Doma-artek.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как повысить морозостойкость бетона?

Морозостойкость бетона

Несмотря на большое количество разнообразных материалов, бетон занимает лидирующее положение. Все потому, что он обладает самыми важными характеристиками, такими как прочность конструкций, надежность и долговечность. Именно бетон используется для создания фундаментов домов, который является основой всей постройки, а также для стен, штукатурки и многих других строительных операций.

Еще одна немаловажная особенность бетонного материала, это его морозостойкость. Этот аспект очень важен для холодного климата. Так что же такое морозостойкость? Это способность бетона выдерживать повторное замораживание и оттаивание, при этом, не теряя свои свойства. Любой качественный бетон должен обладать этой характеристикой.

Классы морозостойкости бетона и сферы его применения

Класс (в просторечии марка) бетона по морозостойкости имеет буквенно-числовое обозначение. ГОСТ выделяет следующие классы морозоустойчивости по областям эксплуатации.

  • Низкий (ниже F50). Под воздействием отрицательной температуры такой материал трескается и рассыпается. Возможности его применения значительно ограничены. В России этот бетон практически не используется.
  • Умеренный (F50 – F100). Самая популярная марка бетона по морозостойкости. Изделия и фундаменты из него эксплуатируются во всех климатических зонах России, где четко выделяются четыре сезона.
  • Повышенный (F150 – F300). Выдерживает экстремальные температурные перепады, полностью сохраняя первоначальные эксплуатационные характеристики. Находит применение в районах с вечной мерзлотой, в Сибири и на Крайнем Севере.
  • Высокий (F300 – F500). Используется в особых случаях. Например, в зонах периодическими колебаниями уровня воды и многослойным промерзанием грунтов.
  • Сверхвысокий (выше F500). Находит штучное, сугубо индивидуальное применение в ответственных конструкциях, возводимых на очень длительный срок.

От каких факторов зависит морозостойкость бетона?

Основной параметр, влияющий на способность материала противостоять замораживанию и оттаиванию, – количество пор. Чем оно выше, тем большее количество воды проникает в бетонный элемент.

При отрицательных температурах вода меняет агрегатное состояние, превращаясь в лед с увеличением объема примерно на 10%. Поэтому с каждым циклом бетонная конструкция постепенно деформируется, утрачивая прочностные характеристики.

Вода, проникающая вглубь конструкции, разрушает не только сам бетон, но и вызывает коррозию стальной арматуры.

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:

  1. Бетоны с морозостойкостью до F50 применяются, в основном, для внутренних и подготовительных работ.
  2. F50– F150 показывает средние значения морозоустойчивости. Такие бетоны подходят для строительства объектов, которые будут эксплуатироваться в условиях умеренного климата.
  3. Бетоны F150– F300 предназначены для строительства в холодных регионах.
  4. Марки выше F300 применяются для строительства в экстремально холодных условиях, а также для объектов специального назначения.

Анализ материала

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:

Читать еще:  Декоративная штукатурка под бетон своими руками
F, кол-во цикловКласс бетонаМарка бетона
50В7,5 – В12,5М100-150
100В15 – В20М200-250
200В25М300-350
300В30М400
Более 300В35 – В45М450-600

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

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 ( — 18 0 С) и оттаиванию (+18 0 С).
  • 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

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.

Марки и способы определения морозостойкости

В зависимости от результатов эксперимента строительный раствор получает марку. Название марки морозостойкого бетона обозначается буквой F, которая обозначает морозостойкость, и цифрами, которые указывают число циклов замораживания и оттаивания – F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Характеристики каждой из марок приведены в таблице:

Читать еще:  Защита бетона от атмосферных воздействий

На территории России и других стран постсоветского пространства характеристику морозостойкости принято определять в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта Гост 10060.1-95. В этом документе приведены методы установления этой характеристики строительного состава, а также условия проведения работ по укладке раствора. Требования установлены для всех типов бетонных смесей, за исключением смесей, предназначенных для покрытия дорог и взлетно-посадочных полос. Также строительные смеси, в которых в качестве вяжущего элемента используется не вода, а воздух, данной экспериментальной проверке не подлежат.

Для испытания строительной смеси приготавливаются контрольные и базовые образцы составов. Контрольные образцы используют для определения прочности раствора на сжатие, а базовые подвергаются испытаниям многократного замораживания и оттаивания в лабораторных условиях. Необходимое оборудование для проведения испытания – морозильная камера, стеллажи, контейнеры и ванны, для насыщения образцов водой.

Морозостойкий бетон испытывают по методике, разработанной Американским обществом по испытанию материала – ASTM. Здесь проводят аналогичные испытания на устойчивость и сохранение структуры смесей путем замораживания-оттаивания, а также исследуют прочность состава на сжатие и изгиб.

Добавки, улучшающие качество бетонов и растворов

Качество бетонов и растворов обычно оценивается показателями свойств, основными из которых являются: прочность при сжатии и растяжении, средняя плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, воздухо-, газонепроницаемость, долговечность и др.

Значения этих показателей зависят от вида, свойств, качества применяемых цементов и заполнителей. Однако, как показывает практика строительного производства, свойства бетонов и растворов могут значительно изменяться при использовании соответствующих добавок.

Полимерные добавки

Полимерные добавки, вводимые в бетонные или растворные смеси для повышения качества бетонов и растворов, действуют как поверхностно-активные вещества. Одни из них, увеличивая пластичность смесей и уменьшая водоотделение в них, снижают водопотребность, в результате чего прочность бетонов и растворов значительно возрастает. Добавки при определенных условиях переработки способны образовывать материал с пространственной структурой. При ТВО бетона полимеры переходят в вязко-текучее состояние; кольматируя поры бетона и повышая сцепление заполнителей с цементом, они улучшают показатели качества таких физико-механических свойств бетона, как воздухо-, газо- и водонепроницаемость, морозостойкость, прочность при растяжении и пр. Кремнийорганические полимеры обладают способностью к газовыделению в бетонной или растворной смеси, способствуют воздухововлечению. Это свойство в сочетании с частичной гидрофобизацией поверхности пор и капилляров повышает морозостойкость бетона и раствора.

Добавки, повышающие водонепроницаемость бетонов и растворов

Действие этих добавок сводится в основном к кольматации в бетоне или растворе капилляров и других неплотностей сечением более 1 мкм, через которые мигрирует влага, а также к улучшению структуры, повышению плотности цементного камня и приданию бетону и раствору водоотталкивающих (гидрофобных) свойств. При использовании добавок, улучшающих водонепроницаемость бетона и раствора, учитывают разницу стоимости сэкономленного цемента, самих добавок и работ, выполняемых без применения этих добавок. Технико-экономическая эффективность применения полимерных добавок определяется стоимостью сэкономленного цемента (добавки являются пластифицирующими) и разницей в стоимости обычных бетонов и заменяющих их бетонов с добавками.

Читать еще:  Бетон пропорция щебень песок цемент

Добавки, повышающие морозостойкость бетонов и растворов

Бетоны и растворы, как и другие каменные материалы, разрушаются под воздействием отрицательной температуры, когда в результате увеличения объема воды при ее переходе из жидкого в твердое состояние развиваются значительные усилия. Следовательно, сопротивляемость материалов воздействию этих усилий (морозостойкость) зависит от их плотности, прочности и наличия в них незаполненных или неполностью заполненных пор, в которых может размещаться лед, не создавая давления на стенки пор, или действуя на них с меньшим усилием. Эффективным способом повышения морозостойкости бетонов является введение в их состав добавок поверхностно-активных веществ. Благоприятное влияние пластифицирующих добавок типа СДБ на морозостойкость бетона заключается в том, что в их присутствии формируется более оптимальная структура бетона, но не микропористая, а плотная за счет замедления процесса схватывания цементного теста и более полной седиментации. Введение в бетонные или растворные смеси пластифицирующе-воздухововлекающих, воздухововлекающих и газообразующих добавок обеспечивает возникновение в смесях микропор шаровидной формы, что повышает морозостойкость бетонов и растворов.

Добавки, повышающие коррозионную стойкость бетонов и растворов и придающие им бактерицидные свойства

Вода, содержащая химические реагенты в количестве, превышающем допуски СНиП 2.03.11-85, а также пресная вода-фильтр, проникающая через бетон, вызывает один из видов его коррозии:
— растворение составляющих цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция Са(ОН)2, в результате фильтрующего действия пресной воды;
— реакции обмена солей, содержащихся в минерализованной воде, с гидратными составляющими цементного камня с выносом продуктов реакции водой;
— появление труднорастворимых кристаллических новообразований в результате химического взаимодействия солей, содержащихся в минерализационной воде, с гидратными составляющими цементного камня;
— деструктивные процессы в бетоне, вызванные увеличением объема кристаллических новообразований, которые вначале откладываются в капиллярах и порах затвердевшего цемента, уплотняя его, а при дальнейшем их наполнении водой вызывают появление внутренних напряжений, что приводит к образованию трещин и разрушению бетона.

Для уменьшения или устранения коррозии бетонов и растворов, помимо выбора соответствующих цементов и заполнителей, необходимо полностью или частично связывать в бетоне свободный Са(ОН)2 в нерастворимые или плохо растворимые водой соединения; максимально увеличивать плотность и водонепроницаемость бетонов и растворов; вводить добавки, уменьшающие объем пор и, следовательно, деформации расширения, гидрофобизацию бетона и раствора. Для связывания свободного Са(ОН)2 в бетонные или растворные смеси вводят добавки, содержащие активный, аморфный кремнезем (трепел, кремнеземистая опоковидная порода, трепельная опока и др.)

Эффективность мер повышения коррозионной стойкости бетонов и растворов, приготовляемых на основе клинкерных цементов, при воздействии химически агрессивной среды уточняется экспериментально. Рациональность введения добавок, повышающих коррозионную стойкость бетонов и растворов, устанавливают по разнице в стоимости мероприятий по поверхностной защите бетонных конструкций от коррозии или стоимости бетонов, приготовляемых на основе специальных цементов, и стоимости обычных бетонов и растворов с противокоррозионными добавками.

Тонкости применения

Все виды добавок в бетон следует разводить или растворять в теплой воде. Если добавка смешивается с цементно-песчаным раствором в жидком агрегатном состоянии, она начинает работать сразу после добавления.

Сухая присадка начнет «работать» только после полного растворения и тщательного перемешивания. Дозировка добавок зависит от конкретного материала, конкретных задач и требований инструкции предприятия изготовителя. В общем случае, количество добавок не должно превышать 1% по весу связующего (цемента).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector