Разрушение бетона от мороза

Обновлено: 16.05.2024

Механизм действия морозного разрушения бетона.

Образцы бетона или затвердевшей цементной пасты, если непрерывно поддерживать влажность, всегда будут повреждаться при замораживании, даже если они содержат вовлеченный воздух. В зависимости от степени высушивания образцы будут в различной степени подвержены морозному разрушению: от деструкции до их очевидной сохранности. Это в большой степени связано со свойствами бетона независимо от механизма действия мороза.

Первые попытки объяснить повреждение бетона, производимое замораживанием, основывались на том факте, что вода расширяется при замерзании. Однако позже Коллинзом была выдвинута идея, которая была основана на аналогии между морозным разрушением бетона и морозным вспучиванием почвы. Это было связано с миграцией воды из незамерзающих участков с образованием льда в крупных порах, созданием линз льда, что вызывает большие давления. Пауэре предположил, что напряжения, приводящие к деструкции, возникают при перемещении воды из замораживаемых областей, в то время, как структура сопротивляется этому перемещению. Соответственно если содержание воды выше критической точки насыщения, то должна быть критическая величина пути истечения или критическая толщина, выше которых гидравлическое давление превышает прочность материала, поскольку сопротивление истечению пропорционально длине пути истечения. Было установлено, что критическая величина должна быть около 0,25 мм, поэтому для обеспечения морозостойкости в бетон необходимо вовлекать воздух. Эти авторы предположили, что пузырьки воздуха являются резервуарами, в которые может мигрировать избыток воды, образующийся при замораживании, не вызывая давления.

Эта гипотеза была модифицирована Пауэрсом и Хельмутом. Ими были сделаны выводы о том, что большая часть эффектов при замораживании является результатом движения незамерзшей воды к замораживаемым участкам и колебаний давления, генерируемого на замораживаемых участках и зависящих от того, чем заполнены пустоты (льдом или водой). Было принято во внимание, что в присутствии растворов солей давление может генерироваться осмотическими силами вследствие различия концентрации солей в цементной пасте, вызванного замораживанием воды в крупных порах.

Согласно Литвану, повреждения могут быть частично вызваны образованием льда, но фактически процесс миграции воды является основным источником повреждений. Поскольку, однако, эта миграция подобна высушиванию и начинается только тогда, когда в больших порах образуется лед (вызывая понижение давления пара), был сделан вывод, что это вторичная часть процесса, не играющая главной роли. Тем не менее следует выявить важность миграции воды.

Мак-Иннз и Бодуэн изучали влияние зрелости, пористости и степени насыщения на величину морозного повреждения цементной пасты. Они пришли к заключению, что основным фактором, ответственным за морозное разрушение, особенно при небольшом уровне вызревания пасты, является гидравлическое давление, возникающее в жидкости при образовании льда; они высказали предположение, что в более зрелых пастах возможны другие механизмы разрушения.

Несмотря на эти слегка различающиеся точки зрения, следует признать, что вред причиняется миграцией воды и что существенное значение имеют как высокая степень насыщения, так и большая скорость охлаждения. Воздухововлечение может быть эффективно для повышения морозостойкости, поскольку, обеспечивая резервуары, предотвращает скопление льда.

Следует обсудить также роль заполнителей в бетоне. Размеры пор в заполнителях могут быть таковы, что поровая вода сможет быстро в них замерзнуть. Крупные поры, эквивалентные вовлеченным пузырькам не должны присутствовать в заполнителях. Таким образом, увеличение объема вследствие замерзания воды должно быть либо поглощено благодаря упругому растяжению заполнителя, либо уменьшено за счет вытекания из заполнителя выдавливаемой воды. Пауэре установил, что в среднем заполнителе может быть допущено только 0,3 % объема пор. Для насыщенных водой заполнителей должен быть критический размер, ниже которого не отмечается действия мороза, однако нет уверенности, что избыток воды сможет быть размещен в пузырьках вовлеченного воздуха в окружающей заполнитель цементной пасте.

Так как нелегко прогнозировать возможное поведение бетона, помещенного в условия замораживания—оттаивания, основным предположением следует считать то, что потенциальная морозостойкость может быть установлена лишь его испытаниями в условиях, моделирующих окружающую среду, в которой он будет находиться.

Испытания на морозостойкость. Наиболее широко проводится испытание на морозостойкость бетона по ASTM «Сопротивление бетона быстрому замораживанию и оттаиванию». Существуют две методики. В методике замораживанию и оттаиванию подвергают образцы, находящиеся в воде, а в методике Б образцы замораживаются на воздухе и оттаивают в. воде. Для этих испытаний число необходимых образцов подсчитывают с помощью измерения резонансной частоты. Испытания применимы для насыщенного водой бетона и, вероятно, напрасно эти суровые условия сравниваются с нормальными условиями выдерживания, при которых происходит сезонное высушивание бетона. Пауэре доказал, что долговечность в отличие от расширения не может быть измерена при медленном замораживания. Измерение этого параметра (расширения) как функция от степени насыщения должно показывать потенциальную морозостойкость данного бетона. Было предложено изготовлять образцы и выдерживать в условиях, которые имитировали бы полевые условия, затем поочередно подвергать образцы медленному замораживанию — оттаиванию и хранению в воде.

