Что такое морозостойкость бетона и как ее повысить?

Морозостойкость бетона – это одна из важнейших характеристик для строительства в широтах, где наблюдаются частые и значительные перепады температур. Если еще точнее, то морозостойкость бетона – это способность проходить несколько циклов заморозки и оттаивания без значимых повреждений и деформации внутренней структуры бетонной конструкции. При этом должен соблюдаться порог потери прочностных характеристик до 5%. То есть, если бетон после заморозки и оттаивания теряет больше 5% прочности, это считается нарушением технологии.

Для обозначения характеристики морозостойкости используется символ «f» и численное обозначение от 50 до 1000, которое прямо указывает на количество допустимых циклов заморозки и оттаивания без потери прочностных характеристик. Например, морозостойкость f50 – это показатель, указывающий на то, что бетон может пройти 50 циклов заморозки без явной потери прочности. Есть и более стойкие бетоны, имеющие морозостойкость f150, 200, 300 и т.д.

В рамках этого материала поговорим о таком свойстве бетона, как морозостойкость. Расскажем, как определить морозостойкость бетона. Подробно остановимся на классах бетона с учетом этой характеристики, а также доступных сегодня способах ее повышения. Обо все по порядку.

От чего зависит уровень морозостойкости?

Главный параметр, влияющий на свойства морозостойкости – пористость бетона. Чем больше пустот в межзерновом пространстве, тем выше вероятность разрушения материала после заморозки. Суть в том, что вода, попадая внутрь бетонной конструкции, переходит в другое агрегатное состояние (замерзает), расширяясь примерно на 10-12%, что разрушает внутреннюю структуру. Вместе с этим понижается класс морозостойкости бетона.

Еще один менее очевидный параметр, влияющий на устойчивость к частым перепадам температур – водонепроницаемость (обозначается символом «W»). Чем этот параметр выше, тем меньше влаги попадает внутрь конструкции как на стадии высыхания, так и в ходе последующей эксплуатации. Соответственно, чем меньше влаги, тем ниже вероятность промерзания бетона и нарушения целостности внутренней структуры. Например, бетон с морозостойкостью f50, имеет среднюю (мелкую) пористость и усредненные показатели водонепроницаемости. Если же оценивается морозостойкость f300, к примеру, то пористость будет еще ниже, а водонепроницаемость выше.

Методы определения (измерения) морозостойкости

Чтобы определить количество циклов, которое может выдержать бетон, разработали специальные тесты, соотносящиеся с действующим государственным стандартом качества (ГОСТ). Определение морозостойкости бетона происходит в лабораторных условиях в обычном или ускоренном режиме. Особенности обычного метода определения:

1. Специально для лабораторных испытаний вырезают кубик бетона (размер от 50 мм до 250 мм), который высыхал при определенной температуре в соответствии с технологическим регламентом не менее 28 дней.
2. Испытуемый кубик бетона тестируют на прочность с помощью специального пресса.
3. После образец замораживают и размораживают при температурах от -18 °С до +18 °С до тех пор, пока его прочность не снизится больше, чем на 5%.

Максимальное число циклов, зафиксированное в ходе исследования, и будет служить основой для маркировки бетона. Если образец выдержал 75 и больше циклов, то морозостойкость f75, если больше 100, то – f100 и т.д. Этот способ считается более надежным и достоверным, но и времени он занимает значительно больше. Этот метод тестирования практикуется для определения класса морозостойкости при разработке новых рецептур производства бетона или контроле качества продукции отдельно взятого производителя.

Ускоренное тестирование проводится с использованием специальных составов, например, водного раствора хлорида натрия NaCl (5%). Класс бетона по морозостойкости определяется по такому же принципу, но цикличность замораживания и оттаивания намерено ускоряют с помощью различных химических веществ.

Стоит заметить, что значения цикличности, полученные в лабораторных условиях, практически всегда отличаются от реальных показателей в ходе эксплуатации бетона. Чаще всего бетон выдерживает больше циклов, чем указано на маркировке. То есть, если марка морозостойкости f100, то бетонная конструкция выдержит 110 и больше циклов.

Как определить класс морозостойкости самостоятельно? Есть несколько факторов, по которым можно примерно вычислить количество циклов, предусмотренных производителем, но результаты этих исследований не могут использоваться в проектной документации. По каким критериям определяется морозостойкость f 50, f 100 и т.д.:

1. Визуально. Низкая устойчивость к перепадам температур отразится на целостности бетона, что визуально будет выглядеть, как мелкие и средние трещины, расслаивание, шелушение или бурые пятна.
2. Повышенное водопоглощение. «На глаз» достаточно сложно определить процент поглощения бетоном воды, но морозостойкость f 100, например, не допускает показатель водопоглощения выше 5%. Проще говоря, материал не должен впитывать воду.
3. Деформации структуры после высыхания на солнце. Еще один характерный признак снижения характеристики морозостойкости – образование мелких и средних трещин при высыхании на солнце. Если бетон изначально имел f200 морозостойкость, то после появления трещин показатель этой характеристики можно снижать или вовсе отменить.

