2.3. Морозостойкость пенобетона и газобетона, увеличение срока службы материалов
На протяжении довольно длительного периода истории, люди решают проблему увеличения срока службы стеновых конструкций, который в значительной степени связан с морозостойкостью материалов, применяемых при ее создании.
Одно из самых распространенных представлений на сегодняшний день гласит, что разрушение бетонной конструкции стены происходит вследствие распирающего действия льда при расширении.
Однако исследования, которые были проведены над современными строительными материалами – петобетоном и газобетоном, во многом пошатнули данное представление. Указанные материалы, в сравнении с обычным бетоном, обладают гораздо более пористой структурой (дополнительные резервуары для расширяющейся воды), что впрочем, не дало им возможности выдерживать сколь угодно низкие температуры.
Этот факт заставил пересмотреть предложенные механизмы воздействия морозов, которые справлялись с объяснением следующих закономерностей:
Наличие дополнительного скачка термического расширения бетона в определенном диапазоне температур (около -35°С)
Сильное разрушающее действие данного скачка.
Отсутствие дополнительных скачков при дальнейшем понижении температуры.
Расширение бетона (вместо сжатия) при повышении температуры.
Ухудшение морозостойкости после интенсивной термообработки бетона.
Ухудшение морозостойкости бетона на цементах определенных типов.
Увеличение морозостойкости пенобетона и газобетона при добавлении алитового портландцемента.
Схожесть деформаций после равного количества циклов замораживания и оттаивания при разных температурах.
Чувствительность неморозостойких ячеистых бетонов к испытанию увлажнением-высушиванием.
Сильное повышение морозостойкости при добавлении гидрофобных веществ.
Эти и ряд других закономерностей стало возможным объяснить на основании новой теории замораживания бетона.
Вода в бетоне замерзает с центра капилляров, так как именно там, а не у стенок, структура вода наименее искажена адсорбционными силами. Вода, находящаяся у стенок не вписывается в решетку льда и поэтому не замерзает. В пользу данного предположения свидетельствует также факт, что процесс гидрофобизации увеличивает морозостойкость.
Чтобы проверить справедливость данной теории в пористый бетон вводились добавки: гидрофальная и гидрофобная. В результате опыта стало ясно, что морозостойкость снизилась на 16%, а ГКЖ-94, наоборот вырос.
Лед, который образуется на начальном этапе замерзания (первичный скачок), передает растягивающее напряжение через воду, уменьшающую его за счет собственной подвижности. При дальнейшем замораживании вода, выступающая в роли промежуточного слоя ,замерзает и уже ничто не останавливает деструктивное действие низкой температуры.
Таким образом, разрушение бетона на морозе, можно объяснить растяжением льдом стенок капилляров. Этот процесс происходит в 2 этапа: через слой диффузной воды - при стандартном замораживании (первый скачок) и рыхло-связанной воды - при низкотемпературном замораживании (второй скачок).
Величина разрушений, вызванных морозом, определяется степенью гидрофильности стенок пор. Чем ниже температура, тем интенсивней она себя проявляет. В числовом соотношении это выглядит следующим образом: при -50°С газобетон разрушается в 2 раза быстрее, чем при -20°С.
Для увеличения срока службы стеновых материалов и пенобетона и газобетона необходимо использовать такие режимы твердения, которые способны обеспечить наименьшую гидрофильность цементного камня, в частности добавление гидрофобизирующих добавок.