждают до отрицательных температур обычным или ускоренным способом, затем размораживают. Проверку прочности осуществляют после каждого пройденного цикла.

По результатам исследования бетону присваивается марка по морозостойкости F. Индекс за ней означает полное количество циклов до потери камнем прочности не более 5%.

Применение бетона в зависимости от марки

Морозоустойчивость определяется составом бетонного раствора, который может изменяться в зависимости от эксплуатационных потребностей. Чтобы создать конструкцию достаточного качества и не переплачивать за добавки в бетон, материал подбирают в соответствии с областью применения. Кроме того, показатели прочности и морозостойкости взаимосвязаны друг с другом*:

Между показателями прочности и морозостойкости есть связь: чем плотнее структура камня, тем выше оба показателя, а также водонепроницаемость готового бетона.

Потребность в изготовлении морозостойкого бетонного раствора также может возникнуть при зимнем ведении работ.

Повышение морозостойкости бетона

Для разных целей используют бетоны с определенными характеристиками прочности. Например, для возведения фундамента под частный дом в большинстве случаев принимают бетон М300-М400. Ему соответствует показатель морозостойкости F200-F350. Однако, в случае работы с насыщенными водой грунтами существует риск нарушения гидроизоляции и насыщения конструкции влагой.

Чтобы минимизировать риски, показатель морозостойкости искусственно повышают разными способами, что оказывает влияние и на прочность конструкции, и на ее водонепроницаемость. Сделать это можно несколькими способами.

Работа со структурой

Первый способ получить морозостойкий бетон – уплотнить его структуру. Как этого достичь:

• Если заморозить конструкцию на четвертой неделе полного отвердевания, количество пор в камне уменьшится за счет изгнания воздушных пузырьков;
• Тщательная трамбовка раствора при укладке уплотняет рабочую массу и избавляет ее от воздуха;
• Уменьшение количества воды при затворении раствора позволяет увеличить морозостойкость бетона. Достичь эффекта без ущерба помогут чистые заполнители без загрязнений и пыли.

Соблюдение технологии приготовления раствора и его укладки неизбежно приводит к его уплотнению – в тяжелом бетоне не должно быть пор и воздушных пузырьков. Приведенными способами можно получить сопоставимую, но максимальную устойчивость к замораживанию и оттаиванию для заданной группы материала.

Гидроизоляция

Повысить морозостойкость бетона посредством гидроизоляции не получится. Но устойчивость к температурным перепадам значительно вырастет за счет ограждения конструкции от воды – в сухом состоянии камень переносит мороз гораздо легче и практически без последствий.

Именно вода является основным разрушителем бетона при замораживании – превращаясь в лед, она ломает структуру бетона изнутри. Если удалить источник влаги, разрушать конструкции будет нечему.

Существует несколько способов гидроизоляции:

• Рулонная – самая простая и доступная. Полотна на основе битумного вяжущего настилают на горизонтальные и вертикальные конструкции, швы между ними тщательно прорабатываются мастикой или горелкой.
• Проникающая – это способ укрепления поверхности бетонной конструкции и ее уплотнения. Соответственно, вода не может проникать в структуру.
• Обмазочная гидроизоляция эффективна в сочетании с рулонной, поскольку не отличается долговечностью как самостоятельная защита.

Присадки

Марка бетона по морозостойкости может быть существенно увеличена пластифицирующими добавками. Они имеют разное назначение:

• Специальные для повышения морозоустойчивости. Основной принцип действия – изменение размера пор до мельчайших.
• Комплексные применяют для улучшения нескольких качеств материала – плотности, водонепроницаемости и устойчивости к температурным перепадам.
• Гидрофобизаторы препятствуют проникновению воды в структуру камня и исключают риск ее отрицательного воздействия.

Класс бетона по морозостойкости помогут повысить такие присадки:

• Нитрат кальция и нитрат натрия – ускорители твердения, за счет чего структура быстро уплотняется;
• Мочевина замедляет твердение, а значит, оставляет время для выхода воздушных пузырьков;
• С3 – универсальный суперпластификатор комплексного действия;
• Лигносульфаты – комплексные добавки, улучшающие плотность, прочность и морозостойкость.

Укладка бетона зимой

Как повысить морозостойкость бетонного раствора при зимних работах? В таком случае используют только присадки, повышающие прочность, а также ускоряющие твердение с выделением тепла. Именно зимой важно не дать воде кристаллизоваться и расширяться еще на этапе укладки раствора в опалубку.

Кроме присадок необходимо использовать утеплители – важно не дать бетону резко остыть и расслоиться. Обычно только что смонтированные конструкции обогревают пушками или электрическими панелями до набора ими первоначальной прочности.

Характеристика бетона по морозостойкости

Такая характеристика стройматериала, как морозостойкость бетона, определяет его способность выдерживать при насыщении влагой циклы замораживания и оттаивания, не потеряв при этом прочности. Вода при минусовых значениях увеличивается в объеме и не дает свободный выход ее в поры, что приводит к избыточному давлению в бетонных слоях. Устойчивость к экстремальным метеорологическим показателям проявляется в структуре пор, что подразделяют на морозостойкие марки для выбора состава, соответствующего эксплуатационным условиям.

1. Виды морозостойкости материала
2. Определение свойства
3. Методы повышения морозостойкости
4. Добавки в раствор
5. Увеличение возраста бетонной поверхности
6. Уменьшение количества воды
7. Снижение пористости
8. Гидроизоляция верхнего слоя
9. Заключительное слово

Виды морозостойкости материала

Этот показатель определяется коэффициентом F. Марки бетона по морозостойкости согласно ГОСТа 10060.0—95 разделены на 11 подвидов, которые изменяются в пределах от F25 и до F1000 и зависят от вида конструкции. Чем меньше макропор в слое, тем больше его морозоустойчивость. Плотность бетонной поверхности увеличивается в таких случаях:

Для каждой марки материала этот показатель будет другим.

• Снижают показатели соотношения воды и цемента и вводят в смесь пластификаторы непосредственно для снижения расхода водной составляющей.
• Раствор готовят исключительно из чистых и сухих заполнителей (песок, щебень).
• Правильно подобран режим и температура твердения готовой смеси.
• Используют виброуплотнение.
• Замораживание происходит после достижения бетона его окончательной прочности.

Определение свойства

В официальных нормативных документах, описывающих свойство материала выдерживать перепады температур, его определяют количеством переходов за 1 цикл через нулевую отметку, после которого начинается значительное снижение всех эксплуатационных характеристик. Для определения морозостойкости извлеченный образец бетона в форме кубика 10 на 20 см в машине заморозки подвергают многократным циклам при разных режимах (от +18 °C до -18 на протяжении 3 часов). После окончания проводят лабораторный анализ на прочность. Если показатели остались в пределах допустимого, значит такой бетон можно использовать в агрессивных средах. Испытание бетона на морозостойкость проводят согласно ГОСТа 10060.1—95 с подпунктами 1, 2, 3 и 4. Исходя из этого присваивают маркировку: F100 — выдержит 100 циклов, F150 соответственно цифровому значению после коэффициента.