Еще раз повторим, что самостоятельное тестирование не будет достоверным, а его результаты не могут использоваться в проектной документации.

Классы бетона по морозостойкости

Существует такое понятие, как марка бетона по морозостойкости. И речь именно о марке бетона, которая в свою очередь определяет его класс и частично свойства водонепроницаемости.

Например:

• марка морозостойкости f50 – это бетон марки М100-150 с классом прочности B7,5, B10 и B12,5 соответственно и классом водонепроницаемости W2;
• класс f100 определяется марками бетона М200-250, классом прочности B15-B20 и водонепроницаемостью W4;
• марка М300-350 с прочностью B22,5-B25 и водонепроницаемостью W6-W8 свидетельствует о том, что это бетон f200;
• если же используется марки М400-М600 с показателями прочности от B30 до B45 и классом водонепроницаемости W8, W10 или W18, то класс морозостойкости бетона f300.

Надеемся, что изложенный материал, касающийся классов морозостойкости, не слишком сложен для понимания с технической точки зрения. И если вас кто-то спросит: «Морозостойкость f50 – что это такое», – вы сможете объяснить методы определения класса устойчивости бетона к перепадам температур и принципы присвоения значения цикличности.

Что касается области применения бетона в зависимости от его класса морозостойкости, то картина выглядит следующим образом:

1. Бетон с классом до f50 используется преимущественно для внутренних работ, где перепады температуры не так значительны, как на улице.
2. Материал с классом морозостойкости f100 широко применяется в умеренных климатических зонах. Благодаря пониженной пористости и повышенной водонепроницаемости он идеально подходит как для внутренних, так и внешних строительных работ.
3. Морозостойкость бетона f150-f300 нужна в холодных климатических зонах с более суровыми температурными условиями.
4. Все что выше f300, применяют при строительстве объектов особого назначения в особо сложных температурных условиях.

Как видно, марка по морозостойкости бетона играет важную роль на стадии планирования и разработки проектной документации.

Добавки в бетон для повышения морозостойкости (полипропиленовая фибра MicroArm и PoliArm)

В последнее время все чаще начали использовать специальные добавки для повышения морозостойкости бетона. Причин несколько:

• удешевление строительства;
• возможность повысить морозостойкость бетона сразу на несколько десятков пунктов (повышается марка морозостойкости бетона);
• полипропиленовая фибра дополнительно понижает пористость и повышает водонепроницаемость;
• вместе с увеличением класса бетона по морозостойкости повышаются и другие основные и второстепенные характеристики (прочность на растяжение при изгибе, ударная и усталостная прочность, меньше усадка, устойчивость к различным веществам и внешним факторам и т.д.)

Как повысить морозостойкость бетона? Используйте фиброволокно MicroArm или PoliArm. Рассмотрим технические характеристики каждого вида фибры.

Фиброволокно MicroArm – очень тонкие и сверх прочные экструдированные микроволокна, которые производят из первичного полипропилена. Длина волокон варьируется от 2 до 18 мм. В одном килограмме около 500 млн. микроволокон, которые создают прочную матричную структуру внутри бетонной смеси, делая бетон более морозостойким. Основные характеристики и результаты испытаний:

1. При испытании фибробетона (с MicroArm) на морозостойкость, остаточная прочность на сжатие выросла почти до 36 МПа.
2. Также значительно вырос показатель водонепроницаемости с 2W (стандартный показатель бетона) до 6W.
3. Еще фибра существенно снижает пористость, усадку и расслоение бетона, что прямо влияет на характеристики морозостойкости.
4. Кроме этого, повышается прочность на растяжение при изгибе (до 43 кгс/м² – на 35%).
5. Повышаются и другие показатели вроде устойчивости бетона к агрессивным средам, звукоизоляционные свойства и т.д.

Согласно результатам исследований бетона с добавлением фиброволокна MicroArm, можно сделать примерный расчет роста морозостойкости. Если сложить все значения, то получится, что фибробетон имеет морозостойкость на 30% выше, чем обычный бетон без фибры.

Фиброволокно PoliArm – это структурное полипропиленовое макроволокно, которое предназначено для объемного армирования бетонных конструкций и объектов. Длина волокна от 25 до 55 мм. Имеет меньшие показатели морозостойкости, чем MicroArm. Однако этот вид фибры в значительной мере понижает водопоглощение с 7% (обычный бетон) до 4%, что, конечно же, сказывается на характеристиках морозостойкости. Также PoliArm препятствует расслаиванию бетонной смеси.

Фиброволокно – универсальная армирующая добавка, которая одновременно повышает все характеристики бетона, включая морозостойкость. Фибру можно применять в любом виде строительства как основную добавку, либо в качестве дополнительного армирующего материала.

Теперь вы знаете, что такое морозостойкость бетона, как она измеряется, и какими методами этот показатель можно повысить. С полным списком технических характеристик и результатами исследований фиброволокна можно ознакомиться в разделе «Продукция» на сайте компании TM FIBER.