Морозостойкий бетон

При изготовлении смеси на заводах бетона и при создании бетонных изделий особое внимание уделяется стойкости материала. Под стойкостью бетона следует понимать способность сохранять приобретенную им прочность, а также увеличение ее при длительном воздействии химических и физических факторов окружающей среды. Наиболее важными характеристиками стойкости являются: морозостойкость для изделий и конструкций, подвергающихся воздействию переменных температур, особенно в насыщенном водою состоянии, и химическая стойкость для изделий и конструкций, соприкасающихся с агрессивными для бетона водами или газами.

 

Морозостойкость бетона

Разрушение бетона под действием мороза можно объяснить тем, что при замерзании воды в бетоне образуются кристаллы льда, объем которых на 8 - 10% больше исходного объема воды. С увеличением объема при заполненных водою порах повышается давление на стенки пор и структура цементного камня и бетона в целом разрушается. Это разрушение может происходить только при достаточном заполнении пор водой (более 85 - 90%). Замораживание бетона происходит слоями, параллельными охлаждающейся поверхности, и постепенно распространяется вглубь бетонной конструкции. К охлаждающимся наружным слоям бетона вследствие термодиффузионного перемещения влаги, происходящего при наличии температурного градиента, подтягивается дополнительное количество воды из внутренних, более теплых, слоев. Это создает условия для более полного насыщения водой пор бетона в зоне замерзания и разрушительного действия льда в этих порах. Скорость замерзания воды зависит от размера пор бетона и скорости понижения температуры атмосферы (вода замерзает вначале в крупных порах, затем в мелких). Процесс льдообразования в порах происходит до тех пор, пока не прекратится поступление воды в зону замерзания из более теплых внутренних слоев бетона. С прекращением льдообразования приостанавливается выделение скрытой теплоты, а температура бетона в данной зоне начинает понижаться до температуры наружного воздуха, и волна холода перемещается в следующие, более отдаленные от наружной поверхности, слои бетона. Во время оттаивания вода перемещается в обратном направлении.

 

При многократно повторяющемся замораживании и оттаивании способность к водонасыщению и содержание воды в порах бетона постепенно увеличиваются, нарушения структуры усиливается, и бетон начинает заметно разрушаться. Морозостойкость бетона зависит в первую очередь от структуры бетона, его плотности и степени водонасыщаемости. Наличие сообщающихся пор и капилляров увеличивает капиллярный подсос и резко понижает морозостойкость даже относительно плотного бетона. В то же время бетон с большим количеством мелких, труднодоступных для воды пор может оказаться более морозостойким, несмотря на повышенный объем таких пор (поэтому в последнее время значительно увеличилось производство пенобетона). Морозостойкость бетона определяется также морозостойкостью отдельных его составляющих. Установлено, что при производстве бетона разбавление клинкерных цементов молотыми минеральными добавками ведет к снижению морозостойкости бетона. Особенно это относится к добавкам с повышенной водопотребностью, таким, как трепел, диатомит, добавкам типа глинита и другим. Многочисленные исследования показали, что бетоны на пуццолановом портландцементе имеют, как правило, пониженную морозостойкость. Она повышается при введении добавок поверхностно-активных органических веществ, например сульфитно-спиртовой барды, абиетиновой смолы, мылонафта и др. При смешивании в бетоносмесителе эти добавки уменьшают начальную водопотребность бетонных смесей, а в структуре цементного камня образуют замкнутые микропоры, блокирующие пути миграции влаги, уменьшают капиллярный подсос и ухудшают условия термовлагопроводности в бетоне.