От чего зависит морозостойкость бетона?

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

› Виды Бетона › Классификация и маркировка бетона

26.04.2019

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.

Как определяется морозостойкость бетона по маркам и классам, испытание и повышение показателей Ссылка на основную публикацию

Источник: https://1beton.info/vidy/marki/morozostojkost-betona

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*:

Маркировка морозостойкостиМарка прочностиНазначение материала

F50 и ниже	М100-150	Низкая водостойкость и морозоустойчивость. Бетон используют преимущественно внутри помещений или под навесами, для организации декоративных дорожек.
F50- F200	М200-250	Умеренная морозостойкость бетона, такой материал применяется для обустройства конструкций с небольшой несущей способностью под открытым небом: пешеходные дорожки, элементы отделки, беседки, автомобильные площадки.
F200-F350	М300-350	Повышенная морозостойкость, идеальная для частного домостроительства в условиях российских средних широт и даже северных регионов.
F350-F500	М400-450	Высокая морозоустойчивость, бетон с таким показателем используют в условиях многослойного глубокого промерзания грунта в водонасыщенном состоянии.
F500 и более	М500 и выше	Очень высокий показатель морозостойкости для бетона используют при строительстве гидротехнических сооружений, промышленных и гражданских объектов на века.

*морозостойкость бетона и прочность соотнесены условно, параметр стойкости к замораживанию может быть изменен внутри камня одной прочности.

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.

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.

Источник: https://betonopedia.ru/beton/morozostojkost.html

Морозостойкость бетона

Это один из важнейших нормативных показателей бетонов в строительной индустрии, влияющий на эксплуатационную надёжность и долговечность изделий.  Он характеризует способность затвердевшего материала после многократного замерзания и оттаивания не терять свои прочностные показатели более чем на 5% для тяжелого бетона, и не более 15 % для ячеистого бетона.

Как известно, для проверки технических показателей заливают контрольные кубики бетонной смеси размерами 100 мм Х 100 мм Х 100 мм. Эти образцы и подвергают через 28 суток твердения испытаниям на морозостойкость. Надо сказать, что показатель морозостойкости можно измерить только в лабораторных условиях. Как проводятся испытания – давайте разбираться.

Гост 10060 – 2012 бетоны. методы определения морозостойкости

Испытуемые кубики необходимо помещать в водные или слабощелочные растворы на определённое время.

Доставать из воды или раствора, давать высохнуть и помещать в морозильную камеру. В камере устанавливается температура -18C и выдерживается 3 часа.

Потом образцы помещаются в другую камеру, в которой температура +20C и образцы выдерживаются 3 часа в этой температуре.

Таким образом, проделывается один цикл замораживания, оттаивания. Если в проектной документации прописана марка бетона по морозостойкости, которая обозначается F 100, например, то это означает, что лабораторные образцы этих бетонов должны выдержать 100 циклов попеременного оттаивания и замораживания и после всех испытаний не потерять в прочности и массе более 5 % от контрольных образцов.

Более того, они не должны иметь видимых повреждений на поверхности, таких как сколы, трещины или шелушения на рёбрах образцов.

В каждой партии закладывается 6 контрольных и 12 испытуемых кубиков. После проверки прочностных показателей результаты обрабатывают по совокупности ряда формул, их рассматривать не будем в этой статье.

Отметим лишь ещё раз, что испытания считаются прошедшими успешно только в том случае, если отклонение показателя на сжатие испытуемых кубиков в среднестатистической величине не превышает 5 % прочности контрольных кубиков.

Марки бетона по морозостойкости

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:

Марка бетона	Класс бетона	Морозостойкость F
М100, М150	В-7,5, В-12,5	F50
М200, М250	В-15, В-20	F100
М300, М350	В-22,5, В-25	F200
М400	В-30	F300
М450, М550, М600	В-35, В-40, В-45	F200-F300

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.

Что влияет на морозостойкость бетонов

Наше родное водоцементное соотношение. Это показатель отношения массы воды к массе цемента (В/Ц). Чем выше этот показатель, тем больше в бетонном массиве будет не вступившей в реакцию с цементным клинкером воды.

