Как повысить морозостойкость бетона

Добавки в бетон для морозостойкости: виды и применение

› Инструменты и материалы

Бетон с момента открытия стал одним из наиболее важных строительных материалов. Это связано с его высокими эксплуатационными свойствами. Но при этом он имеет также несколько недостатков.

Наиболее существенным из них — низкая устойчивость к минусовым температурам. В настоящее время этой проблемы уже не существует.

Разнообразные добавки в бетон для повышения морозостойкости помогают улучшить сопротивляемость материала зимним условиям.

Где применяется морозостойкий бетон?

Далеко не при каждом типе строительства нужны морозостойкие добавки.

Они используются тогда, когда процесс возведения зданий осуществляется зимой при низких показателях температуры.

Когда столбик термометра опускается ниже -25 градусов, нужно прекратить бетонные работы, так как приготовить качественную смесь попросту не получится.

Добавки для приготовления морозоустойчивого бетона позволяют работать со стройматериалом даже, когда температура ниже -15°C. Если показатели всего -5-7°С, будет достаточно использование теплой воды. Характеристики раствора в таком случае не ухудшатся.

Виды добавок для повышения морозостойкости

Вещества, повышающие морозостойкость, могут существенно изменить характеристики раствора. Цель каждой присадки в бетон – подготовить конкретный компонентный состав к заданным климатическим условиям.

Существуют следующие добавки, влияющие на степень морозостойкости и некоторые другие показатели материала:

1. Суперпластификаторы. Это химические вещества, которые влияют на подвижность бетона. Также это отражается на прочности и водонепроницаемости. К тому же любой пластификатор снижает расход цемента на 15%. Одним из наиболее популярных видов является добавка «С-3» российской компании «Полипласт».
2. Ускорители отвердения. Влияют на время схватывания раствора, но снижают уровень пластичности раствора. При этом возрастает прочность бетона. Так как время затвердевания небольшое, процесс возведения сооружений намного быстрее.
3. Регуляторы пластичности. Их цель – это продление периода использования готовой смеси. Это важно, когда предварительно подготавливается большой объем материала, которому нужно сохранять свои свойства до начала использования на объекте. Популярные регуляторы пластичности: хлорид кальция, нитрат кальция, нитрит-нитрат кальция, нитрит-нитрат-хлорид кальция, сульфат натрия, нитрат натрия, тринатрийфосфат и хлорид натрия (соль). Эти добавки востребованы, когда необходима заливка бетона в нестандартные формы. Материал хорошо заполняет все неровности.
4. Антиморозные добавки. Их также добавляют в состав бетонной смеси, если температура окружающей среды опускается ниже -7 градусов по Цельсию. Это позволяет в дольше сохранять свойства материала. Распространенные марки добавок следующие: МБ 10-01, МБ 10-30С, МБ 10-50С и МБ 10-100С. Они отличаются соотношением своих основных компонентов: микрокремнезема и золы.
5. Модификаторы. Позволяют существенно повысить показатель прочности. На фоне их использования улучшается сопротивляемость коррозии и низким температурам.
6. Комплексные присадки. Воздействуют на несколько эксплуатационных качеств бетона одновременно. Эта группа присадок может уменьшать расход воды, повышать устойчивость к морозу и коррозии, продлевать срок затвердевания и т.д.

Присадки, в которых присутствует хлорид понижают коррозийную устойчивость арматурных элементов в бетоне. Однако добавки на основе нитрита натрия, наоборот замедляют этот процесс.

Как применять?

Морозостойкая добавка в бетон может как улучшать качество материала, так и понижать его. Это зависит от условий использования. Рассмотрим несколько вариантов применения материала:

1. Если в бетонных конструкциях применяется ненапрягаемая арматура, диаметр которой превышает 5 миллиметров, никаких ограничений в использовании присадок нет. Процесс твердения и устойчивости материала можно изменять в произвольном порядке.
2. В случае, когда диаметр ненапрягаемой арматуры до 5 миллиметров, не рекомендуется использование добавок, в которых присутствует воздействие соляной кислоты на кальций. Также будет неблагоприятным сочетание последней присадки с нитритом натрия.
3. Если присутствуют закладные и выпускные элементы, не имеющие защиты, нужно использовать: поташ (карбонат калия), смесь мочевины и нитрата калия, нитрат натрия, а также нитрат кальция. Их можно добавлять в раствор самостоятельно при замешивании.
4. Если бетонная конструкция будет эксплуатироваться в агрессивной газовой среде, не стоит использовать присадку, которая является продуктом воздействия соляной кислоты на кальций. Возможно ускорение процесса появления коррозии.

Приготовить пластификатор для бетона можно своими руками, но качественнее будет добавка, приобретенная в строительном магазине. Так как она прошла соответствующую проверку, определяющую точное количество присутствующих в ней веществ.

Добавки для повышения морозостойкости бетона Ссылка на основную публикацию

Источник: https://betonpro100.ru/instrumenty-i-materialy/dobavki-dlya-povysheniya-morozostojkosti

Улучшаем стойкость бетона к заморозкам

Морозостойкость бетона – это важный показатель материала для строительства фундаментов и любых конструкций, подвергаемых сезонному замораживанию/оттаиванию.

