Как определяется морозостойкость бетона по маркам и классам, испытание и повышение показателей

Морозостойкость бетона

В осенне-зимний период большая нагрузка ложится на стройматериалы, имеющие пористую структуру. Бетон не является исключением. Отрицательные температуры приводят к разрушению монолита и его коррозии. Вода, проникая в поры, расширяется. Лёд давит на смесь изнутри и разрушает стройматериал.

Морозостойкость бетона — это важная характеристика бетона, которая указывает на возможность смеси без потери прочности противостоять многократным систематическим замораживаниям и оттаиваниям.

В строительстве недопустимо пренебрегать показателем устойчивости материала к морозам. Из-за недостаточного уровня морозостойкости износ объекта может усилиться, а его несущие возможности минимизироваться.

Определение морозостойкости

Определение морозоустойчивости продукта означает оценку наибольшего количества этапов заморозки-оттаивания, при которых характеристики морозостойкости бетона находятся в норме. При этом разрушения в виде сколов, трещин, шелушения рёбер отсутствуют.

Существует несколько методов, с помощью которых определяется морозостойкость материала. Бетон испытывается на устойчивость к низким температурам с помощью неоднократных этапов заморозки и оттаивания в естественной среде или лаборатории. Испытания, в результате которых происходит определение морозостойкости бетона, производятся в воде или соляном растворе. В подобных условиях образец теряет не более пяти процентов массы, а его прочность составляет 75%.

Испытания бетона на морозостойкость проводят по нескольким направлениям: по температуре замораживания, величине контрольного образца, степени насыщенности водой, длительности циклов. Лабораторные условия отличаются от естественных способами высушивания материала. В искусственно созданной среде образец пропитывается водой, а реальные объекты подвергаются сушке на солнце на протяжении всего теплого периода года.

Цель лабораторных испытаний бетонной смеси — демонстрация «поведения» продукта в природных условиях. Результаты опытов должны подтверждать ожидаемую реакцию на влияние внешних факторов. Но в ряде случаев достоверность результатов теряется. В частности, в лаборатории бетон может терять прочность, а в естественной среде такого процесса не происходит. Испытания на морозостойкость бетона (ГОСТ 10060.1-95, ГОСТ 10060.2-95, ГОСТ 10060.3-95, ГОСТ 10060.4-95) детально расписаны в соответствующих документах.

Таблица — набор прочности бетона в зависимости от температуры:

Способы повышения морозостойкости

Пустоты и свободная вода внутри бетона способствуют уменьшению его морозостойкости и быстрому разрушению. Следовательно, на повышение морозостойкости бетона влияют такие параметры, как плотность и водонепроницаемость. Морозостойкость продукта увеличивается с вводом смесей различных цементов, а также воздухововлекающих, газообразующих, пластифицирующих либо иных добавок, снижающих макропористость и изменяющих ее характер. Максимальной морозоустойчивостью характеризуются плотные материалы с качественным гранитным щебнем.

Марки и классы по морозоустойчивости

Марки бетона по морозостойкости установлены в промежутке F50-F1000, где F — указание на марку либо класс. Цифровой индекс означает число циклов заморозки-оттаивания. По данному параметру насчитывается 11 марок бетонной смеси.

К примеру, согласно гост и снип, морозостойкость бетона f50 — означает, что смесь выдержит около 50 циклов замораживания и оттаивания, морозостойкость f200 — выдержит более 200 циклов

Сейчас, помимо маркировки стройматериала, применяется таблица классов морозоустойчивости. Класс бетона по морозостойкости соответствует параметрам бетонной смеси. Существует четыре класса данного материала. Они учитывают состав, входящие в него ингредиенты для повышения морозоустойчивости, условия затвердения и эксплуатации.

Наше предприятие производит различные виды бетонов с высокими показателями морозостойкости. Приобрести продукцию можно на сайте нашего завода.