Бетон F300 рекомендовано применять в строительстве, в средней полосе с возможными частыми перепадами минусовых и плюсовых температур.

Методы повышения морозостойкости

Чтобы изменить параметры материала, вводят воздухововлекающие добавки в бетонное тесто для пористости. Это делают для того, чтобы обеспечить до 6% дополнительных пор, которые не станут заполняться водой при насыщении, а только при контакте с холодом и жидкостью. Такой метод с применением гидрофобных добавок бывает нескольких видов: ГКН-10, ГКН-11. Важное значение имеет класс цемента с минеральными добавками (глиноземистый или портландцемент). Чтобы повысить показатели прочности также применяют мероприятия, направленные на растяжение материала.

Добавки в раствор

Морозостойкость бетона повышают, добавляя в бетонную смесь ПАВ с воздуховолечением и газообразованием. Первые создают шарообразные поры. Влага под отрицательным давлением попадает в эти воздуховоды, в которых кристаллики льда при увеличении не нарушают целостность бетона. Газообразующие добавки увеличивают скорость твердения, делая состав максимально плотным. А также они способны понижать температуру замерзания жидкости до -10 °С (NaNO2, NH3). Их использование позволяет добиться прохождения процесса таким образом, как и при плюсовых показателях температур. Широко известны добавки от фирм-производителей «Гидротэкс-ПМД» и «Конкорд ОСТ».

С помощью такого компонента материал будет затвердевать с такой же скоростью, как и в теплое время года.

Увеличение возраста бетонной поверхности

Отсроченное на долгий срок замораживание влияет как на сужение количества пор, так и на его водонепроницаемость В, которая также оказывает большое влияние на прочность. Например, в отличие от материалов более легких марок, бетон В25 имеет повышенное содержание цементного вяжущего, что и обусловливает его способность сопротивляться разрушению.

Уменьшение количества воды

Морозостойкость бетона, который является гидрофильным капиллярно-пористым телом, характеризуется связями влаги от количества частиц. Используя чистые добавки, снижают потребность в водной составляющей без нарушения его свойств. Характеристики бетона W12 показывают, что он является наиболее водоупорным за счет выдерживания давления воды 164 кгc/cм. Широко применяют и W4, W6, W8 из-за его повышенной водонепроницаемости. В основном обычные бетоны имеют марку по водонепроницаемости ниже 2.

Снижение пористости

Специальные добавки для бетонных смесей изменяют характеристику теста. Чтобы добиться снижения макропористости и получить морозостойкий бетон, нужно расстояние прослоек пузырьков воздуха между рядом лежащими порами держать в пределах не более 0,025 см. Значит, вовлекать можно 4,6% газа к цементному составу для сохранения физико-химических свойств получаемого стройпродукта.

Гидроизоляция верхнего слоя

Для повышения свойств морозостойкости защищают поверхность от попадания излишней влаги. В результате чего, в порах образуются кристаллические структуры. Они не дают проникнуть жидкости внутрь. Если же постройка круглый год подвержена воздействию снега, дождей, тогда рекомендуют применять поверх слоя бетона пропитки полимерами или краску, которые создают пленку на поверхности.

Заключительное слово

Разновидность цементных составов при выборе велика. Бетон В15 — популярный тип материала, применяемый во всех видах строительства благодаря характеристикам. Известно, что вода может делать бетонное основание хрупким, а это несомненно отобразится на устойчивости к неблагоприятным атмосферным явлениям. Правильный же выбор гидроизоляции и добавок, а также переход на использование высокого класса цемента обеспечит многолетнюю эксплуатацию конструкции без разрушения.

Морозостойкий бетон: каким он бывает, как его делают и проверяют

В холодное время года стройматериалы с пористой структурой, в том числе бетон, подвергаются повышенным нагрузкам. Под воздействием отрицательных температур бетонный монолит пропитывается водой, которая проникает в поры и, становясь льдом, расширяется при замерзании. Длительное пребывание бетонных изделий на морозе, повторное оттаивание и замерзание существенно снижают эксплуатационные характеристики материала. Поэтому одним из ключевых технических характеристик бетона является класс его морозостойкости.

Морозостойкость — показатель, характеризующий способность бетона противостоять многократному замораживанию и размораживанию без потери прочности.

Эксперт о морозостойкости бетона

Классы морозостойкости бетона и сферы его применения

Класс (в просторечии марка) бетона по морозостойкости имеет буквенно-числовое обозначение. ГОСТ выделяет следующие классы морозоустойчивости по областям эксплуатации.

• Низкий (ниже F50). Под воздействием отрицательной температуры такой материал трескается и рассыпается. Возможности его применения значительно ограничены. В России этот бетон практически не используется.
• Умеренный (F50 – F100). Самая популярная марка бетона по морозостойкости. Изделия и фундаменты из него эксплуатируются во всех климатических зонах России, где четко выделяются четыре сезона.
• Повышенный (F150 – F300). Выдерживает экстремальные температурные перепады, полностью сохраняя первоначальные эксплуатационные характеристики. Находит применение в районах с вечной мерзлотой, в Сибири и на Крайнем Севере.
• Высокий (F300 – F500). Используется в особых случаях. Например, в зонах периодическими колебаниями уровня воды и многослойным промерзанием грунтов.
• Сверхвысокий (выше F500). Находит штучное, сугубо индивидуальное применение в ответственных конструкциях, возводимых на очень длительный срок.

Как определяется морозостойкость бетона?

Ключевой критерий при определении морозоустойчивости бетона — установление максимального количества циклов заморозки-разморозки, при которых сохраняются первоначальные характеристики материала, а растрескивания и шелушения не определяются.

Лабораторные испытания материала имеют своей целью подробно продемонстрировать его поведение в естественных условиях эксплуатации. Результаты испытаний подтверждают либо не подтверждают реакцию материала на влияние внешних факторов. Условия испытаний на морозостойкость бетона подробно расписаны в ГОСТ 10060-95.

Морозостойкость бетона — способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании.

Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F.

Марка бетона по морозостойкости F — установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах.

Цикл испытания — совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.

Основные образцы — образцы, предназначенные для замораживания и оттаивания (испытания).

Контрольные образцы — образцы, предназначенные для определения прочности бетона на сжатие перед началом испытания основных образцов.

Лабораторные и альтернативные способы определения морозостойкости бетона

Для лабораторного исследования берутся основные (подверженные многократному замораживанию – размораживанию) и контрольные (новые, абсолютной прочности) образцы бетонного монолита.

Контрольные образцы бетона перед испытанием на прочность, а основные образцы перед замораживанием насыщают водой/раствором соли температурой (18±2) °С.

Для насыщения образцы погружают в жидкость на 1/3 их высоты на 24 ч, затем уровень жидкости повышают до 2/3 высоты образца и выдерживают в таком состоянии еще 24 ч, после чего образцы полностью погружают в жидкость на 48 ч таким образом, чтобы уровень жидкости был выше верхней грани образцов не менее чем на 20 мм.

Образцы помещают в морозильную камеру. После этого образцы размораживаются, и оценивается их состояние.

