Морозостійкість бетону – здатність його зберігати міцність і експлуатаційну надійність при дії поперемінного заморожування і відтавання в насиченому водою стані. Руйнування бетону у водонасиченому стані при циклічній дії додатних та від’ємних температур обумовлене комплексом фізичних корозійних процесів, які викликають деформації і механічні ушкодження виробів і конструкцій.

Морозостійкість характеризується кількістю циклів поперемінного заморожування і відтавання, які бетон витримує без зменшення своєї міцності більше ніж на 5%. Для важкого бетону встановлені наступні марки за морозостійкістю: F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000.

Відповідно до державного стандарту регламентується число циклів заморожування і відтавання як число переходів температури через 0°С.

Морозостійкість бетону визначається насамперед структурою його порового простору. У бетоні утворюються три основних види пор: пори цементного гелю, розмір яких лежить в межах (15…40)*10^-10 м, капілярні пори (0,01…1 мм) і умовно замкнуті пори (10...500 мкм). Відносно великі пори утворюються також при недоущільненні бетону.

Капілярні пори, утворені надлишковою водою, є основним дефектом структури бетону, який негативно впливає на його морозостійкість.

До умовно замкнутих пор відносять пухирці повітря в цементному камені і бетоні.

Сумарним об'ємом пор, їх розміром та питомою поверхнею можна керувати шляхом введення повітровтягувальних чи газоутворюючих добавок. Повітряні пори, отримані шляхом введення в бетонну суміш повітровтягувальних добавок, істотно змінюють структуру бетону. Число повітряних пор у 1 см³ цементного каменю може досягати одного мільйона, а поверхня цих пор – 200…250 см². Через цю поверхню у пори надходить надлишкова вода, яка витісняється з капілярів при заморожуванні бетону. Захисною дією володіють лише досить дрібні повітряні пори розміром меншим 0,5...0,3 мм.

Усю сукупність будівельно-технологічних факторів, які впливають на морозостійкість бетону, можна поділити на дві групи:

1. Фактори, обумовлені умовами експлуатації конструкцій;
2. Фактори, які враховують особливості вихідних матеріалів, структуру, склад бетону і умови його твердіння.

До найважливіших експлуатаційних факторів, окрім числа циклів заморожування і відтавання, відносяться ступінь водонасичення і температуру заморожування бетону. Зниження міцності бетону після заморожування і відтавання спостерігається лише при його водонасиченні вище визначеної величини. Водонасичення бетону зростає в присутності солей.

Вода в більшості капілярних пор замерзає при температурі до –15°С. При подальшому зниженні температури відбувається замерзання води в більш тонких порах і при температурі –70…-80°С практично вся порова вода знаходиться в замерзлому стані, крім води, яка заповнює дрібні гелеві пори. Порівняльне визначення морозостійкості бетону заморожуванням при –17 і при –50°С показало, що руйнування бетону в другому випадку прискорюється в 6...10 раз.

Об'єм відкритих пор, які впливають на об'єм замерзаючої води, залежить від водоцементного відношення (В/Ц) і ступеня гідратації цементу (долі цементу, який вступив у хімічну взаємодію з водою через визначений час твердіння). Із збільшенням В/Ц зростає як загальний об'єм відкритих пор, так і середній їх розмір, що також негативно впливає на морозостійкість. При проектуванні морозостійких бетонів прийнято обмежувати В/Ц залежно від умов роботи бетону в спорудах. Для забезпечення високої морозостійкості бетону рекомендується щоб В/Ц знаходилося в межах 0,4...0,5, а витрата води не перевищувала 160 кг/м³.

Ступінь гідратації цементу залежить від активності цементу, інтенсивності росту її в часі, тривалості й умов твердіння бетону.

Вплив якості цементу на морозостійкість бетону пов'язаний з мінералогічним складом, тонкістю помелу і наявністю активної мінеральної добавки. З мінералів цементу негативний вплив на морозостійкість чинить трьохкальцієвий алюмінат С₃А. В морозостійких бетонах небажані активні мінеральні добавки, особливо з підвищеною водопотребою. Експериментально показано, що бетони з помірним вмістом доменних шлаків чи кам'яновугільної золи можуть мати задовільну морозостійкість, особливо при втягуванні в бетон повітря. Низьку морозостійкість мають пуцоланові цементи.

Тривалість зберігання (лежалість) цементу суттєво впливає на його морозостійкість. Наявність оболонки з новоутворень гідратованих мінералів на зернах цементу є однією з основних причин зниження довговічності бетону.

На морозостійкість бетону істотний вплив має морозостійкість самих заповнювачів і їх водопотреба. Важливими з позицій морозостійкості є властивості заповнювачів, які визначають їх зчеплення з цементним каменем і модуль пружності.

Пластифікуючі добавки підвищують морозостійкість бетону як у результаті зменшення водопотреби і відповідно капілярної пористості, так і внаслідок певного повітровтягування.

Найбільше збільшують морозостійкість бетону повітровтягувальні добавки. Повітровтягувальні добавки виготовляються у вигляді концентрованих розчинів, густих паст чи сухого, легкорозчинного порошку. Для приготування добавок використовуються деревні смоли, продукти переробки нафти, рослинні жири й інша сировина. Найчастіше в якості повітровтягувальних застосовують добавки на основі деревної смоли (смола нейтралізована повітровтягувальна – СНП, синтетична поверхневоактивна добавка – СПД і ін.). Їх вводять у бетонні суміші в кількості 0,01...0,02% від маси цементу. При цьому об'єм втягнутого повітря складає 30...60 л/м³. Морозостійкість бетону з повітровтягувальними добавками зростає в кілька разів.

Поряд з повітровтягувальними для утворення системи умовнозамкнутих пор у бетоні застосовують газоутворюючі добавки, наприклад, ГКЖ-94.

Крім особливостей вихідних матеріалів і складу бетонної суміші на морозостійкість бетону суттєвий вплив мають умови його твердіння. Оптимальні умови твердіння повинні сприяти отриманню бетону з мінімально можливою капілярною пористістю і достатнім об’ємом умовно замкнутих пор.

При тепловологісній обробці отримання морозостійкого бетону забезпечується при мінімізації деструктивних процесів, викликаних температурним розширенням води і повітря. Зниження інтенсивності деструктивних процесів досягається при м’яких режимах пропарювання: подовженій (не менше 3-5 год.) попередній витримці, уповільненій швидкості підйому температури й охолодження (не більше 15...20°С/год.), зниженій температурі ізотермічного прогріву (60...80°С).

ПРЕЗЕНТАЦІЯ         NEW!

CH4 КОМПЛЕКСНА ДОБАВКА ДЛЯ ВІБРОБЕТОННИХ СУМІШЕЙ

У випадку виникнення запитань зв'яжіться з нашими технічними спеціалістами