CEMMIX

Морозостойкость бетона

Минимальный расход - максимальный эффект

Морозостойкость бетона

13 декабря 2022, вторник

Бетон — это строительный материал, который получают, смешивая цемент с водой с добавлением крупных и мелких заполнителей и специальных добавок. В зависимости от того, какой цемент и какие заполнители используются, в каких пропорциях они смешиваются, сколько добавляется воды, какие применяются добавки, как обрабатывается бетон, и в каких условиях он твердеет, получают материалы с разными характеристиками. Поэтому бетоны классифицируются по различным признакам. Основные классификации подразделяют бетон на классы и марки по прочности на сжатие, удобоукладываемости, водонепроницаемости, морозостойкости.

Основной критерий, по которому выбирают бетон — это его класс по прочности на сжатие

Благодаря существующим классификациям, строители, приобретая бетон того или иного класса и марки, точно знают, какими характеристиками будет обладать данный материал. Уже на стадии проектирования определяются необходимые характеристики материалов, что позволяет придерживаться стандартов качества при производстве строительных работ.

В статье будут затронуты вопросы морозостойкости бетона, но нужно понимать, что она связана с другими характеристиками этого материала — прочностью, плотностью, водонепроницаемостью и подвижностью бетонных смесей.

Классы и марки бетона

Основной критерий, по которому выбирают бетон — это его класс по прочности на сжатие.

До 1986 года в СССР использовалась классификация бетонов на марки, как и у цементов.

Прочность бетонных образцов измерялась опытным путем. Для этого изготавливались образцы в виде кубиков со стороной 150 мм. Они набирали прочность в условиях, аналогичных тем, в которых планировался набор прочности будущего изделия. На третий, седьмой и четырнадцатый дни проводились предварительные испытания, а на 28 день — испытания по определению марки бетона.

В ходе испытаний определялось среднее давление в кг/см2, которое выдерживают образцы. Это значение становилось числовым показателем, которое указывалось рядом с заглавной литерой «М», обозначая марку бетона, например, бетон марки М150.

Переход на классы произошел в 1986 году с целью приведения классификации в соответствие с единицами измерения, которые используется в СЭВ.

Классификация бетонов на классы была утверждена СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Однако до сих пор многие пользуются понятием «марка бетона по прочности», в связи с чем для удобства работы были составлены таблицы соответствия классов и марок бетона. В таблице видно, что одинаково близкими к некоторым маркам бетона могут являться два класса.

Таблица соответствия классов и марок бетона

Чем же отличается класс бетона от марки?

Класс бетона по прочности обозначается заглавной буквой «В» и числовым показателем давления в МПа, которое выдерживает образец без разрушения, то есть, предельного давления, которое выдерживают образцы в 95 случаях из 100. Поэтому подразделение бетонов на классы является более точной классификацией, чем на марки, где используется средний показатель.

От чего зависит прочность бетона

На класс бетона по прочности на сжатие влияет целый комплекс факторов:

  1. доля цемента в замесе;
  2. тип цемента и его свежесть;
  3. тонкость помола цемента;
  4. тип заполнителей;
  5. пропорции составляющих смеси;
  6. водоцементное соотношение;
  7. внесение специальных добавок;
  8. обработка бетона после укладки;
  9. условия твердения.

Что такое подвижность бетонной смеси, и почему она важна

Чем больше в бетонной смеси цемента, и чем более высокомарочный цемент используется, тем выше класс бетона по прочности.

Количество воды в смеси также влияет на прочность готового материала. Кристаллическая структура бетона образуется в ходе реакций гидратации, в которые вовлекаются соединения клинкера. Как любой химический процесс, реакция гидратация задействует компоненты в определенных пропорциях, то есть, на определенное количество цемента должно быть взято строго определенное количество воды.

Водоцементный коэффициент составляет 0,3, но на практике используются 0,45–0,55. Такого количества воды достаточно, чтобы обеспечить протекание реакций, но в практическом плане это не самый удачный вариант; бетонное тесто получается очень жестким и требует значительной виброобработки после укладки, чтобы избежать образования пустот в материале.

Добавление дополнительной воды позволяет получать более подвижные смеси, но излишки воды остаются в несвязанном виде и после испарения также могут оставлять микрополости в бетоне, что отрицательно влияет на прочность готового бетона.

По удобоукладываемости бетоны подразделяются на марки, которые объединены в следующие группы:

  1. сверхжесткие смеси;
  2. жесткие смеси;
  3. подвижные смеси.