Существуют способы определения морозостойкости бетона подручными средствами. Для оценки показателя исследуются:

• Внешний вид материала. Крупная зернистая структура, наличие трещин, пятнистости, шелушащихся и расслаивающихся зон — все это свидетельствует о низкой морозоустойчивости бетона.
• Уровень водопоглощения. Когда показатель находится в диапазоне 5 — 6%, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.

Еще один экспресс-метод определения морозоустойчивости реализуется по следующей схеме. Образцы исследуемого монолита погружаются в серно-кислый натрий и выдерживаются в нем в течение 24 часов. По истечении этого времени они подвергаются четырехчасовой сушке при 100 ºС. Цикл вымачивания и высушивания пятикратно повторяется аналогичным образом. По завершении эксперимента материал исследуют на предмет наличия трещин, сколов и других поверхностных дефектов.

Как повысить морозостойкость бетона?

Известно несколько способом повышения морозостойкости бетона. В их основе лежит то, что устойчивость материала к воздействию низких температур определяется количеством и величиной пор, а также исходным качеством и составом цементной основы.

• Уменьшение макропористости. Самый простой и доступный способ повышения уровня морозоустойчивости. Использование спецдобавок и создание особых условий для быстрого отвердевания цементного раствора минимизирует потребность продукта в воде. Результатом этого становится уменьшение пористости.
• Уменьшение количества воды в исходном растворе. Чтобы уменьшить потребность начального раствора в воде, в него добавляются специальные заполнители.
• Поздняя заморозка. Если заморозить бетон в позднем возрасте, это сократит его пористость.
• Гидроизоляция. С помощью специальной обмазки, окраски или пропитки на поверхности монолита создается защитная пленка, препятствующая проникновению в него атмосферной влаги.

Как заливают бетон в мороз

Бетон применяется в холодное время года, если строительные работы запоздали или идут на территории с высокой насыщенностью грунта влагой. Чтобы заливка бетонной смеси была успешной, стройплощадку предварительно прогревают тепловой пушкой или термоэлектрическими матами. Последние выполняют сразу две функции — гидроизоляции и обогрева.

Чтобы обогреть площадку можно применить и стандартную термоизоляцию. Самый простой вариант — использовать двухстороннюю пленку, которая растягивается в 2-3 см от основания. На пленку накладывают изоляцию и устанавливаются теплогенератор. На отвердевание бетона зимой обычно уходит не менее 4 дней.

Добавление в раствор прогретых инертных материалов и противоморозных добавок при зимних работах обязательно. Оно позволяет уменьшить размер больших пор (изменить структуру за счет увеличения числа микропор) и максимально удалить воду из раствора.

Подробный рассказ о том, как заливается бетон в холодное время года

Вывод

Морозостойкость — одно из важнейших свойств бетона как основного строительного материала, характеризующее его способность долговременно противостоять колебаниям температур от сезона к сезону. В условиях умеренного, а тем более арктического климата, когда годовая температурная амплитуда достигает 80 и более градусов, использование морозостойкого бетона не имеет альтернативы. Однако универсальной марки бетона, подходящей для всех случаев, не существует. Морозостойкий бетон покупается индивидуально для каждого объекта с учетом его назначения и местных условий.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона — это способность материала выдерживать повторное замораживание и оттаивание, сохраняя при этом свои физико-механические свойства. Этой характеристикой должны обладать смеси, предназначенные для возведения фундамента, укрепления массивных конструкций и строительства гидротехнических сооружений. Невысокое значение морозостойкости приводит к понижению несущих способностей и повышению износа поверхности.

Методы расчета морозостойкости

Определение морозостойкости бетона закреплено в ГОСТ 10060.0-95. В этом техническом документе описано 4 метода расчета показателя. Они предполагают испытание материала путем многократного замораживания или оттаивания в воде или соляном растворе.

Требования распространены на все бетонные смеси, за исключением материала, предназначенного для дорожного покрытия или обустройства взлетно-посадочных полос. Не подлежат эксперименту также бетонные смеси, в которых используется воздух в качестве вяжущего элемента.

Для испытания бетона на морозостойкость подготавливаются контрольные и базовые образцы строительной смеси. Первые предназначены для расчета прочности состава на сжатие, а базовые образцы подвергаются повторному циклу замораживания и оттаивания в лабораторных условиях. Допустимая погрешность по массе составляет 0,1%.

Отобранные образцы должны достичь проектного возраста и не содержать дефектов. Для испытания: морозильная камера, стеллажи, контейнеры для насыщения материала водой.
Суть всех испытаний сводится к тому, что образцы подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию, а затем проверяются на прочность. Заморозка осуществляется при температуре -130 ºС, а оттаивание — при +180 ºС. Марка бетона соответствует заявленной, если материал не потерял свою прочность.

Лабораторные испытания бетона на морозостойкость не всегда являются достоверными. В созданных условиях материал может разрушиться, а в естественных сохранять приемлемую надежность. Разница в естественных условиях и созданных в лабораториях заключается в темпах высушивания. В первом случае на бетонную смесь оказывают значительное влияние высокие температуры в летний период, а во втором — насыщение водой. Соответственно, лабораторные образцы разрушаются быстрее.

Дополнительные способы определения показателя

Морозостойкость бетона можно определить по нескольким подручным методам. Для оценки показателя опытные строители анализируют следующие параметры:

1. Внешний вид. Крупнозерность материала, наличие трещин, бурых пятен, шелушения и расслаивания свидетельствуют о низком качестве бетонного состава, которому характерна пониженная морозостойкость.
2. Уровень водопоглощения. Если данный показатель составляет 5-6%, то это означает, что в составе есть трещины, которые снижают его устойчивость к низким температурам.
3. Высушивание материала, насыщенного влагой, на солнце. Растрескивание материала свидетельствует о низкой морозостойкости бетона.

Ускоренный метод определения показателя осуществляется по следующей схеме: отобранные образцы материала погружают на 24 часа в серно-кислый натрий, а затем высушивают в течение 4 часов при температуре 100 ºС. Затем их снова погружают в раствор и высушивают. Необходимо повторить процедуру 5 раз. По окончании манипуляций бетон осматривают на наличие трещин и других дефектов. Их отсутствие свидетельствует о высоком качестве материала.

Классификация

В редакциях ГОСТ марка материала по морозостойкости обозначается буквой F и цифрой от 25 до 1000. Цифровая шифровка обозначает количество циклов замораживания и оттаивания состава.

Класс морозостойкости материала и его сфера применения

В обычном строительстве популярен материал с морозостойкостью от F150 до F200. Бетон с повышенными показателями применяется при возведении строений на влагонасыщенном грунте или гидротехнических сооружений.

При выборе марки бетона по морозостойкости нужно учитывать климат местности и число смен оттаивания и замораживания зимой. Только прочный материал устойчив к резким температурным перепадам.

Бетон рекомендуется использовать до тех пор, пока его прочность на сжатие не уменьшиться на 5%. Марка F300 означает, что до начала потери прочности он может замерзнуть и оттаять 300 раз. Его рекомендуется использовать в средней полосе, где перепады температур — частое явление.

Как повысить морозостойкость состава

Морозостойкость бетона зависит от количества и размеров пор в структуре, состава цемента и прочности на растяжение.