Она конечно, будет со временем испаряться, но своё негативное действие оставшаяся лишняя вода оказывать будет.

Таким образом прирастая в объёме на 9 % вода давит на бетон изнутри и разрушает его, что естественно снижает морозостойкость.

Водопоглощение

Как это ни парадоксально, но бетон в проектном прочностном показателе при соприкосновении с водой впитывает воду дополнительно к уже имеющейся внутри, не прореагировавшей с цементным клинкером. Особенно активно будут набирать воду поверхностные слои. Впитываемая вода попадает под эффект уже описанного выше процесса температурного расширения. И как результат – падение марки морозостойкости.

Пористость бетона

Существует теория, что мелкие поры, наполненные воздухом, гасят давление образовавшихся в результате замерзания кристаллов льда и тем самым снижают потери разрушающего эффекта. Эта теория получила подтверждение на практике.

Пористость заполнителей

Если заполнитель имеет пористую макроструктуру, то в них опять, как и в известном эффекте накапливается вода и она замерзает и даёт расширение бетонной структуре и, как следствие, понижение морозостойкости. При использовании доломитовых заполнителей или щебня из известняковых пород, добиться высокого показателя морозостойкости практически невозможно.

Марка бетона

Да, именно прочностные показатели, иными словами марка используемого цемента значительным образом влияет на конечную морозостойкость. А как известно, марка бетона напрямую связана с В/Ц (см. п.1).

Пропаривание бетонных и железобетонных конструкций. При этом процессе идёт разрушение мелкопористых структур и образование относительно крупных капилляров, которые, как принято, не способствуют повышению морозостойкости.

Как повысить морозостойкость бетона

Этой сверхзадачей заняты умы многих учёных сегодняшнего дня. Считается важным показателем, оказывающим большое влияние на морозостойкость не только общая пористость цементного камня, но также размеры этих пор.

Учёные методом изысканий пришли к выводу, что микропоры даже помогают повысить морозостойкость, т.к. вода при температуре 0 -1 C начинает превращаться в лёд и расширяется не нарушая структуры цементного камня в эти поры. Микропоры как бы гасят эффект растяжения.

К каким ухищрениям прибегают строители в погоне за высокой морозостойкостью:

Снижение водоцементного отношения

Оптимальное В/Ц считается 0.4 -0.5, при таком соотношении не происходит образования капиллярной структуры цементного камня.

Конечно, избежать пористости совсем невозможно, но считается, что эти мелкие поры заполняются водой, находящейся в гелевом состоянии, т.е. псевдотвёрдом, и не подвержены эффекту расширения при переходе в минусовые температуры.

Гелевые образования формируются до появления морозов, поэтому чем больше срок твердения цементного камня до появления минусовых температур, тем выше морозостойкость бетона.

Применение пластифицирующих добавок

Такие как ССБ (сульфитно-спиртовая барда), СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка), С-3. Эти пластификаторы позволяют повысить удобоукладываемость бетонной смеси и, следовательно, позволяют довести В/Ц до величины 0.4-0.45, что как мы уже отмечали, положительно сказывается на повышении морозостойкости.

Применение воздухововлекающих добавок

Как мы уже разбирали, мелкая пористость бетонного камня повышает морозостойкость, поэтому и применяют такого рода добавки.

Этими добавками могут быть продукты переработки нефти, растительные жиры, мылонафт и многие другие. Дозировки этих добавок соотносят с весом цемента и они очень незначительны до 0.02%.

Введение в бетонные смеси кремнийорганических соединений

Это полигидроксилоксаны и силикаты натрия (ГКЖ-94, ГКЖ-13, ГКЖ-10). Происходит химическая реакция между этими веществами и продуктами гидратации цемента с выделением водорода и новыми сложными образованиями.

Они не растворимы в воде и заполняют капиллярные структуры и поры цементного камня, тем самым гидрофобизируют поверхности бетонных конструкций.

Процесс гидрофобизации повышает водонепроницаемость бетона, тем самым улучшает морозостойкость. Количество добавок составляет 0.1-0.2 % от веса цемента.