Подвижность бетонных смесей

Группа подвижных смесей включает бетоны марок по подвижности от П1 до П5. На графике представлены испытания подвижных бетонных смесей с использованием конуса Абрамса, которые показывают, как увеличивается пластичность смесей от П1 до П5.

Подвижность бетонных смесей

Повышение пластичности бетонных смесей приводит к тому, что снижается потребность в виброобработке, а готовый бетон получается более плотным за счет уменьшения количества и диметра неизбежно присутствующих в нем пор.

Чтобы повысить подвижность бетона без добавления лишней воды, используются пластифицирующие добавки. Их применение позволяет повысить пластичность бетонных смесей на 1–4 пункта.

Читайте также: Пластификаторы для бетона

Что такое морозостойкость бетона, и как она зависит от его класса

Морозостойкостью называют способность бетона выдерживать определенное количество циклов замораживания и оттаивания.

В результате испытания образцов определяется марка бетона по морозостойкости; она обозначается литерой F с числовым показателем, указывающим на количество циклов замораживания и оттаивания, которые образцы перенесли без разрушения (например, F200).

Морозостойкостью называют способность бетона выдерживать определенное количество циклов замораживания и оттаивания

В соответствии с ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости», существует два основных типа методов определением морозостойкости бетонов — базовый и ускоренный. Также возможно применение и других методов испытаний при условии определения коэффициента перехода в соответствии с приложением Б или тарировки предлагаемого метода по отношению к базовым методам, указанным в ГОСТ.

Базовые методы при многократном замораживании и оттаивании:

  1. Первый. Применяется для всех видов бетона, кроме перечисленных для второго метода.
  2. Второй. Применяется для аэродромных и дорожных покрытий, а также бетонов конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды.

Ускоренные методы при многократном замораживании и оттаивании:

  1. Второй. Применяется для всех видов бетона, кроме бетонов аэродромных и дорожных покрытий, а также бетонов конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия минерализованной воды и легких бетонов.
  2. Третий. Для всех видов бетонов, кроме легких (по средней плотности менее D1500).

Перед замораживанием бетонные образцы (соответствующие образцам для испытаний на прочность) насыщают водой для первого метода и 5-процентным водным раствором хлорида натрия для второго и третьего. Затем их замораживают: для первого и второго методов — в воздушной среде, а для третьего — в водном растворе NaCl 5 % (испытание бетона на морозостойкость в солях). Далее образцы размораживают и замораживают снова.

Испытания проводятся до максимального числа циклов, пока не наблюдается критическое снижение нормируемых характеристик образцов либо появление сколов, трещин, шелушения материала.

По результатам испытаний бетонам присваиваются марки по морозостойкости:

  1. бетоны марки до F50 имеют низкий класс морозостойкости;
  2. F50–F150 имеют нормальный класс морозостойкости, они могут применяться на всей территории РФ (срок эксплуатации конструкций составляет до 100 лет);
  3. F150–F300 имеют повышенный класс морозостойкости, могут применяться в условиях сурового климата;
  4. F300–F500 имеют высокий класс морозостойкости, поэтому применяются в условиях промерзания грунта и повышенной влажности;
  5. F500–F1000 имеют крайне высокую морозостойкость.

От чего зависит морозостойкость бетона

Разрушение бетона при пониженных температурах связано, прежде всего, с водонасыщением. При увеличении водонасыщения сверх предельной величины, вода, замерзая в порах бетона, кристаллизуется. При этом она расширяется в момент перехода в лед, из-за чего в бетоне возникает избыточное внутреннее давление, которое может создавать предельные растягивающие напряжения в стенках. Они приводят к изменениям структуры бетона и появлению трещин, снижающих его прочность.

Интересно, что критическое водонасыщение может быть достигнуто не только при водонасыщении перед замораживанием, но и из-за перераспределения содержащейся в порах материала воды при замерзании по законам миграции.

Длительное воздействие переменных отрицательных температур приводит к тому, что прочность бетона постепенно снижается. Чем меньше изначальная прочность бетона, тем больше она снижается из-за воздействия циклов замораживания и оттаивания.

Например, за зимний период снижение прочности бетона класса В22,5 составляет порядка 10%, у бетонов классов В35–50 — только 5 %, поскольку бетоны более высоких классов по прочности имеют более плотную структуру, что позволяет им лучше сопротивляться длительному действию переменных отрицательных температур.

В таблице видно, что чем выше класс бетона по прочности, тем выше и его марка по морозостойкости.