Метод предложенный Пауэрсом, состоит в следующем. Изготовляют и хранят во влажных условиях образцы бетона с вовлеченным воздухом, содержащие тот заполнитель, который будет использован; затем образцы высушивают на воздухе в лаборатории в течение двух недель, после чего помещают в воду. Если образцы увеличиваются в объеме во время замораживания, то обладают меньшей, чем двухнедельная, морозостойкостью. Если образцы не расширяются, их возвращают в водяную баню на следующие две недели и затем повторяют испытание.

Несколько вариантов этой основной методики отражены в ASTM C671. Критическое расширение определено как резкое возрастание (в два и более раза) между расширениями последовательных циклов. Результаты дали возможность предположить, что если расширение равно 0,02 % или более, образцы можно рассматривать как неморозостойкие. Этот критерий может быть применен и к результатам единичного испытания, однако, если расширение находится в интервале 0,005—0,02 %, должен быть проведен еще одни или более дополнительный цикл.

Это испытание не использовалось широко, так как его методика более сложна и занимает больше времени, чем другие испытания. Однако было отмечено, что бетоны и заполнители, найденные непригодными при других испытаниях, были признаны пригодными с помощью этой методики. Кроме того, это испытание может быть использовано при одноступенчатом насыщении в тех случаях, когда можно установить соотношение между этими данными и конкретной окружающей средой или данными по многоступенчатому насыщению с корреляцией на несколько различных внешних условий.

В недавней работе по выдерживанию дорожных плит на открытом воздухе Литван и др. показали, что содержание влаги в выдерживаемых плитах находилось на уровне, эквивалентном выдерживанию изделия при 87 % о. все, кроме одного промышленного изделия, должны были быть признаны долговечными в противоположность результатам, полученным по AST.M С666.

Мак-Иннз и Бодуэн использовали экспериментальные параметры, подобные указанным в ASTM C671 для гидратированных цементных паст и растворов. Было найдено, что максимум расширения и остаточного изменения объема после завершения температурного цикла являются линейной

функцией от прочности образцов, и поэтому сами по себе могут быть равнозначно использованы как максимум расширения, так и остаточного изменения объема. Эти результаты также показывают, что данные параметры чувствительны к степени зрелости и водосодержанию цементных паст.

Повышение морозостойкости бетона. Основной способ предотвращения воздействия замораживания на бетон — введение воздухововлекающих добавок. Крошечные пузырьки воздуха защемляются в бетоне вследствие пенообразующего действия добавок и перемешивания; множество факторов (например, непостоянство материалов, способы перемешивания, различные методы укладки) делают затруднительным регулирование вовлечения необходимого количества воздуха с нужным размером пузырьков и фактором расстояния.

При некоторых условиях применения трудно контролировать надлежащее воздухововлечение. Сюда можно отнести следующие факторы: смешанные цементы, суперпластифицированные бетоны, в которых добавка может действовать как пеногасящий агент или, наоборот, вовлекать воздух, жесткий бетон для производства готовых панелей, при использовании малых партий бетона или раствора для ремонта. Этих проблем можно избежать, если добавить заранее изготовленные в форме частиц пузырьковые резервуары. В двух изобретениях имеется описание систем воздушных пор, использующих этот принцип:

а) пустотелые пластиковые микросферы с диаметром между 10 и 60 мкм могут быть добавлены в бетон. Это поры меньшего диаметра, чем в бетоне с вовлеченным воздухом, где диаметр колеблется от 10 до 300 мкм. Добавление (к массе цемента) микросфер в бетон соответствует 0.7 % объема бетона. Фактор расстояния, рассчитанный по среднему диаметру микросфер (32 мкм), равен 6,07 мм, что значительно ниже допустимого максимума. Данные показывают, что введение такого количества микросфер может сделать бетон долговечным. Однако стоимость этого материала не стимулирует широкого использования, но изобретение может быть использовано для ограниченных областей применения, где не учитывается стоимость материала;

б) последние работы Литвана свидетельствуют о том, что пористые частички могут вести себя как заменители вовлеченного воздуха. Пористые частички могут быть изготовлены из различных материалов, включающих промышленные огнеупорные брикеты, однатомптовые породы, вермикулиты и т. д.; в результате, их использования наблюдалось сильное улучшение морозостойкости бетона. В одном из экспериментов цементная наста, изготовленная с включением пористых частиц, сделанных брикетированием (частицы размером 0,15—0,30 мм, 16 % к массе цемента), выдержала более 1260 циклов замораживания—оттаивания при применении методики ASTM C666.