Снижение пористости

Самый простой способ повышения показателя — снизить макропористость. Специальные добавки и создание особых условий затвердевания позволяют минимизировать потребность в воде, что приведет к уменьшению размеров пор в структуре.

Сокращение объема воды

Для повышения морозостойкости бетона следует уменьшить количество воды в цементном составе.

Это достигается за счет использования заполнителей с наименьшей загрязненностью и специальных добавок, понижающих потребность в воде. Раствор бетона за счет применения добавок не утрачивает свои другие эксплуатационные свойства.

Увеличение возраста

При замораживании материала в более позднем возрасте можно добиться сокращения пор.

Добавки

Для повышения устойчивости к температурным перепадам можно поменять расположение пор в структуре. Для этого в бетонный состав следует ввести добавки, которые увеличивают образование мелких пор. В них практически не попадает вода. К таким противоморозным усадкам относятся соли соляной, азотной и угольной кислот, а также их основания. Введение добавок осуществляется термосным или прогревным методами.

Морозостойкость бетона можно повысить путем введения в состав воздухововлекающих добавок (до 6% от объема). Оптимальное расстояние между соседними порами воздуха должно не превышать 0,025 см. Объем вовлечения зависит от количества цемента, воды и заполнителя. При снижении крупности заполнителя и увеличения объема цемента и воды объем вовлеченного воздуха рекомендуется повысить.

Гидроизоляция

Иногда для повышения морозостойкости бетона достаточно защитить поверхность от влаги. В этом случае лучше использовать полимерные пропитки или фасадные краски, образующие плотную пленку.

Как залить бетон в мороз

Высокопрочный строительный материал применяется в зимний период тогда, когда строительные работы запоздали или ведутся в местностях с повышенной влагонасыщенностью почвы. Для эффективной заливки бетонного состава зона строительной площадки должна прогреваться с помощью тепловой пушки или электрического тока. Во втором случае используются термоэлектрические маты, которые одновременно выполняют 2 функции — изоляцию и обогрев.

Для обогрева можно использовать обычную теплоизоляцию, например: двухстороннюю пленку на расстоянии около 2 см от фундамента. На нее накладывается изоляция и устанавливается теплогенератор. Для затвердевания состава в зимний период необходимо выдержать минимум 4 дня.

Длительное воздействие отрицательных температур, многократное оттаивание и заморозка способны снизить эксплуатационные характеристики бетона в несколько раз. С помощью противоморозных усадок и специальных добавок можно уменьшить размер пор в структуре (или увеличить количество мелких пор), минимизировать влагу в цементном растворе, что позволит повысить устойчивость состава к низким температурам.

Определение морозостойкости бетона

Климат в нашем регионе характеризуется длинной зимой, пониженными температурными показателями, осадками и сильно промерзающим грунтовым слоем. Те материалы, которые используют в ремонтно-строительной сфере, имеют нестандартные характеристики, среди которых — морозостойкость. Морозостойкость бетона – качество, которое определяется умением выдерживать агрессивные погодные условия (перепады температуры), замерзание и оттаивание смеси бетона, что влияет на такое свойство, как прочность. Морозостойкость бетона помечают буквой F, как показатель того, что бетон выдержит даже максимальные температуры.

Преимущество в таком бетоне состоит в том, что он не изменяется в своей форме со временем, не крошится, подстраивается под любые погодные условия, переносит зоны с повышенной влажностью.

Маркировка морозостойкости

Такое определение, как марка является главным показателем. Каждой марке отведены определенные цифры. По ГОСТу обозначают специальные марки бетона: f50, f100, f150, f200, f300. Их объединяют в группы, зависящие от уровня эксплуатации:

1. Низкий класс морозоустойчивости – меньше f50. Редко используемый тип раствора. При воздействии окружающей среды на бетон, он начнет трескаться, рассыпаться. То есть, закрыты широкие возможности.
2. Умеренный – от f50 до f100. Эти виды используются часто в строительной сфере, потому что это средний стандартный показатель. Если будут постоянные колебания температуры, будет обеспечено многолетнее использование такого бетона, без его разрушения.
3. Морозоустойчивость повышенного уровня – f150, f200. Выдерживает даже сильные перепады температур, может долго обладать своими характеристиками эксплуатации, которые не будут меняться.
4. Высокий – от f300 до f500. Применим для особых случаев. К примеру, места, где время от времени изменяется уровень воды, нужно обеспечить устойчивость к различным переменам. Стоит дорого.
5. Морозостойкость бетона очень высокого уровня – выше f500. Из-за очень высокого уровня морозостойкости применяется в индивидуальных случаях, когда строят на долгие века. Тут в составе применяют бетоны самых высоких марок, в которые вмешивают специальные добавки.

Когда на заводе сделали образец бетона, его погружают в водную среду либо специальный раствор. Держат там до полного поглощения воды, затем производят заморозку до температуры -18 градусов. Время от времени делают замеры, определяющие, насколько материал потерял прочность. В зависимости циклов таких замеров определяется коэффициент, а далее — маркировка.

Марка бетона по морозостойкости.

Для каждого региона и вида местности существует определенный класс. Перед началом строительных работ нужно проконсультироваться со специалистами, которые подберут оптимальный вариант. Чем больше уровень морозостойкости, тем выше стоимость на материал, ведь добавляют примеси, позволяющие изменять химический состав.

Способы определения показателя

Морозостойкость определяют благодаря испытаниям, в которых замораживают и размораживают смесь несколько раз. Метод лабораторного эксперимента предполагает следующее: чтобы провести исследование, берут базовые (неоднократный цикл замораживания и размораживания), контрольные (прочность состава) образцы раствора. Они не должны иметь дефектов. Для исследования применяют морозильную камеру, стеллажи, контейнеры, залитые водой. Заморозку производят при температуре до -130 градусов, процесс оттаивания – до 180 градусов. Можно подтвердить маркировку лишь в том случае, если не была потеряна такая характеристика, как прочность.

Такое испытание может не всегда оказаться правдивым, поскольку в искусственно созданных условиях стройматериал может рассыпаться, а в природных – быть надежным продолжительное время. Это проявляется и из-за разных темпов высушивания. Летом высокие температуры влияют на уровень просушки, происходит насыщение солнечной энергией, а в лабораторных – насыщение водой.

Существуют варианты, когда для определения морозостойкости можно провести испытание подручными методами. Чтобы оценить показатель, смотрят на такие параметры:

• Вид стройматериала. Крупнозернистая структура, трещины, пятна, шелушение, расслаивание говорят о том, что такой бетон обладает низким качеством с пониженным уровнем морозостойкости.
• Водопоглощение. Когда показатель колеблется в пределах 5-6 %, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.
• Если бетон, хорошо насыщенный влажностью, начинают сушить на солнце, и он трескается, говорят о низком показателе.

Вернуться к оглавлению

Как увеличить морозостойкость?

Существует ряд способов увеличения морозостойкости. Исследуемая характеристика напрямую зависима от того, в каком количестве и размерах находятся поры, от качества и состава цемента, от прочности:

• Первый и наиболее простой способ повышения уровня морозостойкости – это снижение макропористости. Применение добавок и условий для скорейшего затвердевания раствора снижает до минимума потребность в водном компоненте. Как результат, уменьшаются поры.
• Второй – уменьшение количества воды в цементном растворе. Следует применять заполнители, которые меньше всего загрязнены, добавки, снижающие необходимость в водной массе.
• Третий – если заморозить стройматериал в позднем возрасте, то поры уменьшаются.
• Четвертый – применение добавок. Именно они повышают образование маленьких пор, в которые вода не проникает.
• Пятый – гидроизоляция. Применение специальных красок или пропиток, благодаря которым появляется защитная пленка.

Вернуться к оглавлению

Вывод

Морозостойкостью называют свойство бетонной смеси, способное противостоять колебаниям температурного режима. Морозостойкий раствор предотвращает попадание влаги. Необходимость в нем велика, потому что конструкции находятся в зонах смены температуры, а значит, понижаются свойства обычных смесей. В строительном мире нету ни одного идеально подходящего класса бетона для всех местностей. Все подбирается индивидуально.

Существуют методы испытания морозостойкости, которые можно проводить как в специально созданных условиях, так и естественных. Переход к использованию такого морозостойкого бетона обеспечит долговечность и прочность построек, которым не страшны смены погодных условий.

Морозостойкости бетона в зависимости от его класса и марки

Показатель морозостойкости бетона актуален для России. Разрушение монолитных конструкций случается в результате многократно повторяющихся циклов перехода капиллярной воды в лёд и обратной оттайки. Задача строителей — минимизировать негативные последствия низкотемпературного климата посредством внесения поправок в технологический регламент и специальных добавок в состав смеси. Есть зависимость между классом, маркой бетона и морозостойкостью.

Разрушение бетона от замораживания

Механизм эрозии под влиянием заморозки и оттаивания воды, содержащейся в порах, разрушает дороги, мосты, гидротехнические сооружения, если морозоустойчивость бетона недостаточно высока. Объяснение обычное: увеличение объёма твёрдой воды при фазовом переходе 9%, что вызывает разрыв материала. Причинами разложения монолита бывают разные структурные упущения, воздействуя на которые заморозка вызывает множественные формы эрозии. По ним и определяют главный источник разрушения:

Поверхностные шелушения, переходящие в расслаивание, наблюдаются в естественных условиях и во время лабораторных исследований. Связаны с движением влаги к охлаждаемой плоскости бетона.

Незаметное взрыхление монолита с увеличением его объёма, снижением прочности и упругости, ростом водопоглощения. Внешних признаков не наблюдается. Встречается у пластичных бетонов на цементах с высоким содержанием трехкальциевого алюмината (10―14%), а также в монолитах на пуццолановых вяжущих и шлакопортландцементах с добавкой кислого граншлака. Возникновение дефекта обусловлено высокой капиллярной пористостью бетона.

Чтобы разобраться, от чего зависит морозостойкость бетона, недостаточно сослаться на общую пористость. Влияние оказывает и величина водоцементного отношения, и другие факторы технологии.

Повышение прочности против холода

Если класс морозостойкости бетона необходимо повысить, это возможно сделать различными способами. Специалисты предлагают следующие варианты:

1. Уменьшить макропористость повышением густоты смеси, качественным её уплотнением при заливке. Сильное утрамбовывание снижает объём пустот.
2. Сократить количество воды в составе раствора, использовав чистые заполнители. Рекомендуемое соотношение влаги с цементом В/Ц Читайте также: Строительство гаража из газобетона своими руками

Определение морозостойкости бетона

При выявлении эксплуатационных показателей бетона, немаловажную часть составляет определение морозостойкости бетона. Да, самым важным расчётом являются прочностные характеристики бетона, но морозостойкость оказывает прямое на них влияние. Давайте разберемся, что же это за параметр. Морозостойкость – это способность материала, насыщенного водой, выдерживать определенное количество циклов заморозки и последующего оттаивания. К формату проведения лабораторных испытаний мы подойдем чуть позже, а пока разберемся, как же это происходит в реальной жизни.

Так или иначе – поверхность бетонной конструкции сорбирует на себе воду. Вода проникает в поры бетона, ведь бетон считается капиллярно-пористым материалом, и распространяется в его толще. При наступлении холодов вода в порах замерзает, после при обратном преодолении «нулевой» отметки, оттаивает. При этом цикле происходит разрушение бетона, точнее должно происходить за счет расширения молекул воды в замороженном состоянии, также мы должны учитывать состоящие в природной воде солевые отложения. Но разрушения бетона не происходит – его структура препятствует разрушению, но строго до определенного момента. Определить этот срок, который есть количество циклов заморозки и оттаивания – основная задача при определении морозостойкости бетона и фиксировании этого показателя. В дальнейшем, эти знания помогут нам вовремя провести упрочняющие мероприятия и справиться с разрушением здания.

Приборы для исследования морозостойкости бетона

Существует 2 основных типа приборов с противоположными действиями – это камера заморозки и камера оттаивания. Также имеются специальные камеры для того, чтобы образец затвердевал в нормальных условиях. При этом строительными компаниями все чаще используются камеры с возможностью хранения во влажной среде и для нормального твердения, а также для оттаивания. Универсальность камер заключает в себе возможность использования всех 3-х функций. Это и послужило причиной их популярности. А определенные виды камер могут включать в себя все виды работ для полного цикла. Обычно они автоматические и позволяют не только отследить весь процесс, но и поставить на производство определенное количество циклов. В такие камеры могут одновременно поместиться по 6 образцов с ребром в 10 сантиметров.

Если мы решаем сами провести эксперимент, сами закупить камеру и в точности выполнить все процедуры – ведь это должно существенно экономить наши средства за счет собственной «мини-лаборатории», которая пригодится на всех объектах строительства – мы ошибаемся. Как минимум – для того, чтобы научиться в точности воспроизводить эксперимент нам необходима практика.

Далее, нашу «мини-лабораторию» нужно аккредитовать, получить необходимые документы и разрешения. Также оборудование должно иметь сертификат соответствия требованиям эксперимента. Без этого любое заключение, выданное лабораторией недействительно и его нельзя приложить к общему пакету документов. Это может привести к тому, что вы не будете готовы к определенному времени произвести упрочняющие мероприятия. Также вы столкнетесь с проблемой проверок на соответствие и, как мы не раз рассказывали в других статьях, в случае полного или частичного обрушения бетонной конструкции по техногенным или природным причинам, проверяется вся документация здания, вплоть до мельчайших деталей. Любое несоответствие нормативам приемки бетонной конструкции чревато судебными разбирательствами и последующим недопущением до строительных работ. Чтобы обезопасить себя от подобных последствий мы рекомендуем вам обращаться в лицензированные строительные лаборатории, так вы избежите ненужных затрат в виде покупки морозильных камер, а также сможете обезопасить себя от последствий.

