| Марка по морозостойкости | Число циклов замораживания-оттаивания | Класс бетона (прочность) | Области применения |
|---|---|---|---|
| F25, F35 | 25-35 | B7,5 - B15 | Внутренние работы, закрытые отапливаемые помещения, ненесущие конструкции без контакта с атмосферной влагой |
| F50 | 50 | B15 - B22,5 | Регионы с умеренным климатом, внутренние конструкции неотапливаемых помещений, подготовительные работы |
| F75, F100 | 75-100 | B20 - B30 | Общее строительство, фундаменты малоэтажных зданий, наружные стены в умеренном климате |
| F150 | 150 | B25 - B35 | Фундаменты жилых и промышленных зданий, конструкции с переменной влажностью, наружные стены в суровом климате |
| F200 | 200 | B30 - B40 | Мостовые опоры, дорожные покрытия, гидротехнические сооружения, конструкции в условиях резких температурных перепадов |
| F300 | 300 | B35 - B45 | Аэродромные покрытия, мосты в северных регионах, конструкции морских портов, объекты с воздействием противогололедных реагентов |
| F400, F500 | 400-500 | B40 и выше | Специальные сооружения, гидротехнические объекты с переменным уровнем воды, конструкции в экстремальных климатических условиях |
| Метод испытания | Температура замораживания, °C | Среда оттаивания | Длительность цикла, ч | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| Базовый первый | -18 ± 2 | Вода +20 ± 2°C | 4-8 | Все виды бетонов кроме дорожных и аэродромных покрытий. Эталонный метод для арбитражных испытаний |
| Базовый второй | -18 ± 2 | 5% раствор NaCl +20 ± 2°C | 4-8 | Дорожные и аэродромные покрытия, бетоны морских сооружений, конструкции с воздействием солевых растворов |
| Ускоренный второй | -18 ± 2 | 5% раствор NaCl +18 ± 2°C | 2,5-4 | Общестроительные бетоны кроме легких с плотностью менее 1500 кг/м³. Производственный контроль |
| Ускоренный третий | -50 ± 5 | 5% раствор NaCl +18 ± 2°C | 2-3 | Тяжелые и мелкозернистые бетоны. Ускоренный производственный контроль при подборе составов |
| Дилатометрический (четвертый) | -50 ± 5 | Однократное замораживание | 3-5 | Прогнозная оценка морозостойкости при разработке составов бетона, экспресс-контроль на производстве |
| Структурно-механический (пятый) | -40 ± 2 | Однократное замораживание | 4-6 | Лабораторные исследования при подборе и корректировке составов. Не применяется для контроля морозостойкости |
| Контролируемый параметр | Норматив для общестроительных бетонов | Норматив для дорожных и аэродромных покрытий | Критерий прекращения испытаний |
|---|---|---|---|
| Потеря прочности на сжатие | Не более 5% | Не более 5% | Снижение средней прочности основных образцов более чем на 5% по сравнению с контрольными |
| Потеря массы образцов | Не более 2% | Не более 3% | Превышение допустимого уменьшения массы для соответствующего типа бетона |
| Визуальные дефекты | Отсутствие трещин, сколов, шелушения ребер | Появление трещин, отколов, шелушения поверхности на любом этапе испытаний | |
| Требования к декоративным бетонам | Шелушение поверхности не допускается | Любое визуально определяемое шелушение поверхности образцов | |
| Разброс плотности образцов | Не более 30 кг/м³ до насыщения | Превышение разброса плотности между образцами в серии | |
| Точность определения массы | Погрешность не более 0,1% | Несоблюдение требований к метрологическому обеспечению | |
| Водоцементное отношение (В/Ц) | Пористость структуры | Прогнозируемая морозостойкость | Воздухововлечение, % от объема | Достигаемая морозостойкость с воздухововлечением |
|---|---|---|---|---|
| 0,25 - 0,35 | Минимальная | F300 - F500 | 4 - 5 | F400 - F600 и выше |
| 0,40 - 0,45 | Низкая | F200 - F300 | 5 - 6 | F300 - F400 |
| 0,50 - 0,55 | Средняя | F150 - F200 | 6 - 7 | F200 - F300 |
| 0,60 - 0,65 | Повышенная | F75 - F150 | 7 - 8 | F150 - F200 |
| 0,70 - 0,75 | Высокая | F50 - F75 | 8 и выше | F100 - F150 |
| Свыше 0,75 | Критическая | Менее F50 | Не рекомендуется | Применение ограничено |
- Нормативные требования к морозостойкости бетона
- Физико-химические основы морозостойкости бетона
- Классификация марок морозостойкости и их применение
- Методы испытаний по ГОСТ 10060-2012
- Критерии оценки результатов испытаний
- Технологические факторы повышения морозостойкости
- Контроль качества морозостойких бетонов
- Часто задаваемые вопросы
Нормативные требования к морозостойкости бетона
Морозостойкость бетона представляет собой способность материала в водонасыщенном или насыщенном раствором соли состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без внешних признаков разрушения, критического снижения прочности и изменения массы. Данная характеристика регламентируется комплексом нормативных документов, определяющих методологию испытаний и требования к различным типам конструкций.
