От чего зависит морозостойкость: Что такое морозостойкость бетона, и как она определяется

Морозостойкость бетона: определение, классы, марки

Морозостойкость бетона – это его способность проходить многочисленные циклы заморозки и оттаивания, при этом теряя не более 5% прочностных показателей. Данная характеристика играет немаловажную роль при планировании строительных работ, общем эксплуатационном периоде строения и расчёте его прочности. Это свойство зависит от структуры «искусственного камня» и напрямую зависит от пористости материала. Чем больше в нём пор, тем больше он вовлекает в себя воды. Как мы знаем, вода при низких температурах превращается в лёд и увеличиваться в размерах. Это вызывает образование трещин и разрушений внутри бетона. Чем больше раз повторяется данный цикл, тем более велика вероятность разрушения строения.

Как и другие физические и химические особенности вещества, данная особенность маркируется особым номенклатурным символом. Для обозначения марки бетона по морозостойкости используется литера «F», а после неё указывается число циклов замораживания и размораживания, которые материал способен выдержать без потери своих прочностных характеристик.

Определение морозостойкости бетона

Для того, чтобы выяснить допустимое количество температурных циклов, которые выдержит бетон, были разработаны специальные испытания. Для определения морозостойкости бетона по ГОСТ 10060-2012, существует несколько способов:

• Обычный;
• Ускоренный.

Для испытаний используется заготовка в виде бетонного куба, рёбра которого равны 50-250 мм. Он подвергается контрольным испытаниям по прочности на сжатие. Затем он подвергается базовым температурным тестам – он замораживается и оттаивает. Для этого используются температуры в -130С (для заморозки) и +180С (для оттаивания). Максимальное число циклов является определяющим фактором для маркировки бетона. Как только он начинает терять прочность (~5%), испытания завершаются и ему присваивается марка.

Стоит отметить, что данный вид проверки не является максимально достоверным. Образцы, теряющие свою прочность при лабораторных испытаниях, при эксплуатации в природной среде могут не терять своих характеристик. Это объясняется тем, что для проверки применяется высокая скорость сушки. Такой темп не встречается в условиях обычной эксплуатации.

Для ускоренных методов используются водные растворы и хлориды натрия. Образцы размещаются в морозильную камеру в закрытых сверху ёмкостях, которые наполнены раствором хлорида натрия (5%) и воды. Ёмкости располагаются на расстоянии от стенок камеры не менее 50 мм. Затем на 2.5ч понижается температура. По истечению времени, температура повышается на следующие 2.5ч. Оттаивание происходит в растворе хлорида натрия и воды. После определённого количества циклов, совершается осмотр образцов. Их замеряют и измеряют на прочность на сжатие. Если результаты, полученные в ходе нескольких разных проб на морозоустойчивость отличаются, более точным принято считать лабораторный метод.

Существует возможность определения морозоустойчивости и по другим критериям, не прибегая к технологическим испытаниям. Строители могут определить по таким признакам, как:

• Внешний вид;
• Водопоглощение. Если данный параметр равен 5-7%, отсюда следует, что имеет слабую устойчивость к низким температурам;
• Трещины и другие деффекты.

Таблица морозостойкости бетона

Применение в зависимости от марки

Чем ниже число, указанное в наименовании, тем меньше материал способен выдержать температурных изменений. Отсюда следует, что при строительстве в регионах с высокими и низкими температурами, стоит использовать марки с наибольшим числом. Для регионов с более мягким климатом, подойдут материалы с низкими числами. Например, для центральной и западной части России, активно используются марки F50-F150. Они прекрасно справляются с нашими погодными условиями, не разрушаются и не трескаются.

Как повысить морозостойкость бетона?

На сегодняшний день существует несколько действенных способов для увеличения морозоустойчивости:

• Надбавки для морозостойкости бетона;
• Использование цемента более высокой марки.

Чтобы поменять состав вашей бетонной смеси, обратитесь к профессиональным строителям. Они смогут помочь вам подобрать подходящую марку цемента и других составляющих вашего бетона.

ООО «Полихим» занимается изготовлением добавок в бетон широкого спектра. В нашем ассортименте имеются специальные добавки, использование которых поможет вам увеличить показатели морозостойкости бетона. Для решения этой проблемы вам подойдут либо противоморозные добавки, повышающие температуру замерзания бетонной смеси, либо ускорители набора прочности. Для подробного ознакомления посетите соответствующий раздел сайта, либо свяжитесь с нашими специалистами.