Расчетный фактор расстояния для этих образцов был равен 0,18 мм. Используя частицы из брикетов другого типа, изготовили бетонные балки, которые содержали 5 % частиц размером 0,3—0,8 мм, что соответствовало 1,92 % эквивалентного воздуха. После 360 циклов остаточное изменение длины было приблизительно таким же, как у бетона с вовлеченным воздухом, обеспечивающих лучшую защиту, должен находиться между 0,4 и 0,8 мм. Этому критерию удовлетворяют многие недорогие материалы, но некоторые из них могут вредно воздействовать на бетон. Например, имеются доказательства, что однатомновые породы из ряда отложений вызывают щелочекремнеземные реакции.

Крошится бетон: как решить и предотвратить проблему?

Зачастую открытые бетонные сооружения, типа отмостки, дорожек, парковок и самодельной плитки, всего за пару зим начинают крошиться и превращаются в прах. Сначала крошка появляется по краям, а потом и вся конструкция начинает рассыпаться.

Проблема заключается в выборе бетона и способах его замешивания.

Фото с сервиса Яндекс.Картинки Фото с сервиса Яндекс.Картинки

Почему бетон разрушается?

Очевидно, что бетон разрушается из-за того, что в нем накапливается влага, которая под воздействием мороза замерзает и разрушает структуру материала. Существует классификация бетона по морозостойкости, которая обозначается буквой F.

Однако, количество влаги, которое может пребывать в той или иной марке бетона, тоже может быть разным, и обозначается буквой W – это марка водонепроницаемости. Именно от этого показателя зависит морозостойкость материала. В данном случае бетон F100 не может быть маркой водонепроницаемости менее W6.

Часто при производстве бетона М300, даже при соблюдении всех пропорций, на выходе будет получаться продукт, не соответствующий никаким стандартам.

Какую марку бетона лучше купить?

Если Вы решили покупать бетон, а не делать самостоятельно, то нужно уделить внимание трем характеристикам:

В – прочность;
F – морозостойкость;
W – водонепроницаемость.

Пример бетона с высокими характеристиками:

К примеру, бетон М300 В22,5 F150 W6 - материал будет долго служить в любых условиях, если только вы не «хлюпнете» воды в миксер при замесе.

Как сделать качественный бетон, стойкий к морозам, своими руками?

Фото с сервиса Яндекс.Картинки Фото с сервиса Яндекс.Картинки

Запомните: в корыте надежный материал сделать не получится, поэтому подразумеваю работу с бетономешалкой.

Нам необходимо обеспечить низкое соотношение воды к цементу на уровне 0,4-0,6, и это при условии, что материалы будут сухими. В процессе замеса помогают пластифицирующие вещества, но на выходе на 100 л. получится не более пятидесяти литров качественного бетона, и замес будет длиться достаточно долго.

Если допустить переизбыток воды, то бетон будет очень низкого качества.

Почему избыток воды очень опасен?

При переизбытке воды материал становится более подвижным, а после высыхания в нем останутся микрополости, которые будут впитывать и собирать влагу. Разрушение конструкции, в этом случае, не заставит себя долго ждать.

Как обеспечить защиту уже залитого бетона?

Фото с сервиса Яндекс.Картинки Фото с сервиса Яндекс.Картинки

Если Ваш бетон не отвечает стандартам, то существует несколько решений, чтобы предотвратить его разрушение. Можно использовать гидрофобизаторы для бетона. Такие средства делятся на 2 вида:

Одни формируют на поверхности влагозащитную пленочку;
Другие напитывают бетон и «закрывают» собой все поры, формируя барьер для влаги.

Я бы рекомендовал второй вариант, так как пленка будет подвергаться износу, и достаточно быстрому.

И, да: используйте при укладке вибраторы – такое уплотнение поможет избежать появления микрополостей и продлит срок службы конструкции на несколько лет.

Видео о закладке фундамента смотрите ниже:

Как защитить бетонные конструкции от разрушения на морозе.

Потеря прочности и долговечности бетонного монолита — явление, возникающее при нарушении технологии на любом этапе, от смешивания компонентов до заливки и твердения раствора. Распространенной причиной снижения качества бетонных конструкций считается переохлаждение смеси, перемерзание с последующим разрушением структуры монолита. Как предотвратить это явление, можно ли защитить бетонный фундамент и перекрытия от мороза и его негативного воздействия?
Для этого существует несколько средств. Способы защиты бетонных конструкций от разрушения при укладке в зимнее время можно разделить на внутренние и внешние — по характеру воздействия. Кроме того, в ходе сложного процесса взаимодействия компонентов смеси их поведение меняется в зависимости от температуры.

Последствия замерзания бетонного раствора

Бетонный монолит оказывается непригодным к эксплуатации, если в ходе заливки и твердения он однажды перемерз. Последующий набор прочности не даст ожидаемого результата, и детали или основания будут не такими прочными, как требует проект. Например, раствор бетона марки М300 потеряет до 20 % прочности на сжатие и до 50 циклов морозостойкости, а это делает конструкцию из него практически непригодной к использованию, опасной, особенно, если она относится к ответственным и полностью нагруженным.
При понижении температуры примерно до 2 С (ниже 3-4 С) в растворе и набирающем прочность монолите начинается нарушение нормальных процессов:

замедляется гидратация цемента, практически прекращается образование связующего для наполнителей;
при замерзании воды возникают шарики льда, которые, увеличиваясь в размерах, разрывают структурные капсулы связующего вокруг песчинок и ядер щебня;
в течение месяца со времени заливки гидратация идет достаточно активно, и в этот период перемерзание даже относительно твердого на вид монолита приводит к его внутреннему разрушению;
если бетон замерз, то после отогревания процесс восстановится, но заданной прочности монолит уже не наберет.