Как повысить морозостойкость бетона

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

1. Использовать качественный цемент высокой марки. Если планируются бетонные работы при пониженных температурах, или к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, прочности, водостойкости, применяют цемент более высокой марки.
2. Для повышения водонепроницаемости бетона применять глиноземистые цементы.
3. Выбрать правильное водоцементное соотношение.
4. Обеспечить правильную укладку и уплотнение бетонной смеси, чтобы в готовом бетоне не было пустот.
5. Обеспечить уход за бетоном и оптимальные условия твердения, чтобы бетон качественно набрал прочность (температура воздуха +18–22°С, влажность воздуха, близкая в 100%).
6. Использовать различные добавки для бетона.

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.

Советуем изучить: Пластификаторы для бетона

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

1. Позволяют сэкономить до 10–20% цемента без потери прочности либо, не увеличивая количество цемента, получить более прочный бетон.
2. Повышают подвижность бетонной смеси на 1–2 ступени без увеличения количества воды замеса. Дело в том, что количество воды, которое необходимо для протекания реакций гидратации, гораздо меньше, чем количество воды, необходимое для замеса пластичной и удобной в укладке бетонной смеси. Однако, если повысить водоцементное соотношение, в смеси будет лишняя вода. Она не вступит в реакции с частицами цемента, со временем испарится, но оставит лишние поры в бетоне, которые негативно отразятся как на его прочности, так и на водостойкости и морозостойкости. Добавление пластификатора полностью решает эту проблему, ведь с ним бетон становится более подвижным и удобным в работе без потери прочности.
3. Бетонная смесь с пластификатором, благодаря повышенной подвижности, лучше укладывается. С одной стороны, это позволяет экономить трудозатраты и затраты электроэнергии на обработку уложенного бетона, с другой стороны, бетон укладывается более плотно, вытесняется лишний воздух, благодаря чему уменьшается количество и диаметр пор и капилляров в готовом изделии.
4. Бетонная смесь с пластификатором дольше остается готовой к работе и не расслаивается, что повышает удобство работ.

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.

Советуем изучить: Гидрофобизаторы для бетона

Методы увеличения морозостойкости

Показатель устойчивости к холодному климату, который выражается в числе циклов заморозки и оттаивания, непосредственно зависит от размеров и числа пор присутствующих в структуре стройматериала, а также прочностных показателей цемента использованного при изготовлении. В связи с этим существует ряд способов повысить показатель морозостойкости, прибегнув к следующим вариантам:

• снижение доли воды в бетонном растворе. В результате сокращения объема жидкости наблюдается рост устойчивости материала к замерзанию, в связи с чем актуальным является использование качественных очищенных заполнителей для бетонных смесей, а также специализированных присадок;
• сокращение числа пор. Наиболее эффективным способом для повышения показателя стойкости к морозу является снижение числа микропор. Технология современного производства включает в себя ряд мер, которые способствую формированию условий для застывания раствора с минимальной пористостью. Помимо этого для реализации задачи находят применение спецдобавки;
• повышение гидроизоляционных свойств – один их практичных способов достичь роста показателя морозостойкости. Для реализации процесса находят применение материалы для внешней обработки поверхности высохшего бетона, в числе которых специальные мастики, пропитки, фасадные краски, способные образовывать водонепроницаемый слой пленки;
• повышение возраста бетона. Если после высыхания материал был подвергнут дополнительной выдержке, это положительно сказывается на объеме пор, способствует сокращению их численности и размеров;
• изменение положения пор в пространстве. Применение добавок открывает широкие перспективы для регулирования целого ряда свойств бетонов. Использование растворов солей угольной, азотной или соляной кислот позволяет минимизировать размеры пор, в которые практически не попадает влага. Легирование примесями осуществляется по прогревной или термосной технологии. Помимо этого рост морозоустойчивости наблюдается при применении воздухововлекающих добавок. Объем примесей при этом не должен превышать 6% от общей доли материала. При использовании крупнозернистого заполнителя массовая доля примесей может быть повышена;
• изменение плотности материала за счет подбора заполнителя. Максимальной степенью морозоустойчивости отличаются бетоны с высокой плотностью, выполненные на основе природного камня в виде дробленого гранитного щебня.