Значение определяется лабораторными испытаниями образца раствора.  Особенно важно учитывать параметр морозостойкости в регионах, где зима длится большую часть года.

Методы определения

Морозостойкость бетона – это количество циклов замораживания и оттаивания бетонного образца в насыщенном водой состоянии без потери прочности не более 5%. Чем выше значение, тем больший срок службы конструкции в первозданном виде с заданными характеристиками.

Методы определения стойкости бетона к морозам описаны в межгосударственном стандарте ГОСТ 10060-2012. Согласно документу образцы для основного и дорожного строительства осуществляют с использованием разных насыщающих сред:

• F1 – насыщенный водой образец (основной);
• F2 – насыщенный 5%-ым водным раствором хлорида натрия (дорожные и аэродромные камни).

Определение морозостойкости бетона проводят только при достижении кубиками проектной прочности, то есть чрез 28 дней.

Образцы 100×100×100 или 150×150×150 мм охлаждают до отрицательных температур обычным или ускоренным способом, затем размораживают.

Проверку прочности осуществляют после каждого пройденного цикла.

По результатам исследования бетону присваивается марка по морозостойкости F. Индекс за ней означает полное количество циклов до потери камнем прочности не более 5%.

Применение бетона в зависимости от марки

Морозоустойчивость определяется составом бетонного раствора, который может изменяться в зависимости от эксплуатационных потребностей.

Чтобы создать конструкцию достаточного качества и не переплачивать за добавки в бетон, материал подбирают в соответствии с областью применения.

Кроме того, показатели прочности и морозостойкости взаимосвязаны друг с другом*:

Маркировка морозостойкостиМарка прочностиНазначение материала

F50 и ниже	М100-150	Низкая водостойкость и морозоустойчивость. Бетон используют преимущественно внутри помещений или под навесами, для организации декоративных дорожек.
F50- F200	М200-250	Умеренная морозостойкость бетона, такой материал применяется для обустройства конструкций с небольшой несущей способностью под открытым небом: пешеходные дорожки, элементы отделки, беседки, автомобильные площадки.
F200-F350	М300-350	Повышенная морозостойкость, идеальная для частного домостроительства в условиях российских средних широт и даже северных регионов.
F350-F500	М400-450	Высокая морозоустойчивость, бетон с таким показателем используют в условиях многослойного глубокого промерзания грунта в водонасыщенном состоянии.
F500 и более	М500 и выше	Очень высокий показатель морозостойкости для бетона используют при строительстве гидротехнических сооружений, промышленных и гражданских объектов на века.

*морозостойкость бетона и прочность соотнесены условно, параметр стойкости к замораживанию может быть изменен внутри камня одной прочности.

Между показателями прочности и морозостойкости есть связь: чем плотнее структура камня, тем выше оба показателя, а также водонепроницаемость готового бетона.

Потребность в изготовлении морозостойкого бетонного раствора также может возникнуть при зимнем ведении работ.

Повышение морозостойкости бетона

Для разных целей используют бетоны с определенными характеристиками прочности.

Например, для возведения фундамента под частный дом в большинстве случаев принимают бетон М300-М400. Ему соответствует показатель морозостойкости F200-F350.

Однако, в случае работы с насыщенными водой грунтами существует риск нарушения гидроизоляции и насыщения конструкции влагой.

Чтобы минимизировать риски, показатель морозостойкости искусственно повышают разными способами, что оказывает влияние и на прочность конструкции, и на ее водонепроницаемость. Сделать это можно несколькими способами.

Работа со структурой

Первый способ получить морозостойкий бетон – уплотнить его структуру. Как этого достичь:

• Если заморозить конструкцию на четвертой неделе полного отвердевания, количество пор в камне уменьшится за счет изгнания воздушных пузырьков;
• Тщательная трамбовка раствора при укладке уплотняет рабочую массу и избавляет ее от воздуха;
• Уменьшение количества воды при затворении раствора позволяет увеличить морозостойкость бетона. Достичь эффекта без ущерба помогут чистые заполнители без загрязнений и пыли.

Соблюдение технологии приготовления раствора и его укладки неизбежно приводит к его уплотнению – в тяжелом бетоне не должно быть пор и воздушных пузырьков. Приведенными способами можно получить сопоставимую, но максимальную устойчивость к замораживанию и оттаиванию для заданной группы материала.

Гидроизоляция

Повысить морозостойкость бетона посредством гидроизоляции не получится.

Но устойчивость к температурным перепадам значительно вырастет за счет ограждения конструкции от воды – в сухом состоянии камень переносит мороз гораздо легче и практически без последствий.

Именно вода является основным разрушителем бетона при замораживании – превращаясь в лед, она ломает структуру бетона изнутри.  Если удалить источник влаги, разрушать конструкции будет нечему.

Существует несколько способов гидроизоляции:

• Рулонная – самая простая и доступная. Полотна на основе битумного вяжущего настилают на горизонтальные и вертикальные конструкции, швы между ними тщательно прорабатываются мастикой или горелкой.
• Проникающая – это способ укрепления поверхности бетонной конструкции и ее уплотнения. Соответственно, вода не может проникать в структуру.
• Обмазочная гидроизоляция эффективна в сочетании с рулонной, поскольку не отличается долговечностью как самостоятельная защита.