Методы определения морозостойкости бетона

Различают два способа проведения испытания бетона на морозостойкость – простой и ускоренный. Основное различие, помимо скорости проведения испытания, в среде насыщения, заморозки и оттаивания. Давайте для наглядности распишем каждый способ:

Первый базовый метод. Бетон насыщается в обычной воде без минеральных примесей. Воду рекомендуется очистить от всяких добавок. Заморозка происходит при -20 градусов по Цельсию. Оттаивание происходит в воде, температура которой составляет +20 градусов по Цельсию. Первый базовый метод не рассчитан на исследование всех типов бетона, кроме тех, которые применяются при строительстве автодорог и аэропортов. Не входят сюда и бетоны, которые имеют постоянное взаимодействие с водой, насыщенной минералами, на всем периоде эксплуатации.

Второй базовый метод. Активной средой насыщения является 5-ти процентный раствор NaCl. По охлаждению – среда схожая с первым методом. Оттаивание происходит в том же растворе NaCl. Применяется при проверке бетона, не вошедшего в первый метод.

Второй ускоренный метод. Первый ускоренный метод не применяется в лабораториях, поэтому расписывать его не имеет смысла. Подразумевает те же условия по насыщению в 5-ти процентном растворе хлорида натрия, а заморозку и оттаивания – как и для второго базового метода. Испытывать таким образом можно любые бетонные конструкции, кроме тех, которые эксплуатируются в условиях тесного контакта с водой, насыщенной минеральными добавками а также применяемого для полотна с высокой динамической нагрузкой в постоянном режиме (дороги и аэропорты).

Третий ускоренный метод. Этот метод получил широкое распространение, если необходимо в кратчайшие сроки подвергнуть испытаниям конструкции бетонного дорожного полотна для автомобилей и аэропортов. Условия насыщения типичны – 5% NaCl. Впервые мы замораживаем бетон не в воздушной среде, а в том же растворе хлорида натрия, выбирая температуру в -50 градусов по Цельсию. Оттаивание происходит в камере с температурой в 20 градусов и ванне с содержанием 5% NaCl. Этот метод также подходит для всех видов бетона, чья плотность ниже показателя D1500.

Как мы видим – методы во многом схожи и отличаются, в основном, применением хлорида натрия при определенных условиях. Стоит обратить внимание и на процесс проведения испытания. Для этого перейдем к следующей главе.

Как проходят испытания морозостойкости бетона

Все нюансы каждого метода мы разобрали выше, так что теперь мы подробнее поговорим об общих для каждого испытания пунктах.

Изготавливаем образцы. Обычно применяются образцы с ребром 10 см (зависит от размеров камеры), изготовленные в лабораторных условиях, не имеющие повреждений, а также немаловажным условием является то, что в замесе бетона не должна участвовать вода, насыщенная минералами. Это влияет на точность в проведении эксперимента.

Образец насыщается водой согласно методу.

Получаем данные образца в насыщенном водой состоянии, после чего фиксируем полученный результат

Погружаем образец в камеру, производим замораживание образца согласно условиям, описанным для каждого метода

Меняем камеру или, если имеется возможность, продолжаем проводить испытания в той же камере, попеременно производя смену циклов оттаивания и замораживания.

Производим испытания образцов

Обрабатываем, оцифровываем и сохраняем полученные результаты

Определяем марку бетона по морозостойкости, выдаем экспертное заключение.

Очень важно менять воду примерно каждые 95-100 циклов, чтобы частички бетона, смытые водой, не оказывали влияние на результат. Для каждой марки характерно свое число циклов, к примеру, для F150 бетона потребуется провести 150 испытаний. Это реально сделать за 75 суток работы на 12-ти часовом рабочем дне. Если вы обращаетесь в лабораторию, которая работает круглосуточно – то весь процесс займет около 38-ми дней. Так что настоятельно рекомендуем выбирать строительную лабораторию с умом, потому что даже немного доплатив круглосуточной лаборатории, вы получите результат в 2 раза быстрее, не потеряв при этом достоверности данных. Если мы рассмотрим пример протокола испытания бетона на морозостойкость, то мы увидим все данные по срокам реализации испытаний.

Морозостойкость бетона

Климатические нагрузки на строительные конструкции оказывают значительные воздействия. В холодное время года отрицательные температуры в совокупности с высокой влажностью могут служить причиной для появления коррозии в материалах с пористой структурой, снижению несущей способности, приводить к полному или частичному разрушению, вследствие увеличения внутреннего давления льда. Современные бетоны используются при строительстве подавляющего большинства зданий и сооружений, имея различную степень устойчивости к морозам, которую необходимо учитывать при выборе стройматериала.

Под качественным показателем морозостойкости бетона скрывается стойкость материала к систематическим циклам оттаивания и заморозки без потери набора прочностных физико-механических характеристик. Параметр морозостойкости является одной из критически важных величин, которой нельзя пренебрегать во время расчетов независимо от особенностей той или иной климатической зоны.

Оценка показателя морозостойкости

Процесс определения значения стойкости к отрицательным температурам подразумевает выявление максимального числа этапов, при которых заморозка и оттаивание не оказывают влияние на качественные показатели материала. Технология оценки регламентируется нормами отраслевого стандарта ГОСТ 10060.0-95, который предусматривает четыре варианта для вычисления значения. Процесс испытания бетона реализуется посредством циклической заморозки, предполагая его оттаивания в соляном растворе или воде.

Методика позволяет производить оценку качества бетонных смесей всех видов, кроме тех, которые задействуются при заливке полос для взлета и посадки самолетов, применяются в качестве материала для дорожного строительства. В качестве объектов для лабораторного исследования выступают базовые, а также контрольные образцы из определенных марок бетонных смесей. Первые предназначены для заморозки с последующим оттаивание, вторые используют с целью определения прочностных характеристик материала при его сжатии. При этом образцы должны иметь одинаковую массу с максимально допустимой погрешностью 0,1%, обладать проектной прочностью. Не допускается наличие на их поверхности каких-либо дефектов. При испытаниях находят применения морозильные камеры, обеспечивающие заданный температурный режим, стеллажи, емкости для водного и соляного раствора. По прошествии ряда циклов заморозки и оттаивания базовые блоки подвергаются испытанию на предмет проверки прочностных характеристик. Чтобы ускорить процесс, заморозка материала реализуется при воздействии температуры до -130 ºС, а форсированное оттаивание при +180 ºС. Значение морозоустойчивости по своей достоверности может иметь различия между лабораторными и реальными условиями эксплуатации. Разрушенный в ходе испытаний материал в реальных условиях имеет большую прочность, которая теряется во время лабораторных работ по причине высокой интенсивности процесса форсированного оттаивания и заморозки, наличия критических значений температуры, насыщения бетона водой.

Помимо этого для определения параметра морозостойкости бетонного материала можно прибегнуть к альтернативным вариантам оценки. Для этого, как правило, стоит подвергнуть анализу следующие критерии:

• гигроскопичность стройматериала. Если поглощение воды бетоном велико и превышает 5%, это может свидетельствовать о наличии в его составе пустот или трещин, которые снижают набор механических параметров;
• внешние визуальные характеристики. Такие признаки, как пятна бурого цвета, крупнозернистая структура, шелушение и расслаивание являются индикатором пониженной стойкости материала к воздействию отрицательных температур;
• излишняя сухость материала, его склонность к появлению мелких трещин приводят к насыщению водой и снижению морозоустойчивости.