Заключение

Бетонные смеси – это универсальный строительный материал, имеющий свои сильные и слабые стороны. Современный технологический прогресс позволяет усиливать его качества безопасными и надёжными способами. Чтобы ваши строения и конструкции прослужили долго, стояли на века, необходимо внимательно отнестись к выбору марки.

К другим статьям

Что понимают под морозостойкостью бетона? От каких факторов она зависит?

Морозостойкость бетона — способность его сохранять прочность и эксплуатационную надежность при воздействии попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Разрушение бетона в водонасыщенном состоянии при циклической действия положительных и отрицательных температур обусловлено комплексом физических коррозионных процессов, которые вызывают деформации и механические повреждения изделий

 и конструкций.  

Морозостойкость характеризуется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые бетон выдерживает без уменьшения своей прочности более чем на 5%. Для тяжелого бетона установлены следующие марки по морозостойкости: F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000.

Соответствии с государственным стандартом регламентируется число циклов замораживания и оттаивания как число переходов температуры через 0°С.

Морозостойкость бетона определяется прежде структурой его порового пространства. В бетоне образуются три основных вида пор: поры цементного геля, размер которых лежит в пределах (15…40)*10^-10 м, капиллярные поры (0,01…1 мм) и условно замкнутые поры (10…500 мкм). Относительно крупные поры образуются также при недоущильненни бетона.

Капиллярные поры, образованные избыточной водой, является основным дефектом структуры бетона, который негативно влияет на его морозостойкость.

К условно замкнутых пор относят пузырьки воздуха в цементном камне и бетоне.

Суммарным объемом пор, их размером и удельной поверхностью можно управлять путем введения воздухововлекающих или газообразующих добавок. Воздушные поры, полученные путем введения в бетонную смесь воздухововлекающих добавок, существенно изменяют структуру бетона. Число воздушных пор в 1 см³ цементного камня может достигать одного миллиона, а поверхность этих пор — 200…250 см². Через эту поверхность в поры поступает избыточная вода, вытесняется из капилляров при замораживании бетона. Защитным действием обладают только достаточно мелкие воздушные поры размером менее 0,5…0,3 мм.

Всю совокупность строительно-технологических факторов, влияющих на морозостойкость бетона, можно разделить на две группы:

1. Факторы, обусловленные условиями эксплуатации конструкций;
2. Факторы, которые учитывают особенности исходных материалов, структуру, состав бетона и условия его твердения.

К важнейшим эксплуатационных факторов, кроме числа циклов замораживания и оттаивания, относятся степень водонасыщения и температура замораживания бетона. Снижение прочности бетона после замораживания и оттаивания наблюдается лишь при его водонасыщении выше определенной величины. Водонасыщения бетона возрастает в присутствии солей.

Вода в большинстве капиллярных пор замерзает при температуре до -15°С. При дальнейшем снижении температуры происходит замерзание воды в более тонких порах и при температуре -70…-80°С практически вся порол вода находится в замерзшем состоянии, кроме воды, которая заполняет мелкие гелевые поры. Сравнительное определение морозостойкости бетона замораживанием при -17 и при -50°С показало, что разрушение бетона во втором случае ускоряется в 6…10 раз.

Объем открытых пор, которые влияют на объем замерзающей воды, зависит от водоцементного отношения (В/Ц) и степени гидратации цемента (доли цемента, который вступил в химическое взаимодействие с водой через определенное время твердения). С увеличением В/Ц растет как общий объем открытых пор, так и средний их размер, что также негативно влияет на морозостойкость. При проектировании морозостойких бетонов принято ограничивать В/Ц в зависимости от условий работы бетона в сооружениях. Для обеспечения высокой морозостойкости бетона рекомендуется во В/Ц находилось в пределах 0,4…0,5, а расход воды не превышала 160 кг/м³.

Степень гидратации цемента зависит от активности цемента, интенсивности роста ее во времени, длительности и условий твердения бетона.

Влияние качества цемента на морозостойкость бетона связан с минералологическому составу, тонкостью помола и наличием активной минеральной добавки. Из минералов цемента негативное влияние на морозостойкость оказывает трехкальциевого алюминат С₃А. В морозостойких бетонах нежелательные активные минеральные добавки, особенно с повышенной водопотребностью. Экспериментально показано, что бетоны с умеренным содержанием доменных шлаков или каменноугольной золы могут иметь удовлетворительную морозостойкость, особенно при втягивании в бетон воздуха. Низкую морозостойкость имеют пуццолановый цементы.

