в чем измеряется морозостойкость материалов

Морозостойкость строительных материалов

Морозостойкость строительных материалов –способность материала, насыщенного водой, выдерживать многочисленное попеременное замораживание, а также оттаивание без значительного уменьшения прочности и без визуальных обнаруживаемых признаков разрушения. Степень морозостойкости определяется количеством циклов заморозки/оттаивания, которые проводят в лабораторных условиях.

От морозостойкости в основном зависит долговечность материалов, применяемых в наружных зонах конструкций различных зданий и сооружений. Разрушение материала при таких циклических воздействиях связано с появлением в нем напряжений, вызванных как односторонним давлением растущих кристаллов льда в порах материала, так и всесторонним гидростатическим давлением воды, вызванным увеличением объема при образовании льда примерно на 9% (плотность воды равна 1, а льда —0,917). При этом давление на стенки пор может достигать при некоторых условиях сотен МПа. Очевидно, что при полном заполнении всех пор и капилляров пористого материала водой разрушение может наступить даже при однократном замораживании. Однако у многих пористых материалов вода не может заполнить весь объем доступных пор, поэтому образующийся при замерзании воды лед имеет свободное пространство для расширения.

Материал считают выдержавшим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5 %, а прочность снижается не более чем на 15 % (для некоторых материалов на 25 %).

Для определения морозостойкости иногда используют ускоренный метод, например, с помощью сернокислого натрия. Кристаллизация этой соли из насыщенных паров при ее высыхании в порах образцов воспроизводит механическое действие замерзающей воды, но в более сильной степени, так как образующиеся кристаллы крупнее (значительное увеличение объема). Один цикл таких испытаний приравнивается 5-10 и даже 20 циклам прямых испытаний замораживанием. О морозостойкости материала можно косвенно судить по величине коэффициента размягчения. Большое понижение прочности вследствие размягчения материала (больше 10 %) указывает, что в материале есть глинистые или другие размокающие частицы, что отрицательно сказывается и на морозостойкости материала.

От морозостойкости зависит долговечность строительных материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды.

Источник

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:

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:

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

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:

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.

Как происходят испытания, видео

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

Морозостойкость бетона и все, что с ней связано

Бетон является одним из самых широко применяемых в строительстве материалов. Наряду с такими свойствами, как прочность и долговечность, морозостойкость — важная характеристика бетона.

Это качество особенно важно в России, где для многих регионов характерны суровые климатические условия: перепады температур и влажности, очень низкие температуры, в связи с чем бетон может насыщаться водой, растворами солей, а затем подвергаться многократному замораживанию и оттаиванию.

Рассмотрим, что такое морозостойкость, какими методами она определяется, и можно ли ее повысить.

Почему важна морозостойкость бетона

Бетон, являясь прочным материалом, все же имеет пористую структуру; в нем всегда есть поры и капилляры, способные поглощать влагу.

Осенью, а также зимой, во время оттепелей, бетонные конструкции насыщаются водой с растворенными в ней минеральными веществами (при контакте с влажным грунтом и атмосферными осадками, которые могут содержать агрессивные вещества от техногенных выбросов). Затем наступают заморозки, и вся оставшаяся в порах бетона влага замерзает, увеличиваясь в объеме.

В итоге возникают микротрещины, и с каждым циклом замораживания-оттаивания эти трещины становятся больше, пока бетон не начинает крошиться.

Что называется морозостойкостью

Согласно ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости», морозостойкостью называется способность бетона в состоянии, насыщенном водой или раствором соли, подвергаться замораживанию и оттаиванию без признаков разрушения, таких, как образование сколов, трещин, шелушения ребер.

В зависимости от того, сколько циклов замораживания и оттаивания образец выдерживает без повреждений, ему присваивается марка по морозостойкости.

Какие методы используются для испытания на морозостойкость

Образцы, которые подвергаются испытаниям, представляют собой бетонные кубики с размером стороны 10 или 15 см. Они отбираются из каждой партии бетона в стандартные формы в соответствии с ГОСТ 22685. Каждая серия образцов изготавливается из одной партии бетона.

ГОСТ определяет, каким образом отбирается бетон, и как хранятся образцы.

Определение морозостойкости начинают только после того, как образцы достигли проектной прочности.

Образцы в течение 24 часов выдерживают в воде или растворе соли, погруженными на 1/3 от высоты. Через сутки уровень жидкости повышается вдвое, и образец снова выдерживают в течение суток. Следующие 48 часов кубики оставляют погруженными в раствор или воду полностью.

Испытания ведутся непрерывно.

Методы испытания делятся на две группы:

1. Первый

Первый метод используют для любых видов бетона, кроме бетонов для аэродромных и дорожных покрытий, а также бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия насыщенной минералами воды (эти виды бетонов испытываются вторым базовым методом).