Присадки

Марка бетона по морозостойкости может быть существенно увеличена пластифицирующими добавками. Они имеют разное назначение:

• Специальные для повышения морозоустойчивости. Основной принцип действия – изменение размера пор до мельчайших.
• Комплексные применяют для улучшения нескольких качеств материала – плотности, водонепроницаемости и устойчивости к температурным перепадам.
• Гидрофобизаторы препятствуют проникновению воды в структуру камня и исключают риск ее отрицательного воздействия.

Класс бетона по морозостойкости помогут повысить такие присадки:

• Нитрат кальция и нитрат натрия – ускорители твердения, за счет чего структура быстро уплотняется;
• Мочевина замедляет твердение, а значит, оставляет время для выхода воздушных пузырьков;
• С3 – универсальный суперпластификатор комплексного действия;
• Лигносульфаты – комплексные добавки, улучшающие плотность, прочность и морозостойкость.

Укладка бетона зимой

Как повысить морозостойкость бетонного раствора при зимних работах? В таком случае используют только присадки, повышающие прочность, а также ускоряющие твердение с выделением тепла. Именно зимой важно не дать воде кристаллизоваться и расширяться еще на этапе укладки раствора в опалубку.

Кроме присадок необходимо использовать утеплители – важно не дать бетону резко остыть и расслоиться. Обычно только что смонтированные конструкции обогревают пушками или электрическими панелями до набора ими первоначальной прочности.

Источник: https://betonopedia.ru/beton/morozostojkost.html

Морозостойкость бетона: оцениваем поведение материала при низких температурах

Многие из тех, кто строит дома в климатическом поясе с регулярными похолоданиями, интересуются, как повысить морозостойкость бетона.

 Данный вопрос является весьма актуальным, поскольку сильные понижения температуры, а тем более – ее резкие перепады приводят к повышенному износу конструкций и ускоряют процесс их разрушения.

Ниже мы рассмотрим, что происходит с бетоном при его замерзании, и как предотвратить негативные последствия этого процесса.

Если оставить материал без защиты, то после нескольких зим он будет выглядеть примерно так

Процессы в материале

Чтобы понять, от чего зависит устойчивость цементного раствора к низким температурам и как можно ее улучшить, следует изучить процессы, которые протекают в самом материале. И здесь нужно отметить, что при длительном воздействии холода бетон стремительно теряет прочность, особенно в поверхностной части.

На сегодняшний день существует две гипотезы, объясняющие это явление:

• Согласно одной точки зрения, причиной разрушения материала изнутри становятся кристаллы льда. Влага, которая просачивается в поры материала, под воздействием низких температур замерзает, увеличиваясь в объеме примерно на 10-12%. Ледяные включения воздействуют на стенки пор, разрушая их и снижая плотность раствора.
• Согласно другим утверждениям, основным вредоносным фактором является не лед сам по себе, а та жидкость, которая остается в капиллярах при замерзании. Лед давит на остатки воды, которые практически не сжимаются, и они разрушают каналы диаметром от 5 до 100 нанометров.

Фото пор, увеличившихся при замерзании воды

Обратите внимание! Несмотря на то, что в среде специалистов большим авторитетом пользуется вторая гипотеза, обе они не противоречат друг  другу. В любом случае основной причиной называют увеличение объема жидкости при превращении в лед.

• Важным в данном случае является и тот факт, что расширяющаяся жидкость и лед заполняют поры фиксированного, и при этом достаточно малого объема. Именно по этой причине морозостойкость газобетона будет выше, чем у полнотелых составов из цемента аналогичной марки: резервный объем полостей позволяет компенсировать возникающие нагрузки.

Нужно отметить, что разрушение конструкций за счет возникающих внутренних напряжений происходит неравномерно:

• Вначале нарушается форма выступающих граней, отмечается также скалывание углов.
• Затем возникают микротрещины на плоских участках открытых поверхностей, которые вскоре объединяются в большие поврежденные участки. Это может привести как к шелушению бетона, таки к образованию крупных выбоин.
• На третьей стадии жидкость проникает в глубинные структуры конструкции, и ее накопление в крупных трещинах провоцирует сильные разрушения.

Разрушение, начинающееся с острых граней

Отдельно стоит отметить, что интенсивность воздействия усиливается и за счет того, что разные компоненты бетона имеют разный коэффициент температурной деформации.

Отличия в изменении объема цементного монолита, минерального заполнителя и стальной арматуры приводят к тому, что со временем в местах их контакта формируются зоны с пониженной плотностью.

Показатели устойчивости к холоду

Под морозостойкостью обычно понимают способность материала выдерживать низкие температуры без разрушения и необратимых деформаций.

Для цифрового обозначения этого параметра используется такая величина как класс бетона по морозостойкости (F) – количество циклов замерзания/размерзания, которое может выдержать бетон данной марки до того момента, когда его прочность на сжатие не снизится на 5 %.