Коротко о главном

1. Морозостойкость бетонных сооружений напрямую влияет на их долговечность, особенно гидротехнических, дорожных, ирригационных.
2. Процессы попеременного замерзания и оттаивания приводят к расширению воды в массиве бетона и при переходе в лёд увеличению объёма приблизительно на 10 %. Такой эффект разрывает стенки капилляров и пор цементного камня и заполнителей и снижает прочность конструкции.
3. Во избежание длительных и дорогих процедур проведения испытаний бетонных образцов на морозостойкость используются комплексы приборов фирмы Интерприбор, которые позволяют в ускоренном режиме определять морозостойкость в соответствии с ГОСТ 10060-2012.
4. Чтобы не беспокоиться о получении необходимой морозостойкости, берите бетонную смесь повышенной марки и это непременно приведёт к её повышению.
5. Бетонные смеси на плотных заполнителях, например, гранитном щебне, непременно будут с повышенной морозостойкостью.
6. Для заливки бетона в мороз используйте противоморозные присадки, которые не позволяют воде смеси кристаллизоваться и превращаться в лёд. Находясь в жидком состоянии, вода участвует в реакции гидратации цемента и набор прочности проходит при морозе. Есть добавки, позволяющие работать при -30C. Но тогда надо добавлять и добавки, ускоряющие твердение цемента.

Источник: https://obetone.ru/betony/morozostojkost-betona

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.

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

Класс морозостойкости	Марка материала	Сфера применения
низкий	до F50	Практически не используется
нормальный	от F50 до F150	Это самая распространенная марка бетона по морозостойкости. Применяется во всех широтах России, где можно четко выделить 4 сезона года. Эксплуатация строений может достигать 100 лет.
повышенная	от F150 до F300	Бетон применяется в регионах, где суровой зимой почва промерзает на несколько метров, например, в Западной Сибири
высокая	от F300 до F500	Материал используют в местностях, где есть риск повышенной влажности грунта и он промерзает на несколько слоев
крайне высокая	от F500 до F100	Используется для возведения строений на века

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.

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.

Источник: http://tehno-beton.ru/beton/vidy/morozostojkost.html

Что такое морозостойкость бетона, и как она определяется

Бетон является одним из самых широко применяемых в строительстве материалов. Наряду с такими свойствами, как прочность и долговечность, морозостойкость — важная характеристика бетона.

Это качество особенно важно в России, где для многих регионов характерны суровые климатические условия: перепады температур и влажности, очень низкие температуры, в связи с чем бетон может насыщаться водой, растворами солей, а затем подвергаться многократному замораживанию и оттаиванию.

Рассмотрим, что такое морозостойкость, какими методами она определяется, и можно ли ее повысить.

Почему важна морозостойкость бетона

Бетон, являясь прочным материалом, все же имеет пористую структуру; в нем всегда есть поры и капилляры, способные поглощать влагу.

Осенью, а также зимой, во время оттепелей, бетонные конструкции насыщаются водой с растворенными в ней минеральными веществами (при контакте с влажным грунтом и атмосферными осадками, которые могут содержать агрессивные вещества от техногенных выбросов). Затем наступают заморозки, и вся оставшаяся в порах бетона влага замерзает, увеличиваясь в объеме.

В итоге возникают микротрещины, и с каждым циклом замораживания-оттаивания эти трещины становятся больше, пока бетон не начинает крошиться.

Что называется морозостойкостью

Согласно ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости», морозостойкостью называется способность бетона в состоянии, насыщенном водой или раствором соли, подвергаться замораживанию и оттаиванию без признаков разрушения, таких, как образование сколов, трещин, шелушения ребер.

В зависимости от того, сколько циклов замораживания и оттаивания образец выдерживает без повреждений, ему присваивается марка по морозостойкости.

Какие методы используются для испытания на морозостойкость

Образцы, которые подвергаются испытаниям, представляют собой бетонные кубики с размером стороны 10 или 15 см. Они отбираются из каждой партии бетона в стандартные формы в соответствии с ГОСТ 22685. Каждая серия образцов изготавливается из одной партии бетона.

ГОСТ определяет, каким образом отбирается бетон, и как хранятся образцы.

Важно!

Определение морозостойкости начинают только после того, как образцы достигли проектной прочности.