Какие меры принимают для того, чтобы бетон не замерзал и не терял качества?

Как предотвратить замерзание раствора и свежего монолита

Комплекс мер по защите бетона от мороза включает несколько способов.

Введение в состав раствора противоморозных составов на этапе производства — при их использовании поддерживается пластичность раствора, а вода не превращается в лед даже при температурах ниже -15 С.
Использование цементов, процесс гидратации которых сопровождается увеличенным выделением тепла. Такие марки существуют, производители могут рекомендовать их и предупреждать заказчика об изменении в составе. Можно получить эффект внутреннего прогрева пластичной смеси, если добавить в раствор хлористого кальция, но не более, чем 2 % от массы цемента в составе.
Предварительный нагрев опалубки и арматуры — достаточно довести температуру до положительных значений на момент заливки смеси, чтобы не произошло первичного перемерзания.
Подогрев раствора паром — это эффективный способ, позволяющий отказаться от замешивания бетона на горячей воде. Раствор греют непосредственно на месте, а эффект усиливается, если была организована доставка бетона миксером с предварительным добавлением противоморозных составов.

С большой осторожностью специалисты относятся к использованию горячей воды. Уже при температуре 60 С раствор может перейти в состояние мгновенного схватывания, а это приведет к отбраковке всей заливки.

Защита нового бетонного фундамента зимой

Для защиты фундамента применяется достаточно простой способ — поверхность засыпают опилками и укрывают брезентом, а с боков, где она уходит в грунт, защищают гидроизоляцией. Если грунт не замерзает на высоких отметках из-за подземных вод, то тепла, выделяемого бетоном при гидратации, хватит для поддержания положительной температуры.

Защита крупных ответственных конструкций и перекрытий

Крупные ответственные конструкции и основания тяжелых сооружений защищают от холода тентами и тепляками, под которыми необходимо поддерживать температуру не ниже 15 С. При этом следует очень внимательно следить за тем, чтобы с боков и снизу, если конструкция не контактирует с грунтом, не происходило переохлаждение монолита.

При каких температурах можно заливать бетон

Оптимальным для нормального твердения бетона на первой стадии считается температурный диапазон 16 — 25 С. При температуре смеси примерно 22 С заливка может производиться без риска разрушения структуры бетона.

Защита бетонной конструкции от холода в первый месяц

Холод распространяется по монолиту древовидно, поэтому от пятна замерзания на поверхности быстро расходится область повреждения структуры, направляясь вглубь и расширяясь. Такие области могут стать причиной разрушения ответственной конструкции через год или два, когда набор прочности полностью завершится, и монолит будут считать однородным. В период набора двух третей прочности — примерно месяц — следует поддерживать в монолите температуру не ниже 15 С, причем особо следить за тем, чтобы не перемерзали открытые части конструкции.

Что происходит с замерзшим бетоном впоследствии

Даже при использовании противоморозных добавок нельзя пренебрегать удержанием тепла как минимум в течение месяца. Практика показывает, что если на первом этапе твердения и набора прочности процесс гидратации был остановлен морозом, то период схватывания продлевается на время, которое бетон провел в пассивном состоянии. Но при этом определить момент восстановления процесса довольно сложно, так как внутренняя часть монолита может долго охлаждать его поверхность.
Исследования разрушенных конструкций привели специалистов к выводу, что после частичного замерзания твердеющего монолита его структура становится пористой. Если гидратация цемента прерывалась, а потом возобновлялась, то в монолите возникают неоднородности, которые в дальнейшем будут по-разному воспринимать нагрузку и реагировать на контакт с водой. Поэтому предотвратить замерзание бетона необходимо с момента его изготовления и как минимум до набора двух третей прочности — не менее месяца с момента заливки.

Разрушение бетона от мороза

При строительстве и эксплуатации зданий и сооружений в различных погодно-климатических условиях бетон часто подвергается вредному воздействию мороза, как в раннем возрасте после укладки, так и после затвердевания.

В технической литературе и строительной практике применяют такие термины, как морозное разрушение, морозная деструкция, морозостойкость. морозоустойчивость, морозная деформация и др. Они не всегда соответствуют механизму разрушения и нормативным характеристикам, поэтому целесообразно принять классификацию основных видов морозного разрушения и деформативности бетона.

