8.4.4.Морозостойкость бетона.

Под морозостойкостью бетона понимают его способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основной причиной, вызывающей разрушение бетона в этих условиях, является давление на стенки пор и устья микротрещин, создаваемое замерзающей водой. При замерзании вода увеличивается в объеме более чем на 9°/о. Расширению воды препятствует твердый скелет бетона, в котором могут возникать очень высокие напряжения. Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разупрочнению структуры бетона и к его разрушению. Сначала начинают рушиться выступающие грани, затем поверхностные слои и постепенно разрушение распространяется в глубь бетона. Некоторое влияние будут оказывать и напряжения, вызываемые различием в коэффициентах температурного расширения составляющих бетона и температурно-влажностным градиентом.

Для определения морозостойкости бетона применяют метод попеременного замораживания и оттаивания. Методика испытаний, в частности температура замораживания, условия водонасыщения и размеры образца, продолжительность цикла, оказывает заметное влияние на показатели морозостойкости бетона. С понижением температуры замерзания, а особеннопри замораживании в воде или в растворах солей, бетон разрушается быстрее.

Критерием морозостойкостибетона является количество циклов, при котором потеря в массе образца менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 15°/о. Это количество циклов определяет марку бетона по морозостойкости: для тяжелого бетона F50 ... F500, которая назначается в зависимости от условий эксплуатации конструкции.

Морозостойкость бетона зависит от его строения, особенно от характера пористости, так как последний будет определять объем и распределение льда, образующегося в теле бетона при отрицательных температурах, и, следовательно, значение возникающих напряжений и интенсивность протекания процесса ослабления структуры бетона.

В микропорах бетона размером см обычно содержится связанная вода, которая не переходит в лед даже при очень низких температурах (до -70 °С), поэтому микропоры не оказывают заметного влияния на морозостойкость бетона. Последняя главным образом зависит от объема макропор в бетоне и от их строения.

Существует два различных способа повышения морозостойкости бетона: 1) повышение плотности бетона, уменьшение объема макропор и их проницаемости для воды, например за счет снижения В/Ц, применения добавок, гидрофобизирующих стенки пор, или кольматации пор пропиткой специальными составами; 2) создание в бетоне с помощью специальных воздухововлекающих добавок резервного объема воздушных пор (более 20% от объема замерзающей воды), не заполняемых при обычном водонасыщении бетона, но доступных для проникания воды под давлением, возникающим при ее замерзании. Зависимость морозостойкости от водоцементного отношения приведена на рис. 7.4. Обычно для получения достаточно морозостойкого бетона В/Ц должно быть менее 0,5.

Весьма эффективным и сравнительно простым повышением морозостойкости является применение воздухововлекающих добавок. Для получения морозостойкого бетона необходимо, чтобы расстояние между пузырьками воздуха, т. е. толщина прослоек между соседними воздушными порами, не превышала 0,025 см.

Оптимальный объем вовлеченного воздуха составляет 4...6% и определяется расходом цемента, воды и крупного заполни мели. Объем увеличивается при понижении крупности заполнителя и повышении расхода цемента и воды.