Первый метод заключается в замораживании насыщенных влагой образцов на воздухе и последующем оттаивании их в воде (температура воды 20+/–2°С).

При использовании второго базового метода, насыщенные раствором хлорида натрия образцы замораживают на воздухе и размораживают в растворе NaCl (поваренной соли).

После проведения запланированного количества испытаний измеряют изменение массы образцов и их прочности и, с помощью расчетов по специальным формулам, определяют марку бетона по морозостойкости.

2. Второй

Второй метод используется для всех видов бетонов, кроме предназначенных для аэродромов и дорожных покрытий и легких бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия минерализованной воды.

3. Третий

Используется для всех видов бетонов, кроме легких бетонов.

Ускоренные методы используют образцы, насыщенные раствором NaCl. Их замораживают на воздухе и размораживают в 5-процентном растворе соли.

Затем обрабатывают результаты испытаний так же, как при использовании базовых методов.

К базовым методам относят первый и второй, а к ускоренным — второй и третий.

Какими бывают бетоны по морозостойкости, и где они используются

Для эффективного строительства важно точно знать, какова морозостойкость бетона. Именно поэтому бетонам присваивается марка по морозостойкости. Она обозначается литерой F и числовым показателем в диапазоне от 25 до 1000:

От чего зависит морозостойкость бетона

Очевидно, что слабая устойчивость бетона к низким температурам связана с его способностью насыщаться водой, которая впоследствии замерзнет. А насыщаемость водой тем выше, чем больше в бетоне пор и капилляров.

Поры и капилляры оказывают влияние также на водопроницаемость и прочность бетона.

Прослеживается прямая зависимость: чем плотнее бетон, чем меньше и меньшего диаметра в нем поры и капилляры, тем он более прочный, водостойкий и морозостойкий. А значит, что наиболее морозостойким будет плотный и прочный бетон.

Как повысить морозостойкость бетона

Чтобы получить плотный и прочный бетон, необходимо соблюдать следующие условия:

Какие добавки используют для бетона

Чтобы получить безупречный бетон, разрабатываются специальные химические добавки, позволяющие придать материалу те или иные желаемые свойства. Для повышения морозостойкости бетона необходимо повысить его плотность и водостойкость. С этой целью применяют пластификаторы и гидрофобизаторы.

Пластификаторы, например, Plastix от Cemmix, действуют следующим образом:

В свою очередь, добавки, предназначенные для объемной гидрофобизации бетона (гидрофобизаторы) повышают прочность и морозостойкость бетона, защищают арматуру, а в некоторых случаях повышают подвижность бетона, позволяя обойтись без пластификатора.

Пластификаторы и гидрофобизаторы иногда применяются совместно.

Как заливают бетон в мороз

Рассматривая морозостойкость бетона, нельзя обойти вниманием такой вопрос, как производство бетонных работ в условиях пониженных температур. Ведь в России во многих регионах отрицательные температуры держатся более половины года, а строительные работы не ждут.

Но твердение бетона требует определенных условий. Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются.

Являясь вяжущим веществом водного твердения, цемент вступает в реакции гидратации при смешивании с водой, но эти реакции протекают не одномоментно. Поэтому в бетонной смеси довольно длительное время есть свободная вода. При температурах ниже 0°С она замерзает. В результате прекращаются реакции гидратации и, даже если позже бетон оттаивает, его прочность все равно будет ниже запланированной.

В этих условиях разработаны различные методики ведения бетонных работ, которые позволяют не допустить замерзания бетонной смеси во время ее транспортировки и укладки, а также обеспечить правильный уход за уложенным бетоном.

При проведении бетонных работ зимой наиболее важно обеспечить оптимальные условия твердения до набора бетоном критической прочности. Критическая прочность отличается от распалубочной, она задается проектной документацией и обычно составляет 30–50% от проектной прочности. После того, как критическая прочность набрана, бетон можно подвергать замораживанию без ущерба для его прочности.

Методы зимних бетонных работ делятся на две большие группы:

Для зимнего бетонирования рекомендуется использовать бетон маркой не ниже, чем М400 (класс 32,5).

Теплым называют бетон, который так или иначе подогревают. Здесь возможны следующие варианты:

У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки. Так, метод термоса подходит только для крупных массивных конструкций, прогрев и обогрев бетона требуют расходов электроэнергии и дополнительного оборудования, а также постоянного контроля температуры в толще бетона, чтобы не допустить большого температурного градиента.

«Холодный» бетон — это метод ведения бетонных работ без прогревающих или обогревающих мероприятий. В этом случае используются противоморозные добавки и ускорители твердения бетона.