Технология ускоренной оценки степени устойчивости к морозам подразумевает использование раствора серно-кислого натрия. В состав погружаются образцовые блоки на 24 часа, после чего они подвергаются просушке под воздействием прогретого до 100 градусов по Цельсию воздуха в течение 4-х часов. Процедуру погружения и просушки реализуют в течение 5 циклов. По их истечении материал подвергается проверке на прочность под давлением. Если бетон не подвергается разрушению, то он признается соответствующим своему классу.

Классификация и применение

В соответствии с нормативами госстандартов маркировку бетонных материалов по степени морозостойкости принято обозначать литерой «F». При этом вариативность показателя может изменяться в широких пределах – от 25 до 100 циклов. В соответствии с возможностями материал разделяется по назначению и имеет различные сферы практического применения:

• марки до F50 являются низкоустойчивыми и не могут использоваться при контакте с внешней средой, в связи чем являются малоактуальными и практически не применяются в современном строительстве;
• класс с марками от F50 до F150 относится к материалам с нормальной морозоустойчивостью. Представляя собой наиболее доступный по ценовой категории бетон, эти марки являются наиболее ходовыми и распространенными. При правильном расчете и эксплуатации материал способен обеспечить долговечность конструкций и высокую надежность в течение всего срока эксплуатации;
• класс повышенной устойчивости в диапазоне марок от F150 до F300 применим в суровых климатических условиях, где на материал воздействуют значительные перепады температур;
• высокий класс морозостойкости в пределах значений F300 – F500 востребован в ситуациях, где существует вероятность присутствия высокой влажности, а также глубокого промерзания грунта;
• к материалам с предельно высоким уровнем устойчивости к промерзаниям относятся бетоны, класс которых варьируется от F500 до F1000. Сфера использования таких стройматериалов ограничена ввиду их высокой стоимости. Чаще всего необходимость их использования продиктована высоким уровнем ответственности объектов, в числе которых находятся гидросооружения, мостовые конструкции, тоннели метро и автодорог, защитные строения, промышленные здания, прочие виды сооружений, функционирующие в суровых климатических условиях.

Для определения марки готового материала используется стандартная методика. По готовности из раствора интересующей марки выполняется контрольный образец, который помещается в водный либо специализированный раствор. После насыщения влагой блок изымается и подвергается воздействию низкой температуры. При достижении отметки -18 ºС производится замер прочностных характеристик и присваивается соответствующая маркировка.

Методы увеличения морозостойкости

Показатель устойчивости к холодному климату, который выражается в числе циклов заморозки и оттаивания, непосредственно зависит от размеров и числа пор присутствующих в структуре стройматериала, а также прочностных показателей цемента использованного при изготовлении. В связи с этим существует ряд способов повысить показатель морозостойкости, прибегнув к следующим вариантам:

• снижение доли воды в бетонном растворе. В результате сокращения объема жидкости наблюдается рост устойчивости материала к замерзанию, в связи с чем актуальным является использование качественных очищенных заполнителей для бетонных смесей, а также специализированных присадок;
• сокращение числа пор. Наиболее эффективным способом для повышения показателя стойкости к морозу является снижение числа микропор. Технология современного производства включает в себя ряд мер, которые способствую формированию условий для застывания раствора с минимальной пористостью. Помимо этого для реализации задачи находят применение спецдобавки;
• повышение гидроизоляционных свойств – один их практичных способов достичь роста показателя морозостойкости. Для реализации процесса находят применение материалы для внешней обработки поверхности высохшего бетона, в числе которых специальные мастики, пропитки, фасадные краски, способные образовывать водонепроницаемый слой пленки;
• повышение возраста бетона. Если после высыхания материал был подвергнут дополнительной выдержке, это положительно сказывается на объеме пор, способствует сокращению их численности и размеров;
• изменение положения пор в пространстве. Применение добавок открывает широкие перспективы для регулирования целого ряда свойств бетонов. Использование растворов солей угольной, азотной или соляной кислот позволяет минимизировать размеры пор, в которые практически не попадает влага. Легирование примесями осуществляется по прогревной или термосной технологии. Помимо этого рост морозоустойчивости наблюдается при применении воздухововлекающих добавок. Объем примесей при этом не должен превышать 6% от общей доли материала. При использовании крупнозернистого заполнителя массовая доля примесей может быть повышена;
• изменение плотности материала за счет подбора заполнителя. Максимальной степенью морозоустойчивости отличаются бетоны с высокой плотностью, выполненные на основе природного камня в виде дробленого гранитного щебня.

Применение и заливка бетона в условии отрицательных температур

Нередко строительство планируется в холодное время года и для проведения этапа работ по заливке прочных и надежных бетонных оснований и покрытий необходимо создать специальные условия. К числу неблагоприятных факторов при этом может относиться не только морозная погода с устойчивыми отрицательными температурами, но и наличие высокой влажности, как в воздухе, так и в грунте, где предстоит заливать фундамент или производить благоустройство. Прежде всего, необходимо обеспечить заданный температурный режим и микроклимат в зоне строительства, для чего находит применение специальное оборудование тепловые пушки или электронагреватели направленного действия. Возможно использование термоэлектрических матов. При формировании фундаментов и основания для зданий и сооружений согреть раствор и не допустить его разрушения вследствие нарушения технологического процесса, можно при помощи стандартной теплоизоляции. При этом двусторонняя пленка служит для крепления теплоизоляции, к которой подается поток воздуха от теплогенератора. Чтобы обеспечить застывание бетона с затвердением и максимально возможными прочностными характеристиками, необходимо организовать прогревание материала минимум на четверо суток. В противном случае, если состав будет твердеть при условии отрицательных температур, его прочность будет снижена в 2-4 раза. Помимо этого рациональным и эффективным вариантом для использования бетонных растворов в зимнее время является использование специальных противоморозных добавок.

Выбор бетона по марке морозостойкости

Свойства морозостойких материалов выдерживать отрицательные температуры зависят не только от прочности бетона. Прежде всего, необходимым условием для повышения класса морозостойкости является предотвращение заполнения стройматериала влагой, которая после замерзания способна превращаться в лед, расширяться в объеме и вызывать механическое разрушение. При этом экономически обоснованный выбор в пользу применения конкретной марки бетона, степени его морозостойкости реализуется на основе строительных расчетов приведенных в проектной документации с применением к условиям определенной местности, климатическим условиям эксплуатации. Для каждого региона в зависимости от назначений существует собственный класс, оптимальное значение которого может определить только специалист.

Как определяется морозостойкость бетона по маркам и классам, испытание и повышение показателей

Морозостойкость бетона позволяет материалу сохранять эксплуатационные характеристики после повторного замораживания с последующим оттаиванием и не утрачивать физико-химических свойств.

Такое качество должно быть у смесей, которые применяют при возведении фундамента, укреплении тяжелых конструкций и др. Низкий показатель снижает несущие способности, ускоряет износ поверхности.

Маркировка

Определение требований морозоустойчивости бетона производится с учетом климатических условий (в Москве и Новосибирске они будут разными), глубины промерзания грунта, скорости изменения температуры окружающего воздуха.