Динамика трещины при многократном оттаивании

Таким образом, морозостойкость бетона F200 означает, что до начала ощутимой потери прочности материал может замерзнуть и оттаять не менее 200 раз, что является достаточно существенным показателем. Такие бетоны можно с успехом применять в средней полосе России, для которой зимой характерны частые перепады температуры.

Обратите внимание! Морозостойкость асфальтобетона и дорожного покрытия на цементном связующем определяется несколько иначе: материал должен утратить не более 5% массы.

Поскольку способность сопротивляться низким температурам во многом зависит от того, насколько прочным является само основание, существует прямая связь между классом материала и таким показателем как марка бетона по морозостойкости.  Наиболее распространенные составы и их характеристики приводятся в таблице:

F, кол-во циклов	Класс бетона	Марка бетона
50	В7,5 – В12,5	М100-150
100	В15 – В20	М200-250
200	В25	М300-350
300	В30	М400
Более 300	В35 – В45	М450-600

Как видите, зависимость вполне очевидна. Чем выше прочность материала (соответственно, больше будет и его цена), тем дольше и эффективнее он будет противостоять замерзанию.

 Определение характеристик

Тестирование проб

Определение морозостойкости бетона по ГОСТу  (ГОСТ 10060.0) осуществляется таким способом:

• Из партии бетона отбирается проба средней структуры (т.е. без добавления или удаления наполнителя).
• Из данной пробы в формы отличаются образцы – кубы с ребром 100или 200 мм.
• Образец просушивается в течение 28 суток для набора прочности, после чего в течение 4 суток насыщается водой.
• Затем бетонные кубы помещают в морозильную камеру, где их подвергают попеременному замораживанию ( — 180С) и оттаиванию (+180С).
• После требуемого количества циклов выполняется исследование механических свойств материала с использованием пресса.
• На основании изменения показателя прочности на сжатие в зависимости от продолжительности температурного воздействия делается вывод о степени холодостойкости материала.

Обратите внимание! Также допускается ускоренное тестирование при многократном или однократном замораживании с последующим расчетным определением параметров.

Устройство для тестирования образцов после заморозки

Для облегчения работы можно использовать специальный прибор для определения морозостойкости бетона.

Подобные устройства комплектуются измерительными камерами и эталонными образцами, что позволяет получать информацию об эксплуатационных свойствах материала с минимумом трудозатрат.

Также для определения холодостойкости можно применять ультразвуковой метод по ГОСТ 26134-84.

Он менее трудоемок в реализации, но предполагает использование довольно сложного оборудования, потому своими руками здесь справиться не получится – придется обращаться к специалистам.

Повышение сопротивления низким температурам

Состав с противоморозными характеристиками

При необходимости можно изготовить морозостойкий бетон своими руками.

Для этой  цели применяются такие методики:

• Во-первых, следует качественно уплотнять раствор при заливке. При уплотнении уменьшается пористость материала, а значит, снижается и объем жидкости, которая попадет внутрь бетона при его насыщении.

Обратите внимание! Для этой цели штыкования недостаточно – желательно использовать виброуплотнитель большой мощности.

• Во-вторых, повышение морозостойкости бетона осуществляется за счет формирования дополнительных внутренних полостей. При этом в раствор добавляется газообразующий или порообразующий компонент, который обеспечивает закладку в материале микроскопических пузырьков.

Совет! Оптимальный объем вовлеченного воздуха при этом составляет от 4 до 6% от общего объема бетона.

• В-третьих, можно использовать специальные добавки, которые повышают устойчивость уже полимеризованного бетона к низким температурам. К таким добавкам относят соли кальция, а также карбамид (мочевину) – они снижают льдистость материала за счет уменьшения плотности замерзающей воды. Образовавшийся при замерзании концентрированного солевого раствора чешуйчатый лед оказывает менее разрушительное воздействие на стенки пор.
• Наконец, в ряде случаев достаточно просто защитить поверхность от прямого контакта с влагой. Здесь могут применяться как полимерные пропитки-силинги, так и фасадные краски, образующие плотную пленку.

Нанесение покрытия, снижающего водопоглощение

Вывод

Приведенная в статье информация о том, что происходит в растворе при его замерзании, как определяется морозостойкость бетона по ГОСТу, и что можно сделать, чтобы ее повысить, является весьма актуальной. Длительное воздействие низкой температуры, а также многократное замораживание и оттаивание способно буквально за несколько лет снизить прочность конструкции из бетона практически вдвое.

Если вы хотите знать, как это предотвратить — внимательно изучите приведенные выше рекомендации, а также просмотрите видео в этой статье.

Источник: https://masterabetona.ru/svojstva/549-morozostojkost-betona

Определение морозостойкости бетона

Климат в нашем регионе характеризуется длинной зимой, пониженными температурными показателями, осадками и сильно промерзающим грунтовым слоем.

Те материалы, которые используют в ремонтно-строительной сфере, имеют нестандартные характеристики, среди которых — морозостойкость.

Морозостойкость бетона – качество, которое определяется умением выдерживать агрессивные погодные условия (перепады температуры), замерзание и оттаивание смеси бетона, что влияет на такое свойство, как прочность. Морозостойкость бетона помечают буквой F, как показатель того, что бетон выдержит даже максимальные температуры.