В качестве противоморозных добавок в течение многих десятилетий используют электролиты, растворы солей калия и натрия. Однако эти добавки уместны далеко не всегда:

Вот почему оптимальный вариант — использование специальных противоморозных добавок для бетона, которые разработаны и проверены в лаборатории. Они не имеют тех недостатков, которые присущи солям и позволяют проводить бетонные работы даже в сильные морозы.

Противоморозные добавки часто сочетают в себе свойства пластификаторов и ускорителей твердения бетона. Они позволяют:

Противоморозные добавки могут применяться и в «теплом» бетоне, позволяя экономить электроэнергию на прогрев бетона.

Источник

В чем измеряется морозостойкость материалов

Методы определения морозостойкости

Concretes. Methods for determination of frost-resistance

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН ОАО «Научно-исследовательский центр «Строительство» (ОАО «НИЦ «Строительство»), Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС) (протокол от 18 декабря 2012 г. N 41, приложение Е)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа государственного управления строительством

Государственный комитет градостроительства и архитектуры

Министерство строительства и регионального развития

Министерство регионального развития

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. N 1982-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 10060-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих стандартов:

ASTM С 666-2008 «Метод определения стойкости бетона к быстрому замораживанию и оттаиванию», NEQ («Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing»);

ASTM С 671-94 «Метод определения критического расширения бетонных образцов, подвергающихся замораживанию», NEQ («Test Method for Critical Dilatation of Concrete Specimens Subjected to Freezing»);

ASTM С 672-98 «Метод определения стойкости поверхности бетона к разрушению при хранении в противогололедных реагентах», NEQ («Test Method for Scaling Resistance of Concrete Surfaces Exposed to Deicing Chemicals»)

7 ИЗДАНИЕ (июнь 2018 г.) с Поправкой (ИУС N 6-2017)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2019 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Методы определения морозостойкости, приведенные в настоящем стандарте, применяют при подборе составов бетонов, применении новых материалов и технологий изготовления бетона, а также при контроле качества бетона изделий и конструкций.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 577-68 Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 10197-70 Стойки и штативы для измерительных головок. Технические условия

ГОСТ 11098-75 Скоба с отсчетным устройством. Технические условия

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 22685-89 Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008.

ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 вода минерализованная: Вода, содержащая растворенные соли в количестве 5 г/л и более.

Морская вода является одним из видов минерализованной воды.

3.2 морозостойкость бетона: Способность бетона в водонасыщенном или насыщенном раствором соли состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без внешних признаков разрушения (трещин, сколов, шелушения ребер образцов), снижения прочности, изменения массы и других технических характеристик, приведенных в приложении А.

3.3 марка бетона по морозостойкости: Показатель морозостойкости бетона, соответствующий числу циклов замораживания и оттаивания образцов, определенному при испытании базовыми методами, при которых характеристики бетона, установленные настоящим стандартом, сохраняются в нормируемых пределах и отсутствуют внешние признаки разрушения (трещины, сколы, шелушение ребер образцов).

3.4 марка бетона по морозостойкости : Марка по морозостойкости бетона, испытанного в водонасыщенном состоянии, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий, а также бетонов, эксплуатируемых при воздействии минерализованной воды.

3.5 марка бетона по морозостойкости : Марка по морозостойкости бетона дорожных и аэродромных покрытий и бетона, эксплуатируемого при воздействии минерализованной воды, и определенная при испытании образцов, насыщенных 5%-ным водным раствором хлорида натрия.

3.6 цикл испытания: Совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.

3.7 основные образцы: Образцы, предназначенные для определения нормируемых настоящим стандартом характеристик после проведения заданного числа циклов замораживания и оттаивания.

3.8 контрольные образцы: Образцы, предназначенные для определения нормируемых настоящим стандартом характеристик перед началом испытания основных образцов.

3.9 определение морозостойкости: Оценка максимального числа циклов замораживания и оттаивания бетона, при котором характеристики бетона остаются в нормированных пределах, а также отсутствуют трещины, сколы, шелушение ребер образцов.

3.10 критическое снижение характеристик образцов: Снижение характеристик образцов при определении морозостойкости до значений, при которых в соответствии с настоящим стандартом прекращают испытания образцов.

4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы определения морозостойкости:

— базовые методы при многократном замораживании и оттаивании:

— ускоренные методы при многократном замораживании и оттаивании:

Допускается применение других методов определения марок бетонов по морозостойкости при условии обязательного определения коэффициента перехода в соответствии с приложением Б или тарировки предлагаемого метода по отношению к базовым методам.

Образцы, отобранные из конструкций, испытывают по приложению А.

4.3 Условия испытаний для определения морозостойкости бетонов в зависимости от используемого метода и вида бетонов принимают по таблице 1.

Метод и марка бетона по морозо-
стойкости

Источник