Морозостійкий бетон: Класифікація, склад, властивості

Одна з важливих характеристик бетону, використовуваного для будівництва в регіонах з холодними зимами і температурними перепадами, – морозостійкість. Вона визначає властивість матеріалу витримувати багаторазове заморожування і відтавання.

Показником морозостійкості бетону є марка, що дорівнює кількості циклів заморожування і відтавання до виникнення видимих ознак руйнування, зменшення міцності більш ніж на 5%, зміни фізичних характеристик.

Марка позначається буквою F і числом, рівним максимальній кількості циклів до стану, позначеного в нормативі.

Ця величина важлива для сумішей, що застосовуються при спорудженні фундаментів, зовнішніх стін, об’єктів гідротехнічного призначення, опор мостів та інших будівельних конструкцій відповідального призначення.

Класифікація морозостійкості бетонів

Види бетонних сумішей по морозостійкості регламентуються ГОСТом 25192-2012. Крім показника F, морозостійкість можуть визначати наступні характеристики:

• F1 — марка, встановлена при дослідженні матеріалу, що знаходиться у водонасиченому стані;
• F2 — марка бетонних сумішей, вироблених для влаштування покриттів доріг і аеродромів або експлуатації в контакті з мінералізованими водами, зразки для досліджень насичують 5% розчином NaCl.

Вимоги до морозостійкості бетону залежать від запланованої області його застосування:

• До F50. Це низький рівень стійкості до знакозмінних температур. Така суміш застосовується для внутрішніх робіт, в підготовчих будівельних заходах.
• F50-F150. Цей матеріал із середнім рівнем морозостійкості широко застосовується в Рядовому будівництві об’єктів, розташованих в регіонах з помірним, стійким кліматом.
• F150-F300. Такі бетони затребувані при будівництві в регіонах з холодним кліматом.
• Високий F300. Суміші з високою стійкістю до температурних перепадів застосовуються для спорудження об’єктів спеціального призначення, а також споруд, експлуатованих у важких кліматичних умовах.

Міцність і показник морозостійкості всіх видів бетону знаходяться в прямій залежності: чим вище міцність, тим більше морозостійкість матеріалу.

Таблиця залежності класу міцності і морозостійкості бетону

Від яких факторів залежить морозостійкість бетону?

Основний параметр, що впливає на здатність матеріалу протистояти заморожуванню і відтаванню, – кількість пір. Чим воно вище, тим більша кількість води проникає в бетонний елемент.

При негативних температурах вода змінює агрегатний стан, перетворюючись в лід зі збільшенням обсягу приблизно на 10%. Тому з кожним циклом бетонна конструкція поступово деформується, втрачаючи характеристики міцності.

Вода, що проникає вглиб конструкції, руйнує не тільки сам бетон, але і викликає корозію сталевої арматури.

Способи визначення морозостійкості бетону

Способи визначення морозостійкості регламентує ГОСТ 10060-2012. Методика актуальна при розробці нових рецептур і передових технологій, контролі якості при купівлі-продажу. Для випробувань виготовляють зразок кубовидної форми зі сторонами 100-200 мм. цикли заморожування і відтавання здійснюються в діапазоні -18…+18°C. відповідно до ГОСТу існує кілька варіантів обчислення цього показника:

• базовий багаторазовий;
• прискорений багаторазовий;
• прискорений одноразовий.

Якщо результати прискорених випробувань відрізняються від результатів базових, то еталонними вважаються показники базових досліджень.

Основні етапи базових випробувань водонасичених зразків, що проводяться відповідно до ГОСТу:

• Бетонні кубики насичують водою і обтирають вологою тканиною. Відчувають на стиск.
• Дослідницький матеріал поміщають в морозильну камеру для заморожування. Витримують заданий режим.
• Відтавання виробляють в спеціальних ваннах.
• Після відтавання з зразків щіткою видаляють відшаровується матеріал.
• Кубики обтирають дрантям, визначають масу і досліджують на стиск.
• Обробляють результати випробувань.

Знижену морозостійкість матеріалу можна визначити і підручними методами. Звичайно, результати таких досліджень не можуть використовуватися при складанні проектної документації.

• Візуальний огляд. Про низьку стійкість до знакозмінних температур свідчить наявність тріщин, бурих плям, розшаровування, лущення.
• Визначення водопоглинання. Якщо цей показник дорівнює 5-6%, то стійкість до низьких температур буде зниженою.
• Висушування вологонасиченого зразка на сонці. Його розтріскування сигналізує про знижену морозостійкості.

Способи підвищення морозостійкості

Підвищити морозостійкість бетону можна декількома способами:

• Ізолювати бетонний елемент від несприятливого зовнішнього впливу за допомогою обмазувальних і фарбувальних матеріалів, просочень.
• Використовувати цемент більш високих марок. Чим міцніше в’яжучий, тим вище морозостійкість готового бетонного елемента.
• Отримати щільну структуру матеріалу шляхом ретельного ущільнення різними способами і створення сприятливих умов твердіння бетонної суміші
• Виготовити морозостійкий бетон можна шляхом введення в його склад спеціальних присадок.

Детальніше розглянемо види і принцип дії добавок:

• Поверхнево-активні речовини. Забезпечують утворення щільної структури.
• Присадки, що сприяють появі кулястих пір. Вода, що проникла в бетонну конструкцію, при замерзанні виштовхується в ці порожнечі, тому структура матеріалу при зміні агрегатного стану води не пошкоджується.
• Суперпластифікатори. Збільшують щільність, підвищують водонепроникність, а отже, показники морозостійкості. 
• Добавка, що поліпшують водонепроникність бетонного елемента і його внутрішню структуру. До них відносяться «Дегідрол», «Пенетрон Адмікс», «Кристал».

Присадки для бетону з глиноземистим цементом зазвичай не застосовуються, оскільки вони можуть не поліпшити, а знизити характеристики матеріалу.

Додаткові корисні статті:

Випробування бетону на міцність-лабораторні дослідження Морозостійкість бетону: маркування, визначення і як збільшити? Марки і застосування бетону Чим зміцнити та знепилити стяжку бетонної підлоги?