Виды морозостойкости материала

Этот показатель определяется коэффициентом F. Марки бетона по морозостойкости согласно ГОСТа 10060.0—95 разделены на 11 подвидов, которые изменяются в пределах от F25 и до F1000 и зависят от вида конструкции. Чем меньше макропор в слое, тем больше его морозоустойчивость. Плотность бетонной поверхности увеличивается в таких случаях:

Для каждой марки материала этот показатель будет другим.

• Снижают показатели соотношения воды и цемента и вводят в смесь пластификаторы непосредственно для снижения расхода водной составляющей.
• Раствор готовят исключительно из чистых и сухих заполнителей (песок, щебень).
• Правильно подобран режим и температура твердения готовой смеси.
• Используют виброуплотнение.
• Замораживание происходит после достижения бетона его окончательной прочности.

или cкачать в PDF (310 KB)

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

• разрушающие;
• неразрушающие прямые;
• неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

• при отрыве;
• отрыве со скалыванием;
• скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

• исследование ультразвуком;
• метод ударного импульса;
• метод упругого отскока;
• пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

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.

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:

• F50 с низкой морозоустойчивостью применяют только в для теплых внутренних помещений;
• до F150 с нормальной устойчивостью для возведения зданий в местности с теплым и умеренным климатом. Эксплуатация постройки может достигать 100 лет;
• F150-300 повышенной морозостойкости для районов с суровой зимой и промерзающей почвой, например Сибирь, применяется для любых построек, в том числе бассейнов;
• F300-500 высокой стойкости для северных районов с глубоким промерзанием грунта;
• F500-1000 с крайне высокой устойчивостью для особо ответственных сооружений.

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

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

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:

• формы для изготовления образцов;
• стеллажи для хранения образцов;
• контейнеры для воды и химических реагентов.
• морозильное оборудование;
• термическая печь;

Технология лабораторных испытаний заключается в том, что образцы опускают в воду для намокания, а потом подвергают их многоразовой заморозке с последующим нагревом. При этом охлаждение происходит при температуре -130˚C, нагрев в печи при +180˚C. В результате, если бетонные образцы не теряют прочности и на них не образуются трещины, то марка по морозостойкости отвечает заявленным требованиям.

Морозостойкость плитки и брусчатки.

В этом разделе как о фасадной 

плитке под кирпич

, так и о  

напольной

 и 

тротуарной плитке

 (брусчатке). ГОСТ не говорит нам об их морозостойкости ничего. Но наш богатый опыт говорит о многом. Тут есть простое правило: никакого бетона, цемента и пластика. Эти материалы живут в нашем климате в среднем два года, после чего начинаются сколы, трещины, поверхность изделий крошится. Выбирайте плитку из глины, то есть керамическую. Ещё недавно её производили только в Европе, Вы и сейчас можете купить у нас плитку и брусчатку Stroeher, Roeben, Gres de Aragon, ABC, Nelissen, Tiileri, Lode и других заводов. Недавно появилась и российская керамическая брусчатка, её производит завод «ЛСР», их продукцию отличает выгодная цена и достойное качество. 

 Возможно, у Вас остались вопросы. Или Вам нужна помощь в выборе. А может быть, Вы хотите посмотреть образцы плитки и кирпича? Увидеть, потрогать, выбрать и купить можно в нашем офисе и на сайте, адрес которого Вы найдёте внизу страницы. Также мы всегда рады Вашему звонку по номеру (812) 337-20-90

Методы определения

Морозостойкий бетон маркируется буквой «F». Со временем такой продукт не крошится и не изменяет формы под влиянием климатических факторов. Сохраняет свойства в регионах с повышенной влажностью.