Продолжительность хранения (лежалости) цемента существенно влияет на его морозостойкость. Наличие оболочки из новообразований гидратированных минералов на зернах цемента является одной из основных причин снижения долговечности бетона.

На морозостойкость бетона существенное влияние оказывает морозостойкость самых заполнителей и их Водопотребность. Важными с позиций морозостойкости является свойства заполнителей, которые определяют их сцепление с цементным камнем и модуль упругости.

Пластифицирующие добавки повышают морозостойкость бетона как в результате уменьшения водопотребности и соответственно капиллярной пористости, так и вследствие определенного повитровтягування.

Больше увеличивают морозостойкость бетона воздухововлекающая добавки. Воздухововлекающая добавки изготавливаются в виде концентрированных растворов, густых паст или сухого, легкорастворимого порошка. Для приготовления добавок используются древесные смолы, продукты переработки нефти, растительные жиры и другое сырье. Чаще всего в качестве воздухововлекающих применяют добавки на основе древесной смолы (смола нейтрализована Воздухововлекающая — СНП, синтетическая поверхностно добавка — СПД и др.). Их вводят в бетонные смеси в количестве 0,01…0,02% от массы цемента. При этом объем вовлеченного воздуха составляет 30…60 л/м³. Морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками возрастает в несколько раз.

Наряду с воздухововлекающими для образования системы умовнозамкнутих пор в бетоне применяют газообразующие добавки, например, ГКЖ-94.

Помимо особенностей исходных материалов и состава бетонной смеси на морозостойкость бетона существенное влияние оказывают условия его твердения. Оптимальные условия твердения должны способствовать получению бетона с минимально возможной капиллярной пористостью и достаточным объемом условно замкнутых пор.

При тепловлажностной обработке получения морозостойкого бетона обеспечивается при минимизации деструктивных процессов, вызванных температурным расширением воды и воздуха. Снижение интенсивности деструктивных процессов достигается при мягких режимах пропаривания: удлиненной (не менее 3-5 часов.) Предварительный выдержке, замедленной скорости подъема температуры и охлаждения (не более 15…20°С/час.), Пониженной температуре изотермического прогрева (60…80°С).

ПРЕЗЕНТАЦИЯ         NEW!

В случае возникновения вопросов свяжитесь с нашими техническими специалистами.

Морозостойкость фиброцемента

Морозостойкость фиброцементной плиты – это способность водонасыщенного материала выдерживать многократное замораживание с последующим оттаиванием без значительного снижения прочности и видимых признаков разрушения.

Кажется очевидным, что это свойство является одним из важнейших для строительных материалов, используемых в нашей стране. Никому не хочется через несколько зим получить нечто похожее на фото ниже вместо новой красивой стены.

Морозостойкость напрямую зависит от состава материала и степени его гидрофильности — силы связи с водой. Прочные гидрофильные материалы впитывают воду, капли растекаются по поверхности, вода пропитывается через щели и капилляры гидрофильных материалов (пример гидрофильного материала — кирпич). Гидрофобные материалы отталкивают воду (например, битум).

Представляется очевидным, что чем более ячеистая структура материала и выше его гидрофильность, тем этот материал менее морозостоек. Вода впитывается в капилляры, проникая вглубь поверхности и при замерзании разрушает материал, изменяя агрегатное состояние и расширяясь почти на 10%, превращаясь в лед. Такое расширение разрушает стенки некоторых дупел, а при таянии вода проникает еще глубже в материал. Последовательные циклы замораживания и оттаивания постепенно разрушают материал все больше и больше.

Для уменьшения пористости фиброцементные плиты ЛАТОНИТ в процессе производства прессуются под высоким давлением (порядка 600-650 Н/кв.см), а затем отправляются в автоклавы. Автоклавирование облегчает процесс кристаллизации цемента, повышая его прочность и химическую стойкость. Еще для повышения прочности и влагостойкости фиброцементных плит LATONIT перед покраской их покрывают водоотталкивающим гидрофобным составом.

Морозостойкость материалов определяют испытаниями, проводимыми по специальным правилам ГОСТов.