Основополагающим стандартом является ГОСТ 10060-2012 "Бетоны. Методы определения морозостойкости", введенный в действие с 1 января 2014 года. Документ устанавливает пять методов определения морозостойкости, включая два базовых метода при многократном замораживании-оттаивании, два ускоренных метода и один метод однократного замораживания. Стандарт учитывает положения европейского EN 12390-9:2006 и американских ASTM C 666-2008, C 671-94, обеспечивая методологическую совместимость с международной практикой.
Свод правил СП 28.13330.2017 "Защита строительных конструкций от коррозии" определяет требования к проектированию первичной защиты бетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях воздействия отрицательных температур. Документ устанавливает принципы выбора марок бетона по морозостойкости в зависимости от степени агрессивности среды, климатических условий и конструктивных особенностей сооружений. Морозостойкость обеспечивается мерами первичной защиты через подбор состава бетона, применение специальных добавок и соблюдение технологических параметров производства.
СП 28.13330.2017 заменил редакцию 2012 года и введен в действие 28 августа 2017 года. При проектировании защиты от коррозии необходимо учитывать климатические данные по актуальному СП 131.13330.2025 "Строительная климатология", который содержит обновленные климатические параметры регионов Российской Федерации с учетом изменений климата.
СП 63.13330.2018 "Бетонные и железобетонные конструкции" устанавливает требования к назначению марок бетона по морозостойкости для несущих конструкций с учетом класса ответственности сооружений и условий эксплуатации. Для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии, марка по морозостойкости определяется расчетом с учетом прогнозируемого числа циклов за проектный срок службы.
ГОСТ 25192-2012 "Бетоны. Классификация и общие технические требования" классифицирует бетоны по морозостойкости на три группы: низкой морозостойкости (менее F50), средней (F50-F300) и высокой (более F300). Данная классификация используется в проектной документации для указания требуемых эксплуатационных характеристик бетона.
↑ К оглавлениюФизико-химические основы морозостойкости бетона
Механизм разрушения бетона при циклическом замораживании-оттаивании обусловлен физическими процессами фазовых переходов воды в порах материала. При понижении температуры до отрицательных значений вода в капиллярах и порах бетона кристаллизуется с увеличением объема приблизительно на девять-одиннадцать процентов. Расширяющийся лед создает внутренние напряжения в стенках пор, превышающие прочность цементного камня на растяжение.
Структура порового пространства
Поровое пространство бетона характеризуется неоднородностью размеров и типов пор. Капиллярные поры размером от 10 до 100 нанометров формируются при испарении избыточной воды после гидратации цемента. Воздушные поры диаметром от 10 микрометров до нескольких миллиметров образуются при твердении бетона вследствие вовлечения воздуха при перемешивании или применения специальных воздухововлекающих добавок. Гелевые поры размером менее 10 нанометров входят в структуру гидратированного цементного камня.
Морозостойкость определяется преимущественно характеристиками капиллярной пористости. Водонасыщенные капилляры при замораживании создают наибольшие разрушающие напряжения. Воздушные поры, напротив, выполняют функцию резервных объемов, куда может перемещаться вода при образовании льда, снижая внутренние напряжения.
Гидравлическое давление и осмотические эффекты
При замерзании воды в капиллярах возникает гидравлическое давление, передающееся на незамерзшую воду в окружающих порах. Величина давления зависит от скорости охлаждения, расстояния до свободной поверхности и проницаемости структуры. В плотном бетоне с низкой проницаемостью давление достигает критических значений на меньшей глубине, что объясняет преимущественное поверхностное разрушение.
Осмотические процессы обусловлены различием концентраций растворенных веществ в порах и образующемся льду. Лед кристаллизуется из относительно чистой воды, что приводит к концентрированию солей в остающейся жидкой фазе. Возникающий градиент концентраций создает осмотическое давление, дополнительно способствующее разрушению структуры.