Первым видом морозного разрушения является его однократное замораживание в раннем возрасте, т. е. до сформирования необратимой структуры, когда в порах и капиллярах замерзает содержащаяся свободная вода (испаряемая при 105°С). Степень разрушения характеризуется снижением прочности, деформативности и изменением внешнего вида. Вторым видом разрушения является нарушение структурной стойкости затвердевшего бетона при многократном, циклическом замораживании-оттаивании в водонасыщенном состоянии. Третьим видом является грещинообразование в конструкциях вплоть до полного нарушения сплошности из-за деформаций при линейном укорочении или объемном сжатии под воздействием низких отрицательных температур (—30. —70 °С).

Первый вид разрушения бетона морозом обусловлен переходом содержащейся в нем воды из жидкого состояния в твердое (объем ее при этом увеличивается на 9,7%), вследствие чего происходят раздвижка твердых составляющих и разуплотнение бетона. Чем раньше происходит замораживание, тем больше нарушается структура и снижается потенциальная прочность бетона.

Для характеристики происходящих процессов при начальном твердении бетона до замерзания условно выделим три периода. Первый — до начала схватывания цемента (бетона), когда он обладает тиксотропными свойствами, с коагуляционной структурой. Второй период — в конце схватывания, когда формируется кристаллизационная структура, происходят интенсивная гидратация и тепловыделение цемента. Поскольку у бетона B/U больше, чем у цементного теста нормальной густоты, истинные сроки схватывания у него увеличиваются.

На первой Всесоюзной конференции по бетону и железобетону в 1930 г. проф. И. А. Киреенко назвал прочность схватившегося бетона критической, зависяший от марок применяемых цементов и классов бетонов, В/Ц, температуры, применяемых заполнителей, химических добавок и др. Позднее И. А. Киреенко, как и американские специалисты, считал возможным допускать замораживание после 36 ч выдержки.

В третьем периоде бетон приобретает необратимую структуру и прочность без нарушения внешнего вида — макроструктуры. Однако в микроструктуре наблюдаются негативные явления, приводящие к некоторому снижению достигаемой им прочности. Чем раньше допустимого срока наступает замерзание бетона в третьем периоде, тем больше недобор его марочной прочности в последующем. Прочность же, при которой после замерзания не наблюдается недобора ее проектной величины, можно назвать критической.

В технических условиях на производство бетонных и железобетонных работ в зимнее время, изданных Главстройпромом Наркомтяжпрома в 1933 и 1934 гг., было установлено, что бетон до замораживания должен приобрести не менее 50 % проектной прочности и не менее 5 МПа. Последнее было связано с тем, что в то время в строительстве применяли бетон марок 70 и 90.

В 1939 г. технические условия по зимнему бетонированию были переработаны, дополнены иллюстративным материалом по назначению режимов тепловлажностной обработки бетонов на цементах различных марок. В 1942 г. с небольшими изменениями они были изданы. В них замораживание бетона ранее достижения им 50% проектной прочности запрещалось независимо от классов. Отмечалось, что более раннее замораживание за счет применения бетонов классов выше указанных в проектах не допускается. Это важное требование актуально до сих пор в связи с дефицитом цемента.

Установленная нормами и практикой степень достаточности выдерживания бетона до замораживания претерпела изменения при составлении СНнП III. 15—76

При бетонировании в вечномерзлых грунтах к моменту полной расчетной нагрузки конструкций бетон должен приобретать 100 % марочной прочности. Бетонирование следует производить по предложенному автором методу термоса с небольшим количеством химических добавок. Устройство монолитных буронабивных свай выполняют без предварительной выдержки и тепловлажностной обработки.

При подборе состава н расчете набора прочности учитывается твердение бетона при температурах, близких к 0 °С. Данный метод оправдал себя при строительстве многоэтажных жилых зданий, здания драматического театра и фундаментов железобетонных дымовых труб в Норильске.

Второй вид морозного разрушения (деструкция второго вида) происходит из-за многократного замораживания-оттаивания бетона в насыщенном водой состоянии. Этот вид разрушения является относительной мерой определения долговечности, стойкости бетона зданий и сооружений, подвергающегося замерзанию и оттаиванию. Способность бетона противостоять многократному замерзанию и оттаиванию характеризует его морозостойкость. Согласно ГОСТу за марку бетона по морозостойкости принимается наибольшее число циклов, которое выдерживает испытываемые образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5 % по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона без потери массы — более 5 %. На морозостойкость образцы испытывают не ранее, чем в возрасте 28 сут после выдерживания в камере нормального твердения.

По основному методу у нас в стране замораживание бетона производят при ..температуре —15. —20 °С, а по ускоренному при —50 °С.. Применительно к условиям Крайнего Севера и Дальнего Востока бетон испытывают на морозостойкость при —50 °С, когда вода замерзает в микропорах (до 0,1 мкм), контракционных порах (менее 1000 А). Деструкция второго вида характеризуется, в основном, деформацией бетона из-за многократного замораживания с фазовым переходом воды из жид кого состояния в твердое. Многократные изменения объема воды в порах и капиллярах бетона постепенно расшатывают его структуру. Деформация расширения бетона в этом случае связана также с тем пературным расширением и сжатием цементного камня, льда, со свойствами цемента, В/Ц, введением в бетон химических добавок, особенно воздухововлекающих.

Общепризнанно, что основными факторами влияния на степень морозостойкости бетона являются В/Ц и глубина гидратации цемента. В нормативных документах, учебниках и пособиях обычно рекомендуется для достижения высокой морозостойкости применять бетоны с В/Ц не более 0,35. 0,4. Опыты и строительная практика показывают, что с увеличением В/Ц независимо от степени гидратации цемента морозостойкость снижается.

До 50-х годов при проектировании зданий и сооружений основ ное внимание уделяли установлению требуемой прочности бетона,

которая обязательно указывается в проектах. По ней подбирали состав бетона, при этом мало внимания уделяли требованиям к морозостойкости, которая устанавливалась в пределах 35. 150 циклов. Многочисленные случаи морозного разрушения бетона показали, что требования по морозостойкости часто являются определяющими. В современных условиях развития гидротехнического, дорожного, промышленного строительства в зимнее время, особенно в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, требования к бетону по морозостойкости непрерывно повышаются (до 300. 400 циклов, а во многих случаях до 500 и более). Для достижения этих целей традиционные способы повышения морозостойкости бетона недостаточны, поэтому рекомендуются различные химические добавки к бетону. Это прежде всего воздухововлекающие добавки отдельно и в комплексе с противоморозными и пластифицирующими, понижающими водопотребность бетона. Делаются попытки разработать методы подбора составов бетона с прогнозированием не только прочности, но и морозостой кости.

Ко второму виду деструкции бетона следует отнести и воздействие циклического замораживания в пределах отрицательных температур от —1. —60 °С и более, без перехода через нуль. В процессе изменения температуры происходит увеличение и уменьшение объема воды (льда), а следовательно, и передвижение их в порах и капиллярах, вплоть до замерзания воды в геле цементного камня. Деструктивные процессы усиливаются с повышением влажности бетона, В/Ц и уменьшением его плотности.

Третий вид разрушений происходит при линейном укорочении протяженных конструкций с появлением сильных морозов (до —30. —60 °С), когда образуются трещины вплоть до нарушения сплошности. Этот вид разрушения характерен для таких конструкций, как ростверки свайных фундаментов, оголовки свай, жестко защемленные конструкции, мостовые балки, бетонные покрытия (аэродромов, дорог) н др.

Во избежание разрушения таких конструкций проектировщики должны предусматривать устройство швов и свободного укорочения элементов конструкций в местах вероятных деформаций по время сильных морозов, иначе конструкции разрушатся по длине или в местах жесткого защемления.

Линейные деформации бетонных и железобетонных конструкций могут происходить и независимо от влагоиасыщения бетона. С этим видом морозного разрушения приходится часто сталкиваться в процессе строительства каркасных зданий и отдельных конструкций монолитных сооружений. При насыщении бетона водой на морозе происходит его расширение, в то время как стальная арматура испытывает температуриое сжатие. В связи с различной деформативностью этих компонентов железобетона, особенно при многократном замерзании н оттаивании, происходит отслаивание бетона защитного слоя арматуры.

От деформации бетона в высушенном состоянии, как и стали марки Ст.З, с понижением температуры до —196 °С практически выражаются прямыми линиями. Замерзание бетона в насыщенном водой состоянии нарушает закон прямолинейной зависимости. Нарушение наблюдается в интервалах —3. —5 °С (иногда до —10 °С и --30. —60 °С. Нарушение в первом интервале, как показали опыты ВНИИФТРИ, происходят при замерзании в самом раннем возрасте. Второй вид нарушения появляется при замерзании затвердевшего бетона в увлажненном состоянии, и чем больше водонасыщение, тем существеннее отклонение от прямолинейной зависимости. Такой характер изменения деформаций обусловлен структурой бетона, свойствами льда. «замерзшей воды и их количественным соотношением. При температуре ниже —60 °С деформации бетонов вновь принимают прямолинейный характер. Вся вода, в том числе и в геле (в контракциониых порах), переходит в лед. Все составляющие бетона находятся в твердофазовом состоянии, поэтому с дальнейшим понижением температуры деформации происходят прямолинейно, в соответствии с коэффициентом температурного сжатия (расширения).

Что делают профессионалы, когда крошится бетон после зимы

Большинство из нас считает, что бетон – это монолитный материал, который не поддаётся разрушению. Но существует много факторов, влияющих на прочность заливки, и поверхность начинает трескаться, часто такие процессы активизируются весной и летом. И если вы не строитель и не знаете что делать, когда крошится бетон после зимы, я подскажу несколько методов, которые остановят процесс разрушения.

Почему монолитные конструкции нуждаются в защите

Главный компонент раствора – цемент – имеет щелочную основу, которая вступает во взаимодействие с атмосферными осадками и ультрафиолетовыми лучами, также на поверхность воздействует ветер и частицы грунта. Все эти негативные факторы разрушают структуру бетона, что делает его хрупким и недолговечным, поэтому защиту монолитных конструкций нужно проводить сразу после заливки.