В двух словах, сводка метода испытаний выглядит следующим образом:

1. Материал насыщается водой путем погружения образцов в жидкость на 48 часов.
2. Затем проводят поочередное замораживание и оттаивание образцов, состоящих из двух фаз, в течение 4 часов:
   ✽ замораживание при температуре не выше минус 15 °С;
   ☼ оттаивание в воде с температурой не ниже плюс 10 °С.

После проведения заданного количества циклов испытуемые образцы просматривают на наличие ликваций или других повреждений, сравнивая их с контрольными незамороженными образцами.

Важным исследованием испытуемого образца является испытание на прочность. Сравнение проводят с контрольными образцами того же неиспытанного материала. И контрольный, и испытуемый материалы пропитывают водой в течение 48 часов, после чего проводят испытания на прочность изгибом (для плит) или прессованием (для кирпича).

Для фиброцементных плит LATONIT количество циклов попеременного замораживания и оттаивания составляет 150 раз при токе остаточной прочности не менее 90%.

Интересно, что испытание на морозостойкость облицовочного кирпича (облицовочного и клинкерного) проводится по сходной методике испытаний. Значение морозостойкости клинкерного кирпича должно быть не ниже 75, облицовочных изделий — не ниже 50.

Механизмы морозоустойчивости Arabidopsis thaliana

. 2018 окт; 248(4):827-835.

doi: 10.1007/s00425-018-2939-1.

Epub 2018 23 июня.

Имке И Хёрмиллер
¹
, Мориц Рушхаупт
²
, Арнд Г Хейер
³

Принадлежности

• ¹ Кафедра биотехнологии растений, Институт биоматериалов и биомолекулярных систем, Штутгартский университет, Пфаффенвальдринг 57, 70569, Штутгарт, Германия.
• ² Кафедра ботаники, Научный центр Вайнштефан, Технический университет Мюнхена, Эмиль-Раманн-Штрассе 4, 85354, Фрайзинг, Германия.
• ³ Кафедра биотехнологии растений, Институт биоматериалов и биомолекулярных систем, Штутгартский университет, Пфаффенвальдринг 57, 70569, Штутгарт, Германия. [email protected].

• PMID:

  29936546

• DOI:

  10.1007/s00425-018-2939-1

Imke I Hoermiller et al.

Планта.

2018 Октябрь

. 2018 окт; 248(4):827-835.

doi: 10. 1007/s00425-018-2939-1.

Epub 2018 23 июня.

Авторы

Имке И Хёрмиллер
¹
, Мориц Рушхаупт
²
, Арнд Г Хейер
³

Принадлежности

• ¹ Кафедра биотехнологии растений, Институт биоматериалов и биомолекулярных систем, Штутгартский университет, Пфаффенвальдринг 57, 70569, Штутгарт, Германия.
• ² Кафедра ботаники, Научный центр Вайнштефан, Технический университет Мюнхена, Эмиль-Раманн-Штрассе 4, 85354, Фрайзинг, Германия.
• ³ Кафедра биотехнологии растений, Институт биоматериалов и биомолекулярных систем, Штутгартский университет, Пфаффенвальдринг 57, 70569, Штутгарт, Германия. [email protected].

• PMID:

  29936546

• DOI:

  10.1007/s00425-018-2939-1

Абстрактный

Стратегии устойчивости к замораживанию варьируются у арабидопсиса в зависимости от происхождения. Южные образцы могут избегать замерзания или переносить его, в то время как северные образцы всегда толерантны и снижают долю воды в тканях, способных к замерзанию, во время акклиматизации. Выживание при отрицательных температурах может быть достигнуто путем предотвращения или терпимости к образованию внеклеточного льда. Были представлены противоречивые данные, свидетельствующие о том, что отдельные листья Arabidopsis thaliana либо не замерзают, либо устойчивы. Здесь мы использовали три разных природных образца арабидопсиса из разных местообитаний, чтобы исследовать стратегию морозостойкости целых растений в почве. Растения охлаждали до фиксированных температур или просто выдерживали при их индивидуальной температуре зарождения льда в течение различных интервалов времени. Повреждение тканей целых растений сравнивали со стандартной летальной температурой, определяемой для оторванных листьев с наружной ледяной нуклеацией. В то время как все отдельные листья пережили замораживание, когда зарождение льда было инициировано извне при умеренных отрицательных температурах, целые растения южного образца вели себя как избегающие замерзания в неакклиматизированном состоянии. Северные образцы и все акклиматизированные к холоду растения были устойчивы к заморозкам, но продолжительность заморозков влияла на повреждение тканей. Поскольку это указывало на обезвоживание клеток как механизм повреждения, определяли долю замерзающей воды в листьях и осмоляльность клеточного сока. Действительно, устойчивый к замерзанию образец Rsch имел более низкую долю замерзающей воды и более высокую осмоляльность клеточного сока по сравнению с чувствительным образцом C24 в акклиматизированном к холоду состоянии.

