Морозостойкость бетона – как определить

Климат в России отличается длительными и холодными зимами, поэтому при строительстве зданий важную роль играет морозостойкость бетона. Под этим показателем понимают способность материала выдерживать определенное число циклов заморозки и оттаивания без изменения своих технических характеристик. Величина имеет особенное значение при устройстве фундаментов, возведении внешних стен, сооружении гидротехнических конструкций. Определяется она лабораторным путем с проведением испытаний на контрольных образцах.

Классы бетона по морозоустойчивости

Разновидности бетонных растворов по стойкости к низким температурам регламентируются ГОСТ 25192-2012. Марка бетона по морозостойкости обозначается буквой F, а расположенное рядом число указывает на количество циклов замораживания/оттаивания. Документ предполагает деление материалов на три класса:

• Низкие – до F50, подходят для использования внутри помещений. Такие смеси применяются редко, так как быстро растрескиваются под воздействием внешней среды.
• Средние – в диапазоне F50-F300, универсальные растворы, которые в зависимости от циклов могут применяться в умеренном или суровом климате.
• Высокие – свыше F300, оптимальны для северных регионов, характеризующихся глубоким промерзанием почвы.

В качестве временного промежутка при определении морозоустойчивости принимается 1 год. Показатель напрямую зависит от прочностных параметров материала. Чем выше его марка, тем больше должна быть стойкость к морозам. Марка и класс бетона по морозостойкости в соотношении с количеством циклов представлены в таблице ниже.

Что влияет на морозостойкость?

Главным фактором, влияющим на морозоустойчивость смеси, является соотношение цемента и воды. При высоких показателях жидкости в бетонной массе будет оставаться вода, которая не вступила в реакцию. Постепенно она испаряется, но при этом оказывает воздействие на степень устойчивости к морозам. Коэффициент расширения при замерзании воды составляет 1.09, то есть при ее увеличении в объеме на 9% она будет действовать на застывший материал изнутри и приводить к его разрушению.

Рассматривая, что такое марка бетона по морозостойкости F и как она определяется, нужно отметить и другие факторы, воздействующие на показатель:

• Водопоглощение – при соприкосновении с водой, не вступившей в реакцию, бетон имеет свойство ее поглощать, особенно в верхних слоях. Это приводит к процессам температурного расширения и последующему разрушению материала.
• Пористость заполнителя – при добавлении в смесь заполнителя с пористой структурой в порах скапливается вода, которая при низких температурах замораживается и снижает морозоустойчивость.
• Пористость бетона – внутренние поры раствора способны снижать давление при замерзании воды и тем самым уменьшать степень разрушения бетона.

Как определить морозостойкость?

Рассмотрим, как определяют марку бетона по морозостойкости. Для этого руководствуются нормами ГОСТ 10060-2012, согласно которым изготавливают образец в форме куба со сторонами от 100 до 200 мм. Полученный кубик насыщают водой или специальными добавками и замораживают температуре -18℃. В зависимости от материала насыщения различают базовые и ускоренные методы определения показателя. Базовые бывают двух видов:

• Первый F1 – в качестве среды насыщения и оттаивания применяется только вода. Испытания могут проводиться для любых типов бетонов, за исключением материалов, которые используются для аэродромных и дорожных покрытий.
• Второй F2 – средой насыщения при этом методе является вода, средой оттаивания служит 5%-ный раствор хлорида натрия. Испытания проводятся для смесей, которые применяются в аэродромном и дорожном строительстве.

Помимо базовых методов, марка бетона по морозостойкости определяется двумя ускоренными способами. В обоих случаях средой насыщения и оттаивания является хлорид натрия, но при одном из методов для заморозки применяют воздушную среду, при другом – хлорид натрия при температуре -50℃. Первый метод подходит для испытания всех бетонов, кроме легких или материалов для дорожных и аэродромных покрытий. Второй тип выбирается для всех бетонов, за исключением легких.

Лабораторные исследования можно совмещать с визуальным определением характеристик материала. О низкой морозоустойчивости могут свидетельствовать трещины в застывшем бетоне, расслаивание смеси, наличие в ней крупных частиц.

Способы повышения морозоустойчивости

В связи с тем, что на территории РФ холодные зимы, вопрос повышения морозоустойчивости является актуальным. Как говорилось выше, на показатель влияют прочность, состав, размеры и количество пор в структуре. Зная, что воздействует на стойкость к морозам, можно улучшить качество смеси использованием следующих способов:

• Уменьшение объемов воды в смеси. Если добавить в цемент меньше воды, заливая при этом жидкость с минимальным загрязнением, это позволит сделать материал более стойким к низким температурам.
• Снижение макропористости. Достигается благодаря добавлению специальных добавок, которые нивелируют потребность раствора в воде. С их помощью можно увеличить количество мелких пор, которые будут задерживать жидкость.
• Воздухововлекающие добавки. При их введении поры будут заполняться воздухом, который не позволит проникать в них воде.
• Гидроизоляция. Обеспечивается фасадными красками и полимерными пропитками, защищающими поверхность бетонных конструкций от действия влаги.

Если необходимо использовать морозостойкий бетон, марка материала должна быть высокой. При заливке в мороз целесообразно использовать противоморозные добавки, которые не будут позволять жидкости кристаллизоваться и превращаться в лед.

Автор статьи

Виктор Филонцев

Образование:
НИУ МСГУ, Кафедра Технологии вяжущих веществ и бетонов, 2003.

Опыт работы:
12 лет в сфере производства бетона.

Текущая деятельность:
независимые консультации в сфере строительства.

Подробнее