Классы бетона

Основной путь проникновения воды в бетон — это система капилляров. По ней вода может подниматься в бетоне на высоту до 2 м. Высокопрочные бетоны обычно имеют более равномерную структуру и низкую пористость, следствием чего является сниженная водопроницаемость, поэтому они более морозостойкие.

Поры в бетоне образуются при избыточном количестве воды в бетонной смеси, поэтому для повышения морозостойкости бетона прежде всего необходимо решить проблему избыточного образования капилляров и пор, а во вторую — обеспечить защиту от намокания.

Интересно!

Существует также способ повышения морозостойкости бетона путем создания искусственных замкнутых пор методом воздухововлечения в процессе перемешивания бетонной смеси. Для этого в смесь добавляют специальные органические структурообразующие добавки, в результате применения которых в нее вовлекается воздух, и образуются замкнутые поры очень малого диаметра. Поры такого вида повышают долговечность и морозостойкость бетона.

Чтобы получить бетоны, обладающие плотной структурой с малым количеством пор малого диаметра, рекомендуется применять специальные пластифицирующие добавки.

Компания CEMMIX производит целую линейку таких добавок, предназначенных для разных типов строительных, кладочных и ремонтных работ. Общий принцип их действия — активизация цемента, его более полное вовлечение в химические реакции, повышение подвижности цементного теста.

Рассмотрим, к примеру, универсальную суперпластифицирующую и суперводоредуцирующую добавку CemPlast для бетонов.

Преимущества применения добавки CemPlast

Каталог продукции CEMMIX

Она предназначена для фундаментов, плит перекрытий, стен, стяжек, полов, тротуарной плитки.

Преимущества применения добавки CemPlast:

  1. повышает пластичность бетонных смесей (с П1 до П5);
  2. снижает потребность в виброобработке;
  3. уменьшает водопотребность;
  4. предотвращает расслаивание смеси, увеличивает ее живучесть;
  5. повышает раннюю прочность бетона на 10–25 %, а марочную — на 10–20 %;
  6. снижает образование трещин;
  7. увеличивает прочность бетона;
  8. позволяет экономить цемент (от 10 %) без снижения прочности готового изделия.

Водонепроницаемость бетона

Как было сказано выше, морозостойкость бетона напрямую зависит от его водонепроницаемости, а та, в свою очередь — от наличия капилляров и пор, в которые может проникать вода.

Водонепроницаемость бетона обозначают буквой W и числовым показателем от 2 до 20; чем более высокий класс по прочность имеет бетон, тем он более водонепроницаем.

Повысить водонепроницаемость бетона можно, используя гидрофобизаторы. Они бывают двух видов

Каталог продукции CEMMIX

Каталог продукции CEMMIX

Повысить водонепроницаемость бетона можно, используя гидрофобизаторы. Они бывают двух видов:

  1. Добавки, которые вносят в бетонные смеси, чтобы получить бетон, водонепроницаемый во всем его объеме. К примеру, гидроизолирующая добавка для бетона CemAqua, которая позволяет получить водонепроницаемый бетон, обладает также пластифицирующим воздействием и позволяет экономить цемент.
  2. Пропитки, например, комплексное влагоотталкивающее средство для обработки поверхности бетона CemAquaStop. Оно формирует тонкую водоотталкивающую пленку на поверхности бетона. Эта пленка паропроницаема, она не способствует созданию парникового эффекта, при этом эффективно защищает бетон от влаги, придает ему грязе- и водоотталкивающие характеристики, предотвращает появление высолов, размножение бактерий, плесени, мха, даже если бетон эксплуатируется в условиях повышенной влажности.

Важно!

При повышении водонепроницаемости снижается теплопроводность бетона, повышаются его теплоизолирующие характеристики.

Бетонирование зимой

Иногда путают морозостойкость бетона и способность бетонной смеси набирать прочность при низких температурах.

Морозостойкость — это характеристика, присущая готовому бетону, однако у бетонов сложные отношения с низкими температурами начинаются еще на этапе твердения.

Поскольку структура бетона образуется в процессе реакций гидратации, замораживание не отвердевшего бетона приводит замедлению процессов твердения вплоть до полного их прекращения при температуре ниже +5° С.

Твердение бетона

Как известно, строительные работы зимой не прекращается. Каким же образом бетонируют в морозы?

Существуют разные технологии, и в России особенно много наработок в этой области, но все они подразделяются на два основных типа — горячий и холодный бетон.

Технология горячего бетона подразумевает применение различных обогревающих и прогревающих мероприятий:

  1. Метод термоса. Бетон замешивают на прогретых заполнителях и подогретой до температуры ниже 70° С воде, укладывают в прогретую теплым воздухом опалубку и укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзотермическими и выделяют тепло, для массивных толстостенных конструкций этого тепла достаточно, чтобы бетон набрал критическую прочность (30–70 % от расчетной, определяется проектной документацией), после которой замораживание ему уже не повредит.
  2. Обогревающие мероприятия — установка шатров-тепляков с тепловыми пушками внутри для поддержания минимально достаточной температуры.
  3. Прогревание бетона при помощи специального оборудования.

Каждый из этих методов подходит в том или ином случае. Многие из них требуют дополнительных затрат электроэнергии и применения специального оборудования. По технологии холодного бетона твердение протекает без применения вышеописанных мероприятий. Набор прочности даже при отрицательных температурах становится возможным благодаря добавлению специальных противоморозных добавок.

добавки CemFrio и HotIce обеспечивают набор прочности бетона без тепловой обработки

Каталог продукции CEMMIX

Каталог продукции CEMMIX

Противоморозная добавка HotIce

HotIce

Комплексная противоморозная добавка для проведения работ при отрицательных температурах

Например, добавки CemFrio и HotIce обеспечивают набор прочности бетона без тепловой обработки при температуре до минус 20° С. При этом снижается водопотребность смеси, повышаются ее удобоукладываемость, прочностные характеристики, улучшается сцепление с арматурой. С противоморозными добавками также можно экономить порядка 10 % цемента в замесе, что приводит к значительной экономии средств.

Однако каждый конкретный случай должен рассматриваться отдельно. Как правило, оптимальный результат дают варианты комбинирования противоморозных добавок с обогревающими или прогревающими мероприятиями.

Ускоритель твердения CemFix

Ускоряющая добавка CemFix позволяет повысить раннюю и расчетную прочность бетона (на 20–40 % и 15–20 % соответственно).

Она используется в тех случаях, когда необходимо ускорить твердение бетона.

Как известно, расчетной прочности бетоны достигают на 28-е сутки после укладки. Это достаточно длительный срок. Распалубочная прочность достигается обычно примерно через неделю.

Ускоряющая добавка CemFix позволяет повысить раннюю и расчетную прочность бетона

Но иногда нужно ускорить твердение бетона, чтобы повысить оборачиваемость опалубки, ускорить строительство, избежать простоев. Если применяются обогревающие мероприятия, добавление CemFix позволяет сократить время, необходимое на тепловую обработку бетона, что приводит к существенной экономии.

Каталог продукции CEMMIX

Ускоритель твердения CemFix

CemFix

Высокоэффективный ускоритель – добавка комплексного действия для бетонов и растворных смесей требующих высокой ранней прочности.

Добавка CemFix, в отличие от других ускорителей, не портит арматуру и не способствует появлению высолов. Она обладает пластифицирующим действием, повышает прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Важно!

Все добавки для бетонов CEMMIX позволяют получать более прочный бетон, что неизбежно положительно сказывается на повышении его водонепроницаемости и морозостойкости. Добавки совместимы со всеми типами цементов отечественного производства и друг с другом, обеспечивают ярко выраженный экономический эффект. При необходимости применить несколько добавок одновременно, общее их количество необходимо разделить в выбранном в зависимости от ожидаемого результата соотношении.

Морозостойкость бетона напрямую связана с его прочностью и водонепроницаемостью. Применение добавок CEMMIX позволяет повысить эти характеристики и получить бетоны повышенной морозостойкости.

Купить добавки CEMMIX можно оптом, в розницу, онлайн.

Консультируем по применению наших продуктов в будни с 9.00 до 18.00. Подскажем где купить в Вашем регионе.

8 (800) 550-52-82

Для розничных покупателей купить онлайн:

Для розничных покупателей на полках магазинов:

Продукция Cemmix в ближайших к Вам магазинах:

Для оптовых заказаов - отдел продаж Cemmix:

Режим работы: с 8.30 до 17.00 по будням

Email для заявок: koordinator@cemmix.ru

Email для общей информации: info@cemmix.ru

+7 (499) 455-64-56

Морозостойкость бетона

Оставьте комментарий

Имя*:

Подписаться на комментарии (впишите e-mail):


Отправляя форму, я даю согласие на обработку персональных данных.
* — Поля, обязательные для заполнения