Ключевые слова:

холодовая акклиматизация; Дифференциальная сканирующая калориметрия; Дифференциальный термический анализ; Предотвращение заморозки; Морозоустойчивость; Зарождение льда.

Похожие статьи

• Естественная генетическая изменчивость способности к акклиматизации при отрицательных температурах после холодовой акклиматизации при 4°С у разных образцов Arabidopsis thaliana.

  Le MQ, Engelsberger WR, Hincha DK.
  Ле МК и др.
  Криобиология. 2008 г., октябрь; 57 (2): 104–12. doi: 10.1016/j.cryobiol.2008.06.004. Epub 2008 21 июня.
  Криобиология. 2008.

  PMID: 18619434

• Реакции антиоксидантных ферментов на холод и яркое освещение не коррелируют с устойчивостью к замораживанию у природных образцов Arabidopsis thaliana.

  Distelbarth H, Nägele T, Heyer AG.
  Distelbarth H, et al.
  Растение Биол (Штутт). 2013 ноябрь;15(6):982-90. doi: 10.1111/j.1438-8677.2012.00718.x. Epub 2013 11 апр.
  Растение Биол (Штутт). 2013.

  PMID: 23578291

• Arabidopsis thaliana предотвращает замерзание за счет переохлаждения.

  Рейес-Диас М., Уллоа Н., Суньига-Фист А., Гутьеррес А., Гидекель М., Альберди М., Коркуэра Л.Дж., Браво Л.А.
  Рейес-Диас М. и соавт.
  J Опытный бот. 2006;57(14):3687-96. дои: 10.1093/jxb/erl125. Epub 2006, 21 сентября.
  J Опытный бот. 2006.

  PMID: 16990371

• Ледяная нуклеационная активность у растений: распространение, характеристика и их роль в механизмах холодостойкости.

  Исикава М., Ямадзаки Х., Кисимото Т. , Муракава Х., Стэйт-Гарднер Т., Кучицу К., Прайс WS.
  Исикава М. и соавт.
  Adv Exp Med Biol. 2018;1081:99-115. дои: 10.1007/978-981-13-1244-1_6.
  Adv Exp Med Biol. 2018.

  PMID: 30288706

  Обзор.

• Естественная изменчивость в устойчивости к замораживанию и реакции на акклиматизацию к холоду у Arabidopsis thaliana и родственных видов.

  Зутер Э., Ли Ю.П., Эрбан А., Копка Дж., Хинча Д.К.
  Зутер Э. и соавт.
  Adv Exp Med Biol. 2018;1081:81-98. дои: 10.1007/978-981-13-1244-1_5.
  Adv Exp Med Biol. 2018.

  PMID: 30288705

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Анализ роли кутикулярного воска в устойчивости растений к обезвоживанию побегов и низкотемпературному стрессу у арабидопсиса .

  Рахман Т., Шао М., Пахари С., Венглат П., Суланаяканахаллы Р., Цю Х., Рахман А., Танино К.
  Рахман Т. и др.
  Int J Mol Sci. 2021 4 февраля; 22 (4): 1554. дои: 10.3390/ijms22041554.
  Int J Mol Sci. 2021.

  PMID: 33557073
  Бесплатная статья ЧВК.

• Генетический анализ морозостойкости рыжика [Camelina sativa (L.) Crantz] при диаллельном скрещивании озимого и ярового биотипов.

  Соорни Дж., Каземитабар СК, Кахризи Д., Дехестани А., Багери Н.
  Сорни Дж. и др.
  Планта. 2021 2 января; 253 (1): 9. doi: 10.1007/s00425-020-03521-z.
  Планта. 2021.

  PMID: 33389162

использованная литература

1. 1. Растениевод. 2011 Январь; 180 (1): 149-56

      —

      пабмед

2. 1. Новый Фитол.