Показатель морозостойкости важно знать на этапе строительства, ведь бетон низкого качества может заметно снизить несущие свойства сооружений. Определение этого показателя прописано в ГОСТ 10060-2012

В данной технической документации представлены четыре способа определения. Суть всех методик заключается во множественной заморозке и оттаивании образца в водной смеси или растворе солей.

Перед началом испытания на морозостойкость, готовят базовые и контрольные пробы смеси. Контрольные применяют, чтобы определить прочность на сжатие. Базовые пробы претерпевают многократный цикл заморозки и оттаивания в лаборатории. Для испытаний потребуется следующая аппаратура:

• Камера для замораживания. Температура заморозки — -130°C;
• Контейнер, в котором образцы насыщают водой. Температура нагрева +180°C.

После проведения повторных циклов нагрева и заморозки, бетон проверяют на прочность. Если после всех испытаний образец сохранил прочность, он считается качественным.

Исследования в лаборатории не точные. В подобных условиях пробы могут разрушиться, а в естественной среде выдерживать требуемую прочность. Ведь в первом случае влияние факторов на материал является максимальным, поэтому он быстрее рассыпается.

Определить качество бетонной смеси возможно по внешнему виду и состоянию. Обычно таким методом руководствуются опытные строители:

• Крупные зерна смеси, трещины, расслаивание, пятна являются маркерами для определения качества бетона, и говорят о его низкой надежности и морозостойкости.
• Высушивание и растрескивание под влиянием солнечных лучей указывает на низкую морозостойкость бетона.
• Наличие расщелин говорит о слабой устойчивости к низким показателям температуры.

Существует ускоренный способ определения морозостойкости. Он подразумевает погружение образца в раствор сульфата натрия на сутки и его просушивание на протяжении четырех часов при температуре сто градусов Цельсия. Такую процедуру проводят пять раз, после на образце не должны появиться трещины.

Способы определения показателя

В соответствии с ГОСТом имеются характеристики бетона, оказывающие влияние и обеспечивающие надежность возведения конструкций в заданных условиях:

• водонепроницаемость;
• прочность;
• морозостойкость.

Существует регламент для определения показателя (ГОСТ 10060-2012) устойчивости к морозу. В технической документации представлены 4 способа, позволяющие определить этот показатель.

Образцы в лабораторных условиях подвергаются многократным циклам замораживания с последующим оттаиванием. Для проведения испытаний требуются:

• камера для заморозки;
• контейнеры с водой.

После нескольких циклов нагревания (до +180°С) и заморозки (до -130°С) измеряют прочность материала. Испытание бетона на прочность считается положительным, если образец сохраняет свои качества.

Проводимые в лабораториях исследования не имеют высокой точности: иногда пробный образец разрушается, но при эксплуатации в природных условиях сохраняет необходимую прочность. В лаборатории на материал производится максимальное воздействие, это приводит к более быстрому разрушению.

Для определения морозостойкости бетона обращают внимание на внешний вид и состояние раствора:

• присутствие крупных зерен, расслаивание, появление трещин и пятен свидетельствуют о недостаточном качестве продукта, низкой морозоустойчивости;
• растрескивание под действием лучей солнца также указывает на недостаточную устойчивость к действию низких температур;
• появление расщелин подтверждает слабую морозостойкость.

Можно определить данный показатель ускоренным методом. Для этого образец помещают на 1 сутки в раствор сульфата натрия. После этого его просушивают в течение 4 часов при +100°С. Повторяют манипуляцию 5 раз, трещин на образце быть не должно. На этом испытание бетона на морозостойкость считается законченным.

Характеристика устойчивости к морозу становится наиболее важной для фундамента в почвах с высоким уровнем влаги, при строительстве мостов и прочих гидросооружений

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.

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. базовые,
2. ускоренные.

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.

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.

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.