На основании ГОСТ 10060-2012 существует 5 классов морозоустойчивости:

1. Низкий показатель (F50) подходит лишь для работ внутри теплых помещений. Раствор с таким значением применяют редко, под действием негативных факторов внешней среды на нем быстро станут появляться трещины.
2. Нормальная устойчивость (F150) подходит для сооружения зданий в местностях, где климат умеренный или теплый. Такие постройки могут служить, не разрушаясь, в течение 100 лет.
3. Повышенный показатель (от F150 до F300) предназначен для местностей с суровыми условиями климата и глубоким промерзанием грунта (Сибирь). Материал способен выдерживать резкие перепады температур, в течение длительного времени сохраняет эксплуатационные характеристики.
4. Морозостойкий бетон с показателем от F300 до F500 можно использовать в северных областях, где отмечается глубокое промерзание грунта и в местностях, где уровень воды может повышаться.
5. Смесь с показателями F500-1000 имеет высокую устойчивость, используется для сооружения наиболее ответственных объектов. Применяют высокие марки бетона, в который вводят специальные добавки.

Маркировка производится после того как образец бетона опускают в воду, выдерживают в течение некоторого времени, затем замораживают до -18°С. Периодически проводят замеры для выявления потери прочности.

С помощью маркировки облегчается выбор бетона при выполнении строительных работ.

Способы определения показателя

В соответствии с ГОСТом имеются характеристики бетона, оказывающие влияние и обеспечивающие надежность возведения конструкций в заданных условиях:

• водонепроницаемость;
• прочность;
• морозостойкость.

Существует регламент для определения показателя (ГОСТ 10060-2012) устойчивости к морозу. В технической документации представлены 4 способа, позволяющие определить этот показатель.

Испытание бетона на морозостойкость заключается в неоднократном замораживании и размораживании смеси. Для проведения исследования берут несколько образцов (базовые и контрольные).

Образцы в лабораторных условиях подвергаются многократным циклам замораживания с последующим оттаиванием. Для проведения испытаний требуются:

• камера для заморозки;
• контейнеры с водой.

После нескольких циклов нагревания (до +180°С) и заморозки (до -130°С) измеряют прочность материала. Испытание бетона на прочность считается положительным, если образец сохраняет свои качества.

Проводимые в лабораториях исследования не имеют высокой точности: иногда пробный образец разрушается, но при эксплуатации в природных условиях сохраняет необходимую прочность. В лаборатории на материал производится максимальное воздействие, это приводит к более быстрому разрушению.

Для определения морозостойкости бетона обращают внимание на внешний вид и состояние раствора:

• присутствие крупных зерен, расслаивание, появление трещин и пятен свидетельствуют о недостаточном качестве продукта, низкой морозоустойчивости;
• растрескивание под действием лучей солнца также указывает на недостаточную устойчивость к действию низких температур;
• появление расщелин подтверждает слабую морозостойкость.

Характеристика устойчивости к морозу становится наиболее важной для фундамента в почвах с высоким уровнем влаги, при строительстве мостов и прочих гидросооружений.

Повышение морозоустойчивости бетона

Учитывая, что на большинстве территорий России климат суровый, вопрос, как повысить морозостойкость бетона, является злободневным. На данный показатель влияют:

• количество и размеры пор в структуре;
• состав цемента;
• прочность на растяжение.

Зная, от чего зависит устойчивость к морозу, повысить качество можно с помощью нескольких методов:

1. Уменьшения количества влаги в смеси, использования незагрязненных наполнителей или специальных добавок.
2. Уменьшения макропористости. Это требует создания условий для быстрого затвердевания раствора и использования добавок, уменьшающих потребность в количестве влаги.
3. Применения заморозки смеси в позднем возрасте.
4. Изоляции для предотвращения воздействия негативных условий (с помощью красок и пропиток, повышающих срок эксплуатации изделий из бетона).
5. Применения химических присадок (растворы соляной, угольной, азотной кислот). Они способствуют увеличению числа мелких пор, в которые вода попасть не может.

Работа со структурой

Чтобы увеличить значение морозостойкости, можно повлиять на структуру. Для достижения эффекта пользуются несколькими способами:

1. Замораживают конструкцию после полного отвердевания на четвертой неделе. Это приводит к тому, что уменьшается количество пор в результате исчезновения пузырьков воздуха.
2. Тщательно утрамбовывают раствор в процессе укладки. Рабочая масса при этом уплотняется, избавляясь от воздуха.
3. Сокращают количество воды при замешивании раствора. Чтобы получить нужный эффект, необходимо использовать заполнители, в которых отсутствуют загрязнения и пыль.

Гидроизоляция

С целью повышения устойчивости бетона к морозу гидроизоляцию не используют. Однако защита конструкции от доступа воды повышает устойчивость материала к перепадам температур. Материал в сухом виде легче переносит сильные морозы, его эксплуатационные свойства страдают меньше.

Вода является главным разрушителем бетона в результате замораживания: превратившись в лед, она изнутри нарушает структуру. Удалив источник влаги, можно предотвратить дальнейшее разрушение конструкции.

Гидроизоляция выполняется несколькими способами:

1. Наиболее простой считается рулонная. На поверхности (вертикальные или горизонтальные) настилают полотна, произведенные на основе битума. Все швы обрабатывают горелкой или мастикой.
2. Проникающая — позволяет укрепить поверхность конструкции и уплотнить ее для предупреждения проникновения воды.
3. Обмазочную нередко используют вместе с рулонной, т. к. в качестве самостоятельного метода защиты она не является долговечной.

Присадки

Класс бетона по морозостойкости можно существенно увеличить за счет применения пластифицирующих добавок. Назначение у них разное:

1. Специальные, повышающие морозоустойчивость. Их принцип действия основан на изменении структуры пор до наименьших
2. Комплексные используют с целью улучшения сразу нескольких свойств продукта: водонепроницаемости, плотности, устойчивости к перепадам температур.
3. Для предотвращения попадания в структуру материала воды и разрушительного воздействия на конструкцию применяют гидрофобизаторы.

Для повышения класса бетона по данному показателю используют следующие присадки:

1. Ускоряющие процесс затвердевания, способствующие быстрому уплотнению структуры (нитрат натрия, нитрат кальция). Влияют на время, которое требуется раствору для схватывания. Позволяют ускорить возведение конструкций за счет снижения времени затвердевания.
2. Замедляющие отвердевание, позволяющие воздушным пузырькам выйти (мочевина).
3. Универсальные (суперпластификатор С3, состоящий из смеси солей натрия и полиметиленнафталинсульфокислот). Влияют на подвижность бетона, оказывая воздействие на водонепроницаемость и прочность. Уменьшают расход цемента.
4. Модификаторы — способны существенно повышать показатели прочности. Одновременно увеличивают устойчивость к коррозии и действию низких температур.
5. Комплексные добавки, повышающие прочность, плотность, морозостойкость (лигносульфаты). Вместе с тем оказывают влияние на несколько эксплуатационных характеристик: могут снижать расход воды, увеличивать устойчивость к коррозии и морозу, замедлять процесс затвердевания.

Присадки с наличием хлорида уменьшают устойчивость арматуры к действию коррозии, но добавки, в основе которых имеется нитрит натрия, задерживают этот процесс.