27. Морозостойкость бетона. Обосновать методы контроля.

Способность бетона сохранять свою прочность при попеременном за-

мораживании и оттаивании в воде называют морозостойкостью (ГОСТ

10060). Это свойство оценивают маркой F15, F25...F1000, в которой цифры показывают количество циклов замораживания при температуре минус 16 °С и оттаивания в воде при плюс 18 ± 2 °С без снижения прочности на сжатие более 5 % и потери массы более 3 %. Время выдерживания в воде и на морозе примерно одинаково, зависит от размеров испытываемых образцов и составляет от 2,5 до 5 часов. Основными причинами, вызывающими разрушение бетона, являются давление замерзающей и увеличивающейся в объеме воды на стенки пор и микротрещин, а также различные коэффициенты температурного расширения цементного камня, заполнителей и льда.

Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разу-

прочнению структуры бетона, его разрушению и оголению арматуры в

железобетонных конструкциях. Сначала начинают крошиться углы и вы-

ступающие грани изделий, концентрирующие напряжения, затем поверх-

ностные слои покрываются сетью волосяных трещин и постепенно разру-

шение распространяется по всему объему материала. Испытания бетона на морозостойкость проводят на образцах кубах. Недостаток стандартных базовых испытаний (ГОСТ 10060.1-95), методика которых была в основном

разработана профессором Н.А. Белелюбским в 1887 г., – их длительность.

В настоящее время применяют ускоренные методы (ГОСТ 10060.2-95,

ГОСТ 10060.4-95), которые можно классифицировать следующим образом:

1. Методы, основанные на ускорении развития деструктивных про-

цессов в бетоне за счет использования вместо воды раствора сульфата и

хлорида натрия или путем замораживания водонасыщенных образцов при

температуре минус 50 °С. Ускорение разрушения в первом случае достига-

ется за счет дополнительного образования при замораживании кристаллов соли и увеличения за счет этого суммарного кристаллического давления.Во втором случае вода дополнительно замерзает в микропорах, увеличивая тем самым общее напряжение в бетоне.

2. Расчетные методы, основанные на взаимосвязи между показателя-

ми структуры бетона и его морозостойкостью.

3. Белорусскими учеными под руководством проф. Н.П. Блещика на

основании результатов исследований была установлена взаимосвязь межу морозостойкостью бетона и температурными деформациями цементного камня в первый цикл замораживания-оттаивания. По величине деформаций, замеряемых специальным индикатором, рассчитывают деформационный критерий морозостойкости, который является основной экспериментальной величиной в эмпирической формуле. Проведенные сравнительные испытания по основному (базовому) циклическому методу и разработанному структурно-механическому по деформационному критерию показали хорошуюсходимость результатов, ускорив определение морозостойкости в 20 раз, значительно сократив при этом энерго- и трудозатраты. Основы метода заложены в разработанный стандарт РБ «Бетоны. Ускоренный структурно механический метод определения морозостойкости при однократном замораживании и оттаивании».

Контроль морозостойкости экспресс-методом особенно важен для

таких изделий и конструкций, как наружные стены, покрытия дорог и аэ-

родромов, тротуарные плиты, бордюрные элементы, стойки систем наруж-

ного освещения и линий электропередач, у которых морозостойкость

является основным фактором долговечности.

Повысить морозостойкость можно или за счет повышения его плот-

ности и снижения объема открытых капиллярных пор, или путем увеличе-

ния замкнутых воздухонаполненных резервных пор до 4 – 6 %, которые

гасят возникающее при замерзании воды давление льда (рис. 6.10). Для повышения объема закрытых пор применяют воздухововлекающие добавки,пенящую способность которых используют при перемешивании бетонной смеси. В качестве добавки этого типа наиболее широкое применение нашла смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), получаемая из древесной смолы, которую вводят в бетон в количестве 0,01 – 0,03 % от массы цемента. С этой целью могут быть использованы также побочные продукты нефтеперерабатывающей промышленности.