Вероятные причины нарушения целостности поверхностей:

Известь в составе цементного раствора, под воздействием сильных осадков вымывается, что образует мелкие поры. В дальнейшем эти полости заполняются водой, которая разрушает структуру монолитной конструкции.
Кислоты, которые присутствуют в дожде, снеге и грунтовых водах, взаимодействуют с бетонным основанием. Этот процесс образует высолы, которые делают монолит рыхлым и хрупким.
Вода, имеющая свойство расширяться при замерзании, попадая в мелкие щели и поры, начинает разрывать бетон изнутри. Через несколько этапов оттаивания и замерзания структура монолита сильно повреждается и требует укрепления.
Разрушение и крошение может возникать по естественным причинам – это усадка и движение грунта.
Недостаточная утрамбовка после заливки смеси в опалубку, вследствие чего образуются воздушные полости, которые уменьшают прочность конструкции.
Некачественный цемент и нарушение пропорций составляющих при замесе раствора негативно сказывается на прочности заливки, и бетон начинает крошиться после первой зимы.

Это малая часть негативных факторов, которые могут разрушить монолитную заливку, но основной причиной крошения является вода. И чтобы не делать трудоёмкий ремонт в период эксплуатации заливных конструкций, нужно принимать меры ещё на стадии строительства.

Способы защиты монолитных конструкций от разрушения

Исключит преждевременное крошение и расслаивание заливных элементов – это добавление модификаторов при замесе раствора. Кремнезёмы повышают прочность и устойчивость к механическим повреждениям, а сульфаты улучшают пластичность, что способствует меньшему образованию трещин. А также на стадии заливки желательно использовать арматуру, которая гарантирует сохранение формы конструкции при усадке и движении грунта.

Но если проблема назрела и бетон крошится после зимы, то поверхность надо немедленно укреплять, для этого существует несколько методов защиты, которые выбирают исходя из особенностей конструкции и её функций.

Рекомендуем: Чем можно заняться дома, когда скучно и ничего не радует?

Например, если речь идёт о фундаменте, то делают полный комплекс гидроизоляции поверхностей на стадии строительства, малые бетонные формы в виде ограждений заборов или элементов архитектурного значения лучше покрыть составами, которые не изменяют внешний вид и цвет материала. А также для защиты монолитных конструкций от воздействия негативных факторов существует облицовка, которая исключает попадание влаги и сохраняет поверхность в целости намного дольше.

Чем можно обработать бетонную конструкцию, если начался процесс крошения и разрушения

Современные производители изготавливают большое количество химических покрытий, которые способны к глубокому проникновению в поры и полости монолитных конструкций и созданию прочного защитного слоя.

В зависимости, какую эстетическую составляющую несёт бетонный элемент в дизайне участка, можно выбрать бесцветный состав или чёрную мастику, поэтому предлагаю рассмотреть все варианты материалов.

Жидкая гидроизоляция

Применяется как для наружных и внутренних работ, на заливных полах, стенах и фундаментах. Материал увеличивает морозостойкость бетона и создаёт на поверхности плёнку, которая препятствует проникновению влаги внутрь конструкции. Жидкие составы изготавливаются на основе эпоксидных и полиуретановых смол, а также на кремнийорганических и акриловых соединениях.

Обмазочная гидроизоляция

Используется на поверхностях, которые эксплуатируются в сложных условиях, к чему относится контакт с грунтовыми водами и землёй. Обмазочная гидроизоляция изготавливается в виде густой мастики, которую наносят на бетон. Если речь идёт о фундаменте или внешних стенах бассейна, что засыпается грунтом, то чаще используют битумную мастику.

Материал легко наносится валиком или кистью и создаёт надёжную защиту от воды, но покрытие легко плавится под воздействием ультрафиолета, поэтому применяют его только в местах недоступных к проникновению солнечных лучей.

Если необходимо укрепить бетонную дорожку, бордюр или отмостку, то лучше использовать полимерную мастику, которая имеет стойкость к ультрафиолету и механическим повреждениям. А если приобрести разноцветный состав, то можно не только защитить конструкцию, но и украсить свой участок.

Жидкое стекло

Достаточно недорогой и эффективный состав, который давно знаком строителям. Изготавливается на основе калиевых и натриевых силикатов, которые способны глубоко проникать в мелкие поры бетона, застывать и создавать надёжное покрытие, что исключает проникновение воды внутрь конструкции. Состав продаётся в готовом виде и не имеет цвета, что позволяет потом покрасить бетон.

Жидкая резина

Альтернативный вариант полимерной мастике. Продаётся в виде двух компонентов, которые нужно смешивать непосредственно перед нанесением на поверхность. Но также существует состав, который называется резиновой краской. Жидкое покрытие уже готово к применению, что упрощает работу. Краска, изготовленная на основе резины, имеет разные цвета, и покрытие может нести не только защитную, но и декоративную функцию.

Любой из составов после нанесения создаёт на бетоне эластичный слой, который не подвержен механическим повреждениям, перепадам температур и влиянию влажности.

Рекомендуем: Как правильно выбрать напольную сушилку для белья и другой одежды?