Преимущество в таком бетоне состоит в том, что он не изменяется в своей форме со временем, не крошится, подстраивается под любые погодные условия, переносит зоны с повышенной влажностью.

Маркировка морозостойкости

Такое определение, как марка является главным показателем. Каждой марке отведены определенные цифры. По ГОСТу обозначают специальные марки бетона: f50, f100, f150, f200, f300. Их объединяют в группы, зависящие от уровня эксплуатации:

1. Низкий класс морозоустойчивости – меньше f50. Редко используемый тип раствора. При воздействии окружающей среды на бетон, он начнет трескаться, рассыпаться. То есть, закрыты широкие возможности.
2. Умеренный – от f50 до f100. Эти виды используются часто в строительной сфере, потому что это средний стандартный показатель. Если будут постоянные колебания температуры, будет обеспечено многолетнее использование такого бетона, без его разрушения.
3. Морозоустойчивость повышенного уровня – f150, f200. Выдерживает даже сильные перепады температур, может долго обладать своими характеристиками эксплуатации, которые не будут меняться.
4. Высокий – от f300 до f500. Применим для особых случаев. К примеру, места, где время от времени изменяется уровень воды, нужно обеспечить устойчивость к различным переменам. Стоит дорого.
5. Морозостойкость бетона очень высокого уровня – выше f500. Из-за очень высокого уровня морозостойкости применяется в индивидуальных случаях, когда строят на долгие века. Тут в составе применяют бетоны самых высоких марок, в которые вмешивают специальные добавки.

Когда на заводе сделали образец бетона, его погружают в водную среду либо специальный раствор.

Держат там до полного поглощения воды, затем производят заморозку до температуры -18 градусов.

Время от времени делают замеры, определяющие, насколько материал потерял прочность. В зависимости циклов таких замеров определяется коэффициент, а далее — маркировка.

Марка бетона по морозостойкости.

Для каждого региона и вида местности существует определенный класс.

Перед началом строительных работ нужно проконсультироваться со специалистами, которые подберут оптимальный вариант.

Чем больше уровень морозостойкости, тем выше стоимость на материал, ведь добавляют примеси, позволяющие изменять химический состав.

Способы определения показателя

Морозостойкость определяют благодаря испытаниям, в которых замораживают и размораживают смесь несколько раз.

 Метод лабораторного эксперимента предполагает следующее: чтобы провести исследование, берут базовые (неоднократный цикл замораживания и размораживания), контрольные (прочность состава) образцы раствора.

Они не должны иметь дефектов. Для исследования применяют морозильную камеру, стеллажи, контейнеры, залитые водой. Заморозку производят при температуре до -130 градусов, процесс оттаивания – до 180 градусов.

Можно подтвердить маркировку лишь в том случае, если не была потеряна такая характеристика, как прочность.

Такое испытание может не всегда оказаться правдивым, поскольку в искусственно созданных условиях стройматериал может рассыпаться, а в природных – быть надежным продолжительное время.

Это проявляется и из-за разных темпов высушивания. Летом высокие температуры влияют на уровень просушки, происходит насыщение солнечной энергией, а в лабораторных – насыщение водой.

Существуют варианты, когда для определения морозостойкости можно провести испытание подручными методами. Чтобы оценить показатель, смотрят на такие параметры:

• Вид стройматериала. Крупнозернистая структура, трещины, пятна, шелушение, расслаивание говорят о том, что такой бетон обладает низким качеством с пониженным уровнем морозостойкости.
• Водопоглощение. Когда показатель колеблется в пределах 5-6 %, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.
• Если бетон, хорошо насыщенный влажностью, начинают сушить на солнце, и он трескается, говорят о низком показателе.

Как увеличить морозостойкость?

Бетон без морозостойких добавок.

Существует ряд способов увеличения морозостойкости. Исследуемая характеристика напрямую зависима от того, в каком количестве и размерах находятся поры, от качества и состава цемента, от прочности:

• Первый и наиболее простой способ повышения уровня морозостойкости – это снижение макропористости. Применение добавок и условий для скорейшего затвердевания раствора снижает до минимума потребность в водном компоненте. Как результат, уменьшаются поры.
• Второй – уменьшение количества воды в цементном растворе. Следует применять заполнители, которые меньше всего загрязнены, добавки, снижающие необходимость в водной массе.
• Третий – если заморозить стройматериал в позднем возрасте, то поры уменьшаются.
• Четвертый – применение добавок. Именно они повышают образование маленьких пор, в которые вода не проникает.
• Пятый – гидроизоляция. Применение специальных красок или пропиток, благодаря которым появляется защитная пленка.

Способы повышения морозостойкости бетона | НерудБизнесТорг

Одним из важнейших показателей качества бетонных строительных сооружений является их морозостойкость.

Так принято называть способность бетонной смеси и отвердевшего бетона выдерживать многократно повторяющиеся циклы замораживания/оттаивания бетона и агрессию резких температурных перепадов в окружающей среде без разрушений, необратимых деформаций, с сохранением периода эксплуатационного ресурса. Низкая морозостойкость одинаково негативно сказывается на состоянии несущей способности залитого фундамента возведенного жилого строения и огромного гидротехнического комплекса.

Воздействие циклических температурных перепадов на бетон

Несмотря на свою камнеподобную структуру, бетон не способен активно противостоять многократным циклическим воздействиям температурных перепадов, переходящих от плюсовых температур окружающей среды через точку замерзания воды (ноль градусов по Ц) к глубоким минусовым значениям (до минус 50-60 градусов Ц для районов с холодной зимой). Со временем в бетонных конструкциях проявляются локальные выкрашивания, шелушения, сколы, развивающиеся в глубокие трещины. Если заказать бетон с доставкой, например, бетон М100 (цена с доставкой согласно каталогов поставщиков), имеющий низкую марку по морозостойкости, то уже через несколько сезонов зима/лето в условиях резко континентального климата можно заметить проявления начинающихся разрушений в поверхностной части.

На рис. ниже показана динамика развития трещины в теле бетонного изделия при многократных замораживаниях/оттаиваниях.

Механизм морозного разрушения бетона

Основной причиной морозных разрушений бетона является свойство воды увеличиваться в объеме при фазовом переходе из жидкого состояния в твердое.

Объем образующегося льда более чем на 9-12 процентов превышает объем воды до ее замерзания. При затворении цемента водой часть жидкости не вступает в реакцию гидратации, а остается в капиллярах и порах структуры бетонной смеси.

Бетон сам по себе является пористым материалом, пористость которого зависит от соотношения содержания цемента с химически связанной водой.

При замерзании образовавшиеся в капиллярах и порах ледяные кристаллы создают высокое внутреннее давление на стенки капилляров, которого вполне достаточно для разрушения увлажненного материала.

На рис. ниже приведено фото увеличенных пор, подвергающихся циклическим замерзаниям/оттаиваниям.

В соответствии с физической картиной процесса разрушения бетона можно сделать вывод, что морозостойкость бетона зависит от следующих факторов:

• количества пор в структуре бетонного монолита;
• характера пористости структуры;
• минерального и химического состава цементного вяжущего;
• степени прочности бетона на растяжение.

Методы повышения морозостойкости бетона

Воздействуя различными способами на вышеуказанные факторы, на практике добиваются повышения морозостойкости бетонной смеси.

Наиболее эффективными являются методики, направленные на устранение внутренней пористости структуры, чтобы минимизировать влияние ледяных кристаллов на прочность бетона.

• 1. Снижение макропористости бетона

Уменьшение количества пор больших размеров способствует тому, что свободная от гидратации вода не сможет найти дополнительные полости в структуре бетона.

К снижению макропористости приводят следующие мероприятия:

• снижение водоцементного отношения;
• уменьшение водопотребности бетонной смеси для снижения расхода воды;
• применение незагрязненных инертных заполнителей оптимальных зерновых составов с минимальной водопотребностью;
• качественное уплотнение бетонной смеси;
• создание благоприятных температурных и влажностных условий твердения.

• 1. Изменение характера пористости

При введении в бетон воздухововлекающих добавок создается от 4 до 6 процентов мелких пор резервного характера, которые вода при обычном затворении не заполняет, но при замерзании, в соответствии с законом увеличения объема при фазовом переходе, она в них перетекает. Наиболее эффективными считаются добавки ГКН-10 и ГКН-11, снижающие показатель водопоглощения бетонной смеси.

• 1. Минеральный и химический состав цемента

Наибольшая морозостойкость у бетонов, замешанных на портландцементе. Более высокую степень морозостойкости имеют бетоны с глиноземистым цементом. Пониженная морозостойкость у бетонов на пуццолановом портландцементе с активными добавками осадочного происхождения.

4.Напряжения, возникающие при давлении ледяных кристаллов на стенки пор и капилляров при замораживании, являются растягивающими. Поэтому нередко используются различные мероприятия, способные увеличить предельное растягивающее напряжение бетона.

Возможность увеличивать морозостойкость бетона благоприятно способствует повышению срока безаварийной эксплуатации строительного бетонного сооружения в условиях резких температурных перепадов.

Источник: https://nbt.su/sposoby-povysheniya-morozostojkosti-betona/

Морозостойкость и водонепроницаемость бетона

Устойчивость бетона к воздействию влаги и низких температур является важным показателем его качества и долговечности.

Материал способный долгое время выдерживать отрицательное воздействие внешних факторов очень востребован в строительстве особенно при возведении монолитных железобетонных конструкций.

Водонепроницаемость бетона

Сопротивление поверхности бетонных изделий проникновению воды дает возможность использования этих материалов при строительстве гидротехнических и подземных сооружений, мостов, набережных, фундаментных опор и других конструкций. Водонепроницаемость бетона обозначается буквой «W» и показывает внешнее давление воды, при котором она начинает проникать через поры на поверхности в тело бетонного монолита. Определенная стандартом величина этого показателя может находиться в пределах W2-W20. Для большинства зданий и сооружений сопротивление проникновению влаги у бетонных элементов марка бетона по водонепроницаемости не превышает W6.

Самый эффективный способ снижения водопроницаемости бетона это уменьшить пористость поверхностных слоев. Этого можно добиться:

• уменьшением количества воды при приготовлении смеси;
• применением специальных добавок для создания особых условий твердения;
• путем применения особо чистых промытых наполнителей.

В качестве дополнительной меры, повышающей уровень защиты от проникновения влаги в структуру бетона, на его поверхность наносится гидроизоляция.

Для этого используют водостойкие лакокрасочные материалы, полимерные пропитки, битумные растворы и расплавы, образующие водонепроницаемое покрытие и хорошо прилегающие к бетонной поверхности.

Морозостойкость бетона

Для бетонирования при минусовой температуре применяются специальные морозостойкие бетоны.

Эта способность застывшей бетонной смеси выдерживать многократные циклы заморозки и оттаивания сохраняя при этом на длительное время свои технические характеристики неизменными.

Испытательная проверка данного параметра производится до тех пор, пока величина снижения прочности бетона не достигнет пяти процентов. После этого количество пройденных циклов снижается в нижнюю сторону до круглого десятка.

При классификации обозначается латинской буквой «F» и сопровождается цифровым значением 50 – 1000.

При наличии специальных добавок максимальное значение «F» может быть более 300, но такие бетонные смеси при массовом строительстве в условиях умеренного климата применяются мало из-за их высокой стоимости.

Марки бетона по морозостойкости

При определении требований к бетону по морозостойкости следует учитывать климатические условия, глубину промерзания грунта и возможную скорость изменения температуры наружного воздуха. Стандартная классификация определяется в ГОСТ 10060-2012 и подразделяет все производимые смеси на 5 классов по морозостойкости:

• F50 с низкой морозоустойчивостью применяют только в для теплых внутренних помещений;
• до F150 с нормальной устойчивостью для возведения зданий в местности с теплым и умеренным климатом. Эксплуатация постройки может достигать 100 лет;
• F150-300 повышенной морозостойкости для районов с суровой зимой и промерзающей почвой, например Сибирь;
• F300-500 высокой стойкости для северных районов с глубоким промерзанием грунта;
• F500-1000 с крайне высокой устойчивостью для особо ответственных сооружений.

Характеристики различных бетонных смесей согласно ГОСТ

Определения стандарта показывают, что наиболее к распространенным маркам в России следует отнести бетоны с показателями F150 – F250. Классификация по ГОСТ не распространяется на бетоны используемые для дорожного строительства и взлетных полос аэродромов.

Таблица морозостойкости и водонепроницаемости бетона различных марок и класс

Марка бетона	Класс бетона	Морозостойкость F	Водонепроницаемость W
м100	В-7,5	F50	W2
м150	В-12,5	F50	W2
м200	В-15	F100	W4
м250	В-20	F100	W4
м300	В-22,5	F200	W6
м350	В-25	F200	W8
м400	В-30	F300	W10
м450	В-35	F200-F300	W8-W14
м550	В-40	F200-F300	W10-W16
м600	В-45	F100-F300	W12-W18

Методы определения морозостойкости бетона

В Государственном стандарте 10060-2012 указаны 4 способа лабораторных испытаний затвердевших бетонов на морозостойкость и один химический способ. Для каждого из них необходимо приготовить испытательные образцы в виде бетонных кубиков с длиной ребра 100 мм.

До начала испытаний образцы должны набрать проектную прочность согласно их марке.

Для этого они выдерживаются в теплом помещении в течение 28 дней.

При необходимости расширенного изучения возможно проведение промежуточных испытаний через 4, 7 и 14 дней после заливки бетона в формы.

Для проведения испытаний могут потребоваться:

• формы для изготовления образцов;
• стеллажи для хранения образцов;
• контейнеры для воды и химических реагентов.
• морозильное оборудование;
• термическая печь;

Технология лабораторных испытаний заключается в том, что образцы опускают в воду для намокания, а потом подвергают их многоразовой заморозке с последующим нагревом.

При этом охлаждение происходит при температуре -130˚C, нагрев в печи при +180˚C.

В результате, если бетонные образцы не теряют прочности и на них не образуются трещины, то марка по морозостойкости отвечает заявленным требованиям.

Сам принцип лабораторных испытаний сводится к подтверждению заявленных результатов. Поэтому на практике реальная морозостойкость материалов всегда выше. Это объясняется в принудительном замачивании образцов и большой разнице в скорости охлаждения и нагрева.

Ускоренный химический и визуальный методы

Для проведения экспресс-испытаний подготовленные бетонные образцы опускают на сутки в серно-кислый натрий.

Потом производят просушку при температуре 100˚C на протяжении 4-х часов. Эту процедуру повторяют 5 раз и после этого осматривают бетонные кубики.

Если на поверхности отсутствуют трещины и дефекты, то морозостойкость материала не менее F300.

Достаточную устойчивость бетона к воздействию низких температур в частном строительстве можно определить визуально, осматривая готовый бетонный образец.

На нем не должно быть видно крупнозернистой структуры, трещин и повреждений, мест расслаивания и цветных пятен. Для проверки уровня поглощения воды окуните образец в воду на сутки.

Если количество воды за это время уменьшится более чем на 5% от объема образца, то это говорит о высокой пористости и слабой морозоустойчивости.

Способы повышения устойчивости к морозам

Морозостойкость бетона в значительной мере зависит от пористости материала и возможного проникновения влаги внутрь структуры. Поэтому показатели влагостойкости и морозоустойчивости очень сильно связаны между собой.

Кроме этого морозостойкость бетонных материалов повышают путем уменьшения фракции наполнителей и добавления специальных воздухововлекающих примесей.

В результате поры приобретают замкнутое строение и не соединяются друг с другом.

Это можно сравнить с пенополистиролом – пористым влагонепроницаемым материалом.

Источник: https://vremya-stroiki.net/morozostojkost-i-vodonepronicaemost-betona/

Добавки в бетонный раствор для морозостойкости

С момента открытия и по сегодняшний день бетон является самым важным и наиболее часто используемым строительным материалом. Обуславливается это тем, что он имеет высокие показатели эксплуатационных свойств.

Но раньше он имел большое количество недостатков: невозможность возводить большие сооружения на мягких и плывущих грунтах, слабая адгезия и, главное, разрушение от минусовых температур.

Добавки в бетон для морозостойкости решили эту проблему.

Виды добавок в бетон

Благодаря присадкам для бетона можно изменить любые свойства и эксплуатационные характеристики этого строительного материала. Они позволяют адаптировать бетон практически под любые погодные условия. Различают такие виды:

1. Суперпластификаторы. Эти добавки позволяют увеличить подвижность готовой бетонной смеси. Также они позволяют сделать материал прочнее, твёрже и менее водопроницаемым.
2. Ускорители. Благодаря этим химическим добавкам можно сократить время затвердевания бетона. На начальном этапе есть возможность сделать необходимую для проекта твёрдость. Недостаток таких присадок — ухудшение пластичных свойств.
3. Регуляторы пластичности. Они позволяют регулировать время использования готового материала. Полезно при больших объёмах заготовления или при транспортировке.
4. Морозостойкие присадки. Используются в условиях пониженных температур.
5. Модификаторы. Улучшают физические свойства бетона: делают его прочнее, морозоустойчивее и увеличивают сопротивление коррозии.
6. Комплексные. Используются для улучшения сразу нескольких показателей.

Перечень существующих добавок очень широкий. Изготавливают их как из синтетических веществ, так и из природных материалов. Добавляют даже самую обычную поваренную соль. Она увеличивает морозостойкость готовой смеси.

Нужно помнить, что присадки, имеющие в своём составе хлорид, ускоряют коррозию арматуры в железобетонных конструкциях. Добавки, в основе которых, например, нитрит натрия, замедляют этот процесс.

Лучше не использовать цемент и присадки от одного производителя. Эффект может оказаться ниже ожидаемого.

Морозостойкие присадки

Морозостойкие добавки для бетона применяются не очень часто. Их используют при строительстве в условиях низких температур. Летом они не требуются. Но даже такие добавки не могут обеспечить требуемое качество в зимний период.

Если значение на термометре опустилось ниже -25°С, нужно сразу прекратить работы. Правильный бетон в таких условиях не удастся сделать.

Благодаря морозоустойчивым добавкам в бетон можно работать даже при -15°…-20°С. Если температура около пяти градусов ниже нуля, то можно обойтись и без них, используя тёплую воду.

На физические свойства бетона это никак не повлияет.

Можно использовать и дополнительные присадки (для увеличения подвижности, прочности, пластичности) в зависимости от ситуации или же воспользоваться комплексными добавками.

Правильное применение

Добавка в раствор для морозостойкости может не улучшить характеристики смеси, а, напротив, значительно их снизить. Обусловлено это конкретными условиями в каждой отдельной ситуации. Применение присадок:

1. Если в железобетонных конструкциях используется арматура (диаметр больше 5 мм), не подверженная различным напряжениям, то никаких ограничений в применение присадок нет. Физические свойства строительного материала можно изменять так, как требует ситуация.
2. В случае если толщина ненапрягаемой арматуры меньше 5 мм, то использовать присадки не рекомендуются. Особенно это касается добавок, содержащих в своём составе продукты окисления кальция под воздействием соляной кислоты. Присадки с содержанием нитрита натрия тоже могут пагубно воздействовать на тонкие стержни.
3. Если железобетонная конструкция имеет выходящие элементы, то в раствор нужно добавлять нитраты кальция и натрия, карбонат калия, смесь мочевины и нитрата калия. Эти вещества можно добавлять к раствору в процессе замешивания.
4. Если железобетон будет эксплуатироваться в агрессивной газовой среде, то присадки на основе окисления кальция категорически противопоказаны: они лишь ускорят процесс коррозии.

Нельзя использовать присадки для бетона, который был сделан на основе глинозёмного цемента. Они не только не улучшат характеристики раствора, но могут и значительно их снизить.

Изготовить всевозможные пластификаторы можно и в домашних условиях.

Но, приобретая их в магазине, можно быть уверенным в качестве, так как все материалы проходят проверку на производстве, где определяется точное процентное содержание каждого элемента.

Используя качественные добавки, можно значительно продлить срок эксплуатации бетонной или железобетонной конструкции.

Источник: https://TvoiDvor.com/beton/dobavki-v-betonnyiy-rastvor-dlya-morozostoykosti/