Определение морозостойкости бетона

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.

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.

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.

Испытание бетона на морозостойкость

Любой застройщик частного дома и сооружения может проверить стойкость своего бетонного сооружения на морозостойкость в соответствии с требованиями ГОСТа “Морозостойкость бетона 10060-2012”. Для этого следует обратиться в одну из специализированных компаний. Определение морозостойкости в домашних условиях практически невозможно.

Для создания температурных условий требуется специальная морозильная камера и другое специальное оборудование. Поэтому, методы определения морозостойкости бетона – это специальные методы возможные к реализации в условиях специализированных компаний, обдающих специальным оборудованием и штатом опытного персонала.

При обращении в специализированную компанию, по результатам испытаний на морозостойкость оформляется официальный документ – Протокол морозостойкости бетона, который предоставляется заказчику.

При этом если застройщик при приготовлении бетона соблюдает рекомендованные пропорции компонентов бетона той или иной марки, он может ориентироваться на данные морозостойкости, приведенные в таблице данной и не загружать себя дорогостоящими проверками образцов на морозостойкость.

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.

Что влияет на морозостойкость бетона?

Факторы, оказывающие значительное влияние на параметры морозостойкости бетона:

• Пористость структуры материала. Чем она выше, тем больше вероятность проникновения в эти поры влаги и потери бетоном эксплуатационных свойств после некоторого количества циклов заморозки и оттаивания. Для минимизации пористости бетона в состав добавляют специальные компоненты.
• На показатели морозостойкости оказывает влияние конечная прочность бетона (чем прочнее бетон, тем сложнее его разрушить).
• Водоцементное соотношение (чем оно меньше, тем устойчивее бетон к циклам заморозки – оттаивания) и т.д.

Соответственно, пропорции при производстве материалов должны быть такими, чтобы обеспечить оптимальное соотношение всех компонентов, способных повлиять на его эксплуатационные свойства при прохождении циклов заморозки и размораживания.

Градуируются F 25, F 35….. F 800, F 1000. Всего 13 классов.

Необходимо отметить, что марка по морозостойкости не обозначает количество зим, которое выдержит бетон в этих конструкциях, вовсе нет. Ведь зимой температура переходит нулевой рубеж не один раз, а множество. Такой прямой зависимости у этих величин нет.

А вот в чём есть зависимость, так это в прочностных показателях бетона. Чем выше марка бетона, тем выше должна быть и морозостойкость. Вот таблица зависимости:

Отличают базовые методы испытаний и второй и третий. Отличие их в растворах содержания. Так, в базовом методе водный раствор. Во 2-м и 3-м – 5 % раствор хлорида натрия.

Но в 3-м ещё применяется и повышенная температура до -55C. Эти испытания относятся только к бетонам дорожных и аэродромных покрытий.

На сегодняшний день существует прибор под названием «Измерительный комплекс по ускоренному измерению морозостойкости бетона Бетон – Фрост».

Этот прибор позволяет за короткое время получить серию показателей по морозостойкости. В ролике ниже ничего не сказано о законности применения этих результатов. Поэтому можно предположить, что его результаты используются для самопроверки на бетонных заводах.

Независимые лаборатории такие приборы скорее всего не используют в своей практике, а обязаны применять методы, прописанные в ГОСТ.

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 повышения морозостойкости

Повысить морозоустойчивость бетона можно несколькими способами:

• Изолировать бетонный элемент от неблагоприятного внешнего воздействия с помощью обмазочных и окрасочных материалов, пропиток.
• Использовать цемент более высоких марок. Чем прочнее вяжущее, тем выше морозоустойчивость готового бетонного элемента.
• Получить плотную структуру материала путем тщательного уплотнения различными способами и создания благоприятных условий твердения бетонной смеси
• Изготовить морозостойкий бетон можно путем введения в его состав специальных присадок.

Подробнее рассмотрим виды и принцип действия добавок:

• Поверхностно-активные вещества. Обеспечивают образование плотной структуры.
• Присадки, способствующие появлению шаровидных пор. Вода, проникшая в бетонную конструкцию, при замерзании выталкивается в эти пустоты, поэтому структура материала при изменении агрегатного состояния воды не повреждается.
• Суперпластификаторы. Увеличивают плотность, повышают водонепроницаемость, а следовательно, показатели морозостойкости.
• Добавки, улучшающие водонепроницаемость бетонного элемента и его внутреннюю структуру. К ним относятся «Дегидрол», «Пенетрон Адмикс», «Кристалл».

Присадки для бетона с глиноземистым цементом обычно не применяются, поскольку они могут не улучшить, а снизить характеристики материала.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.