Грунтовка глубокого проникновения

Состав всегда применяется, если бетонная конструкция будет окрашиваться или облицовываться. Грунтовка изготавливается в виде жидкого раствора, часто в неё добавляют антисептики, которые препятствуют возникновению очагов размножения микроорганизмов и грибов. Жидкий состав способен проникать вглубь конструкции на несколько сантиметров и создавать на поверхность прочную плёнку, которая исключает впитывание влаги.

Покрытия не только для укрепления бетонов, но и для придания красивого вида

Обработка монолитных конструкций, конечно, необходима, но хочется ещё, чтобы цементная дорожка, площадка или фундамент выглядели красиво. Помимо окраски поверхностей, можно покрыть бетонную конструкцию декоративными составами, которые принесут эстетическую привлекательность и станут дополнительной защитой перед влиянием внешних негативных факторов.

Если необходима обработка бордюров, дорожек или площадок, то обратите внимание на бесшовное резиновое покрытие. Состав изготавливается на основе полимеров с добавлением крошки каучука или резины в разных цветах. Такое покрытие дополнительно укрепит бетонное основание, а также исключит скольжение на мокрой поверхности.

Для защиты цоколя и стен применяется декоративная штукатурка, которая производится в разных цветах и фактурах. Популярными отделками считаются «шуба», «короед» и барашек. Штукатурка изготавливается на основе цемента, акрила и полимера, что определяет стоимость материала. Самой простой и доступной отделкой будет цементно-песчаная смесь, которую можно изготовить самостоятельно.

Правила нанесения защитных составов на бетон

Если с материалом покрытия бетонных конструкций определено, то прежде чем наносить его на поверхность нужно её подготовить, иначе деньги и время будут потрачены зря.

Главное, что нужно знать, что обработкой поверхности нужно заниматься при плюсовой температуре и желательно, когда на улице нет дождя, чтобы у покрытия было время качественно впитаться.

Этапы подготовки бетонных конструкций перед покрытием защитными составами:

Зачищаем места крошения. Подойдёт металлическая щётка или грубая наждачная бумага.
Удаляем остатки пыли водным раствором с помощью тряпки или кисти. Даём поверхности высохнуть несколько часов.
Если в бетоне образовались сильные выбоины и глубокие трещины, их надо замазать цементно-песчаным раствором.
Средства защиты наносим валиком или кисточкой, для большого объёма работ можно использовать пульверизатор.

Важно при нанесении составов внимательно ознакомиться с инструкцией и технологией проведения работ, например, грунтовку и жидкое стекло нужно наносить дважды с перерывом на сушку. А также такие составы могут быть токсичны, поэтому средства защиты дыхательных путей и глаз при нанесении нужно одевать обязательно.

В заключение, как строитель с большим опытом, позволю себе дать совет: не стоит экономить на защитных составах. Ремонт бетонных конструкций – это утомительная процедура, а если процесс разрушения не остановить, то нужно будет проводить полный демонтаж и заново делать заливку, что обойдётся значительно дороже, чем покупка покрытия.

Какое влияние оказывает мороз на бетон

Для свежеуложенного бетона мороз опасен. Бетон очень чувствителен к холоду. И это сказывается прежде всего на времени схватывания и скорости твердения. При снижении температуры с 20 до 5 С схватывание замедляется в 2 – 5 раз. Но особенно резко проявляется это замедление при дальнейшем снижении температуры – до 0 С. Однако если восстановить нормальную температуру выдерживания, то твердение вновь принимает обычные темпы.

Влияние мороза на бетон

В том случае, если температура бетона опустится до 0 С, то при такой температуре твердение прекращается полностью. Это прежде всего объясняется тем, что при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода замерзает, а образование цементного камня замедляется. Из этого вытекает, что прекращается и твердение бетона. Замерзая в бетоне, вода увеличивается в объеме на 9%. В результате этого в порах бетона начинает развиваться большое давление. Именно это вызывает разрушение структуры еще не затвердевшего бетона. Скопившаяся на поверхности зерен крупного заполнителя вода при замерзании образует тонкую ледяную пленку, которая отделяет поверхность заполнителя от соприкосновения с цементным тестом. В последствии многократно ухудшается монолитность. В том случае, если заморозить бетон в раннем возрасте, то лед разрушит многие кристаллики цементного клея. Если затворение бетона было проведено до замораживания, а твердение бетона еще не началось, то оно не начнется и после замерзания. Но если твердение началось, то оно приостанавливается, пока свободная вода в бетоне будет оставаться в виде льда.

Что происходит при оттаивании бетона

При оттаивании бетона замерзшая свободная вода превращается в жидкость, и твердение возобновляется. В нем происходят те же процессы, что и до замерзания, но уже при изменившейся структуре. Эти изменения в структуре бетона уменьшают его прочность и сцепление с арматурой. Конечная прочность будет тем ниже, чем раньше бетон подвергся замораживанию.

Наиболее опасное замерзание бетона в период схватывания цемента. Для бетона также вредно и многократное замерзание и оттаивание его в начальный период твердения (оттепели и заморозки).

Читайте также: