Что такое морозостойкость бетона, марка морозостойкого бетона, ход испытания бетона на морозостойкость

Способность бетонного монолита сопротивляться проникновению воды через поры позволяет использовать данный строительный материал для возведения гидротехнических сооружений, мостов, обустройства набережных, монтажа подземных конструкций, в том числе фундамента. Водонепроницаемость бетона маркируется опознавательным символом «W». Коэффициент W показывает максимальное внешнее давление, при котором вода начинает проникать в бетонные детали. Согласно строительным стандартам, параметры водонепроницаемости располагаются в пределах W2-W20. Большинство жилых и коммерческих зданий, а также промышленных сооружений, построены из бетона категории W6.

Марка морозостойкого бетона

Степень устойчивости бетонной смеси к воздействию отрицательными температурами определяют в лабораторных условиях. Уровень морозостойкости маркируется литерой F, а рядом прописывается число, обозначающее количество полных циклов заморозки\оттаивания, после которых начинается разрушение материала. В техническом паспорте бетонных изделий можно встретить следующие обозначения: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Чем больше число, тем устойчивее к морозам бетонная конструкция. Чтобы правильно подобрать марку бетона для конкретных климатических условий, следует воспользоваться специальной таблицей:

Коэффициент морозостойкости

Область применения марки бетона

≥ F50

При резких перепадах температур бетонная конструкция трескается и быстро приходит в негодность. Рекомендуется для строительных работ в умеренном климате.

F50 – F150

Наиболее распространённая марка. Для неё характерна устойчивость к контрастным перепадам температур и эксплуатации построек в условиях умеренной влажности. Здания сохраняют прочность и устойчивость до 100 лет.

F150 – F300

Повышенный уровень морозостойкости. Применяется для строительства объектов в северных регионах.

F300 – F500

Высокий класс морозостойкости. Предназначен для строений, эксплуатирующихся в особых условиях.

≤ F500

Крайне высокая степень морозостойкости. Применяется для эксплуатации зданий в исключительных условиях.

Класс бетона – соответствующий техническим стандартам показатель фактической прочности строительного сырья. Он определяет следующие параметры:

  1. среднее значение прочности на кг\см2
  2. уровень гарантируемой прочности сырья.

Необходимый коэффициент морозостойкости бетона рассчитывается с помощью линейной зависимости:   

R б = F(Ц/В+10Д),

где общий расход цемента обозначается литерой Ц и определяется соотношением кг/м3; расход воды – В, измеряется в л/м3; пористость или объём воздуха в смеси – Д, измеряется в %.

Согласно внутренним стандартам, самые востребованные марки бетона на территории РФ относятся к уровню морозостойкости F150 – F250. Однако на бетонные конструкции взлётных полос или бетонные элементы, применяемые в дорожном строительстве, классификация ГОСТ не действует.

Таблица морозостойкости и водонепроницаемости бетона различных марок и классов

Марка бетона

Класс бетона

Морозостойкость F

Водонепроницаемость W

м100

В-7,5

F50

W2

м150

В-12,5

F50

W2

м200

В-15

F100

W4

м250

В-20

F100

W4

м300

В-22,5

F200

W6

м350

В-25

F200

W8

м400

В-30

F300

W10

м450

В-35

F200-F300

W8-W14

м550

В-40

F200-F300

W10-W16

м600

В-45

F100-F300

W12-W18

Испытание бетона на морозостойкость

Чтобы установить уровень морозостойкости бетона, специально изготовленные образцы из строительной смеси подвергаются искусственному замораживанию и оттаиванию, затем снова замораживаются и т. д. В процессе лаборант фиксирует вес, прочность на сжатие\растяжение, упругость и иные показатели продукта. Вычисляется процент потери массы бетона. Протоколируются повреждения монолита.

Из реагентов в процедуре испытания на морозостойкость задействуют дистиллированную воду и 35% раствор хлористого натрия. Последний позволяет определить сопротивляемость материала воздействию размораживающих солей.

Подготовка

  • Строительным раствором заполняют пять кубических ёмкостей 10\10\10 см. Чтобы во время испытаний специалист имел возможность контролировать температурный режим, в один из образцов помещают термоэлемент.
  • На время сушки образцы помещаются в комнату с температурой 200, ± 2С0. При этом необходимо их защитить от пересыхания.
  • Через сутки пробники вынимаются из форм и на неделю помещаются в водяную баню.
  • После чего каждый образец помещается на 27 суток в специальную климатическую камеру.
  • После извлечения образцы взвешиваются на чувствительных весах. Важно учесть каждый потерянный грамм.
  • Следующий шаг – полное погружение кубов на сутки в солевой раствор, на 2-3 сантиметра выше верхнего ребра. Температура жидкости сохраняется в районе 18-20 С0.
  • И снова образцы взвешиваются до миллиграмма. Разница в весе до и после погружения в раствор – и есть коэффициент водопоглощения. Он представлен в виде математической формулы: L = (m28 - m27) / m27 * 100, где определяемое L представляет собой капиллярное поглощение воды,  m28  – вес куба после замачивания на 28 сутки, а  m27 – вес того же куба после климатической камеры на 27 сутки.

Проведение испытания

  1. Герметично закупоренные ёмкости с образцами бетона, погружёнными в жидкую среду, помещают в морозильную камеру.
  2. Запускается процесс поочерёдного замораживания\оттаивания, согласно установленного графика. Минусовая температура в камере не должна опускаться ниже -25 С0.
  3. Фаза замораживания образцов длится 16 часов, а потом наступает период оттаивания продолжительностью 8 часов. Во время этого процесса необходимо удерживать уровень раствора в ёмкости, который не должен достигать верхней грани миллиметров на 18-22. А температура жидкости не должна превышать 22 градуса.
  4. Когда до завершения этапа оттаивания остаётся 15 минут, лаборант откачивает раствор. Далее ёмкость наполняется свежим раствором и запускается следующий цикл замораживания\оттаивания.
  5. Процесс оттаивания требует соблюдения температурного режима. Для этого используется термоэлемент, который был установлен в один из образцов. Во время формирования куба из бетона.
  6. Продолжительность испытания – 56 циклов. Один из них обязательно следует проконтролировать от момента заморозки до смены жидкости на свежий раствор.
  7. Образцы во время испытаний необходимо перемещать внутри морозильной камеры, изменяя их первоначальное местоположения, не реже раза в неделю. При этом следует разворачивать их на 1800.
  8. Образцы подвергаются детальному изучению каждые 7 циклов. В протокол заносятся все видимые глазу изменения и показатели инструментальных измерений. Отпавшие частицы просушиваются по специальной технологии и взвешиваются с точностью до миллиграммов.

Обработка результатов

Для расчёта степени морозостойкости бетона берут среднее арифметическое от всех полученных показателей 5 образцов, прошедших 56 циклов заморозки\разморозки.

Для анализа данных образцы распределяют на пары. Определяют потерю для 2-х образцов из одной ёмкости после 7 циклов с помощью математической формулы: Pn = ms1n / m0 * 100. Где Pn необходимый коэффициент потери массы тестируемого образца. В виде ms1n представлена масса отслоившихся частиц от целого образца. Её замеряют с точностью до 0,1 гр. А m0 – вес этих образцов, высушенных в течении 27 суток. После всех расчётов специалист выводит и присваивает класс морозостойкости для бетона, подвергшегося испытанию