Образцы в течение 24 часов выдерживают в воде или растворе соли, погруженными на 1/3 от высоты. Через сутки уровень жидкости повышается вдвое, и образец снова выдерживают в течение суток. Следующие 48 часов кубики оставляют погруженными в раствор или воду полностью.

Испытания ведутся непрерывно.

Методы испытания делятся на две группы:

1. Первый

Первый метод используют для любых видов бетона, кроме бетонов для аэродромных и дорожных покрытий, а также бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия насыщенной минералами воды (эти виды бетонов испытываются вторым базовым методом).

Первый метод заключается в замораживании насыщенных влагой образцов на воздухе и последующем оттаивании их в воде (температура воды 20+/–2°С).

После проведения запланированного количества испытаний измеряют изменение массы образцов и их прочности и, с помощью расчетов по специальным формулам, определяют марку бетона по морозостойкости.

2. Второй

Второй метод используется для всех видов бетонов, кроме предназначенных для аэродромов и дорожных покрытий и легких бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия минерализованной воды.

3. Третий

Используется для всех видов бетонов, кроме легких бетонов.

Ускоренные методы используют образцы, насыщенные раствором NaCl. Их замораживают на воздухе и размораживают в 5-процентном растворе соли.

Затем обрабатывают результаты испытаний так же, как при использовании базовых методов.

К базовым методам относят первый и второй, а к ускоренным — второй и третий.

Какими бывают бетоны по морозостойкости, и где они используются

Для эффективного строительства важно точно знать, какова морозостойкость бетона. Именно поэтому бетонам присваивается марка по морозостойкости. Она обозначается литерой F и числовым показателем в диапазоне от 25 до 1000:

1. Бетоны с морозостойкостью до F50 применяются, в основном, для внутренних и подготовительных работ.
2. F50– F150 показывает средние значения морозоустойчивости. Такие бетоны подходят для строительства объектов, которые будут эксплуатироваться в условиях умеренного климата.
3. Бетоны F150– F300 предназначены для строительства в холодных регионах.
4. Марки выше F300 применяются для строительства в экстремально холодных условиях, а также для объектов специального назначения.

От чего зависит морозостойкость бетона

Очевидно, что слабая устойчивость бетона к низким температурам связана с его способностью насыщаться водой, которая впоследствии замерзнет. А насыщаемость водой тем выше, чем больше в бетоне пор и капилляров.

Поры и капилляры оказывают влияние также на водопроницаемость и прочность бетона.

Прослеживается прямая зависимость: чем плотнее бетон, чем меньше и меньшего диаметра в нем поры и капилляры, тем он более прочный, водостойкий и морозостойкий. А значит, что наиболее морозостойким будет плотный и прочный бетон.

Какие добавки используют для бетона

Чтобы получить безупречный бетон, разрабатываются специальные химические добавки, позволяющие придать материалу те или иные желаемые свойства. Для повышения морозостойкости бетона необходимо повысить его плотность и водостойкость. С этой целью применяют пластификаторы и гидрофобизаторы.

Советуем изучить: Пластификаторы для бетона

Пластификаторы, например, Plastix от Cemmix, действуют следующим образом:

1. Позволяют сэкономить до 10–20% цемента без потери прочности либо, не увеличивая количество цемента, получить более прочный бетон.
2. Повышают подвижность бетонной смеси на 1–2 ступени без увеличения количества воды замеса. Дело в том, что количество воды, которое необходимо для протекания реакций гидратации, гораздо меньше, чем количество воды, необходимое для замеса пластичной и удобной в укладке бетонной смеси. Однако, если повысить водоцементное соотношение, в смеси будет лишняя вода. Она не вступит в реакции с частицами цемента, со временем испарится, но оставит лишние поры в бетоне, которые негативно отразятся как на его прочности, так и на водостойкости и морозостойкости. Добавление пластификатора полностью решает эту проблему, ведь с ним бетон становится более подвижным и удобным в работе без потери прочности.
3. Бетонная смесь с пластификатором, благодаря повышенной подвижности, лучше укладывается. С одной стороны, это позволяет экономить трудозатраты и затраты электроэнергии на обработку уложенного бетона, с другой стороны, бетон укладывается более плотно, вытесняется лишний воздух, благодаря чему уменьшается количество и диаметр пор и капилляров в готовом изделии.
4. Бетонная смесь с пластификатором дольше остается готовой к работе и не расслаивается, что повышает удобство работ.

В свою очередь, добавки, предназначенные для объемной гидрофобизации бетона (гидрофобизаторы) повышают прочность и морозостойкость бетона, защищают арматуру, а в некоторых случаях повышают подвижность бетона, позволяя обойтись без пластификатора.

Важно!

Пластификаторы и гидрофобизаторы иногда применяются совместно.

Советуем изучить: Гидрофобизаторы для бетона

Как заливают бетон в мороз

Рассматривая морозостойкость бетона, нельзя обойти вниманием такой вопрос, как производство бетонных работ в условиях пониженных температур. Ведь в России во многих регионах отрицательные температуры держатся более половины года, а строительные работы не ждут.

Но твердение бетона требует определенных условий. Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются.

Являясь вяжущим веществом водного твердения, цемент вступает в реакции гидратации при смешивании с водой, но эти реакции протекают не одномоментно. Поэтому в бетонной смеси довольно длительное время есть свободная вода. При температурах ниже 0°С она замерзает. В результате прекращаются реакции гидратации и, даже если позже бетон оттаивает, его прочность все равно будет ниже запланированной.

В этих условиях разработаны различные методики ведения бетонных работ, которые позволяют не допустить замерзания бетонной смеси во время ее транспортировки и укладки, а также обеспечить правильный уход за уложенным бетоном.

Важно!

При проведении бетонных работ зимой наиболее важно обеспечить оптимальные условия твердения до набора бетоном критической прочности. Критическая прочность отличается от распалубочной, она задается проектной документацией и обычно составляет 30–50% от проектной прочности. После того, как критическая прочность набрана, бетон можно подвергать замораживанию без ущерба для его прочности.

Методы зимних бетонных работ делятся на две большие группы:

1. «теплый» бетон,
2. «холодный» бетон.

Важно!

Для зимнего бетонирования рекомендуется использовать бетон маркой не ниже, чем М400 (класс 32,5).

Теплым называют бетон, который так или иначе подогревают. Здесь возможны следующие варианты:

1. Метод термоса. Бетонная смесь замешивается на теплой воде и прогретых заполнителях. Прогревается опалубка, а залитый бетон укрывается теплоизолирующими материалами. Если конструкция достаточно массивная, с толстыми стенками, то тепла, которое выделяется в процессе реакций гидратации, достаточно, чтобы обогреть ее и не допустить чрезмерного снижения температуры. Частный случай метода термоса — метод горячего сухого термоса, при использовании которого бетон можно укладывать даже на промороженное основание, предварительно засыпанное горячим (200–300°С) керамзитом.
2. Устройство тепляков. В этом случае над залитым бетоном устанавливаются шатры, внутри которых ставят тепловые пушки, что позволяет поддерживать нужную температуру.
3. Прогрев бетона различными методами (электродами, инфракрасным излучением, кондуктивным, индукционным методом и пр.)

У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки. Так, метод термоса подходит только для крупных массивных конструкций, прогрев и обогрев бетона требуют расходов электроэнергии и дополнительного оборудования, а также постоянного контроля температуры в толще бетона, чтобы не допустить большого температурного градиента.

«Холодный» бетон — это метод ведения бетонных работ без прогревающих или обогревающих мероприятий. В этом случае используются противоморозные добавки и ускорители твердения бетона.

Важно!

В качестве противоморозных добавок в течение многих десятилетий используют электролиты, растворы солей калия и натрия. Однако эти добавки уместны далеко не всегда:

1. хлорид натрия может приводить к коррозии металлической арматуры и закладных элементов;
2. высокощелочные цементы и некоторые другие виды портландцементов не совместимы с электролитами;
3. использование солей может привести к образованию высолов на поверхности изделия.

Вот почему оптимальный вариант — использование специальных противоморозных добавок для бетона, которые разработаны и проверены в лаборатории. Они не имеют тех недостатков, которые присущи солям и позволяют проводить бетонные работы даже в сильные морозы.

Противоморозные добавки часто сочетают в себе свойства пластификаторов и ускорителей твердения бетона. Они позволяют:

1. Проводить бетонирование даже при очень низких температурах (до –20°С).
2. Обходиться без тепловой обработки уложенного бетона.
3. Снизить расход воды.
4. Увеличить прочность бетона, как минимум, на 10%.
5. Увеличить сцепление с арматурой.
6. Повысить водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Важно!

Противоморозные добавки могут применяться и в «теплом» бетоне, позволяя экономить электроэнергию на прогрев бетона.

Советуем изучить: Для проведения работ в морозы

Источник: https://cemmix.ru/clauses/morozostoykost-betona-i-vse-chto-s-ney-svyazano

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона

Устойчивость бетона к воздействию влаги и низких температур является важным показателем его качества и долговечности. Материал способный долгое время выдерживать отрицательное воздействие внешних факторов очень востребован в строительстве особенно при возведении монолитных железобетонных конструкций.

Водонепроницаемость бетона

Сопротивление поверхности бетонных изделий проникновению воды дает возможность использования этих материалов при строительстве гидротехнических и подземных сооружений, мостов, набережных, фундаментных опор и других конструкций. Водонепроницаемость бетона обозначается буквой «W» и показывает внешнее давление воды, при котором она начинает проникать через поры на поверхности в тело бетонного монолита. Определенная стандартом величина этого показателя может находиться в пределах W2-W20. Для большинства зданий и сооружений сопротивление проникновению влаги у бетонных элементов марка бетона по водонепроницаемости не превышает W6.

Самый эффективный способ снижения водопроницаемости бетона это уменьшить пористость поверхностных слоев. Этого можно добиться:

• уменьшением количества воды при приготовлении смеси;
• применением специальных добавок для создания особых условий твердения;
• путем применения особо чистых промытых наполнителей.

В качестве дополнительной меры, повышающей уровень защиты от проникновения влаги в структуру бетона, на его поверхность наносится гидроизоляция. Для этого используют водостойкие лакокрасочные материалы, полимерные пропитки, битумные растворы и расплавы, образующие водонепроницаемое покрытие и хорошо прилегающие к бетонной поверхности.

Морозостойкость бетона

Для бетонирования при минусовой температуре применяются специальные морозостойкие бетоны. Эта способность застывшей бетонной смеси выдерживать многократные циклы заморозки и оттаивания сохраняя при этом на длительное время свои технические характеристики неизменными. Испытательная проверка данного параметра производится до тех пор, пока величина снижения прочности бетона не достигнет пяти процентов. После этого количество пройденных циклов снижается в нижнюю сторону до круглого десятка.

При классификации обозначается латинской буквой «F» и сопровождается цифровым значением 50 – 1000. При наличии специальных добавок максимальное значение «F» может быть более 300, но такие бетонные смеси при массовом строительстве в условиях умеренного климата применяются мало из-за их высокой стоимости.

Таблица морозостойкости и водонепроницаемости бетона различных марок и класс

Марка бетона	Класс бетона	Морозостойкость F	Водонепроницаемость W
м100	В-7,5	F50	W2
м150	В-12,5	F50	W2
м200	В-15	F100	W4
м250	В-20	F100	W4
м300	В-22,5	F200	W6
м350	В-25	F200	W8
м400	В-30	F300	W10
м450	В-35	F200-F300	W8-W14
м550	В-40	F200-F300	W10-W16
м600	В-45	F100-F300	W12-W18

Методы определения морозостойкости бетона

В Государственном стандарте 10060-2012 указаны 4 способа лабораторных испытаний затвердевших бетонов на морозостойкость и один химический способ. Для каждого из них необходимо приготовить испытательные образцы в виде бетонных кубиков с длиной ребра 100 мм.

До начала испытаний образцы должны набрать проектную прочность согласно их марке. Для этого они выдерживаются в теплом помещении в течение 28 дней. При необходимости расширенного изучения возможно проведение промежуточных испытаний через 4, 7 и 14 дней после заливки бетона в формы.

Для проведения испытаний могут потребоваться:

• формы для изготовления образцов;
• стеллажи для хранения образцов;
• контейнеры для воды и химических реагентов.
• морозильное оборудование;
• термическая печь;

Технология лабораторных испытаний заключается в том, что образцы опускают в воду для намокания, а потом подвергают их многоразовой заморозке с последующим нагревом. При этом охлаждение происходит при температуре -130˚C, нагрев в печи при +180˚C. В результате, если бетонные образцы не теряют прочности и на них не образуются трещины, то марка по морозостойкости отвечает заявленным требованиям.

Сам принцип лабораторных испытаний сводится к подтверждению заявленных результатов. Поэтому на практике реальная морозостойкость материалов всегда выше. Это объясняется в принудительном замачивании образцов и большой разнице в скорости охлаждения и нагрева.

Ускоренный химический и визуальный методы

Для проведения экспресс-испытаний подготовленные бетонные образцы опускают на сутки в серно-кислый натрий. Потом производят просушку при температуре 100˚C на протяжении 4-х часов. Эту процедуру повторяют 5 раз и после этого осматривают бетонные кубики. Если на поверхности отсутствуют трещины и дефекты, то морозостойкость материала не менее F300.

Достаточную устойчивость бетона к воздействию низких температур в частном строительстве можно определить визуально, осматривая готовый бетонный образец. На нем не должно быть видно крупнозернистой структуры, трещин и повреждений, мест расслаивания и цветных пятен. Для проверки уровня поглощения воды окуните образец в воду на сутки. Если количество воды за это время уменьшится более чем на 5% от объема образца, то это говорит о высокой пористости и слабой морозоустойчивости.

Способы повышения устойчивости к морозам

Морозостойкость бетона в значительной мере зависит от пористости материала и возможного проникновения влаги внутрь структуры. Поэтому показатели влагостойкости и морозоустойчивости очень сильно связаны между собой.

Кроме этого морозостойкость бетонных материалов повышают путем уменьшения фракции наполнителей и добавления специальных воздухововлекающих примесей. В результате поры приобретают замкнутое строение и не соединяются друг с другом. Это можно сравнить с пенополистиролом – пористым влагонепроницаемым материалом.

Источник: https://vremya-stroiki.net/morozostojkost-i-vodonepronicaemost-betona/

Морозостойкость бетона: марки, способы определения и методы повышения

Основной материал, применяемый в строительной и ремонтной индустрии – бетон, он составляет основу любого сооружения. Одним из главных параметров при выборе является морозостойкость бетона. Она показывает, какое количество раз бетон может выдержать замораживание и оттаивание, потеряв не более 5 процентов от прочности.

Повышение морозоустойчивости

Морозостойкость бетона обеспечивается несколькими факторами: размеры и количество пор, прочность на растяжку, состав и наличие добавок. Для увеличения качества используют несколько методик:

• Уменьшение влаги в материале, применением незагрязненных заполнителей, а также специальных добавок.
• Уменьшение макропористости. Для этого необходимо создать условия для быстрого затвердевания раствора, и применить добавки, снижающие потребность в водной составляющей.
• Заморозка бетона в позднем возрасте, снизит степень пористости.
• Изоляция. Иногда проще оградить материал от неблагоприятных условий. Существуют специализированные краски и пропитки, повышающие срок службы бетонных изделий.
• Добавление химических присадок (растворы азотной, угольной и соляной кислот). Специальные добавки способствуют увеличению количества маленьких пор, в которые не может проникнуть вода. Введение присадок выполняется нагревательными методами. Пропорции добавок требуется соблюдать по инструкции, иначе существует риск только ухудшить свойства бетона.

Заключение

Каждый регион имеет особые климатические показатели. Поэтому знание маркировки бетонной смеси по морозостойкости обязательно при ведении строительных работ.

На всей территории России климат имеет значительные расхождения в показателях. В некоторых регионах зима бывает суровой, и столбик температуры понижается до рекордных отметок. По этим причинам к строительным материалам предъявляются серьезные требования к морозоустойчивости, прочности и надежности.

Источник: https://betonpro100.ru/harakteristiki-i-svojstva/morozostojkost-betona