Разрушающее действие циклов замораживания-оттаивания проявляется при степени водонасыщения бетона выше критического значения, составляющего примерно 90 процентов от полного насыщения. При меньших значениях влажности объем резервных воздушных пор достаточен для компенсации расширения льда без создания критических напряжений.
Повторные циклы замораживания-оттаивания приводят к накоплению повреждений в структуре бетона. Микротрещины, образующиеся при первых циклах, увеличивают проницаемость материала, что ускоряет водонасыщение и интенсифицирует разрушение в последующих циклах. Процесс носит прогрессирующий характер с ускорением на заключительных стадиях перед полным разрушением образца.
↑ К оглавлениюКлассификация марок морозостойкости и их применение
Марка бетона по морозостойкости обозначается буквой F с цифровым индексом, указывающим минимальное число циклов замораживания-оттаивания, которое должен выдержать материал без критического снижения эксплуатационных характеристик. ГОСТ 10060-2012 устанавливает стандартный ряд марок: F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500 и выше до F1000 для специальных применений.
Марки F1 и F2
Стандарт разделяет марки морозостойкости на две категории в зависимости от условий испытаний. Марка F1 определяется при испытании образцов, насыщенных водой, и применяется для общестроительных бетонов, не подвергающихся воздействию минерализованной воды. Марка F2 присваивается по результатам испытаний с насыщением образцов пятипроцентным раствором хлорида натрия и используется для бетонов дорожных и аэродромных покрытий, а также конструкций морских сооружений.
Различие в условиях испытаний обусловлено агрессивным воздействием солевых растворов на структуру бетона. Хлорид натрия снижает температуру кристаллизации воды, создает дополнительные осмотические напряжения и ускоряет процессы коррозии арматуры. Бетоны с маркой F2 характеризуются повышенной плотностью структуры и применением специальных добавок, усиливающих защитное действие по отношению к стальной арматуре.
Низкая морозостойкость F25-F50
Бетоны марок F25 и F35 имеют ограниченную область применения, преимущественно для внутренних работ в отапливаемых помещениях. Материал используется для устройства стяжек полов, выравнивающих слоев, ненесущих перегородок и подготовительных работ под устройство гидроизоляции. Эксплуатация таких бетонов на открытом воздухе приводит к быстрому поверхностному разрушению уже после нескольких сезонов.
Марка F50 представляет минимально допустимое значение для конструкций, эксплуатируемых в условиях периодического увлажнения в неотапливаемых зданиях. Применяется для фундаментов легких хозяйственных построек в регионах с умеренным климатом, подпорных стен с эффективным дренажом, элементов благоустройства территорий. Срок службы конструкций из бетона F50 в открытых условиях составляет от двадцати до тридцати лет при благоприятных эксплуатационных факторах.
Умеренная морозостойкость F75-F150
Данная группа марок характеризуется наибольшим распространением в массовом строительстве. Бетон F100 применяется для фундаментов малоэтажных зданий, стен подвалов, наружных стен жилых домов в умеренном климате, лестничных маршей, площадок, колонн открытых паркингов. Материал обеспечивает длительную эксплуатацию при условии ограничения прямого воздействия атмосферных осадков конструктивными мерами.
Марка F150 рекомендуется для объектов в регионах с суровыми климатическими условиями. Используется для ленточных и столбчатых фундаментов многоэтажных зданий, несущих стен, колонн, балок, плит перекрытий над неотапливаемыми подвалами. Бетон F150 характеризуется плотной структурой с водоцементным отношением не выше 0,55 и обязательным применением воздухововлекающих добавок.
Повышенная морозостойкость F200-F300
Бетоны марок F200 и F300 относятся к категории морозостойких материалов специального назначения. Марка F200 применяется для мостовых конструкций, путепроводов, дорожных покрытий магистралей с интенсивным движением, гидротехнических сооружений с сезонными колебаниями уровня воды. Конструкции подвергаются воздействию не только циклов замораживания-оттаивания, но и механическому истиранию, динамическим нагрузкам, что требует высоких показателей прочности и долговечности.
Марка F300 предназначена для особо ответственных сооружений: аэродромных покрытий тяжелой категории, мостов в северных регионах, причалов и волноломов морских портов, опор линий электропередач в обводненных грунтах. Материал характеризуется водоцементным отношением менее 0,45, применением бездобавочного портландцемента марки М500, высококачественных заполнителей с морозостойкостью не ниже F300 и комплексных добавок, повышающих плотность и непроницаемость структуры.
Существует закономерная связь между маркой бетона по морозостойкости и классом прочности на сжатие. Бетоны класса B15-B20 обычно соответствуют маркам F50-F100, класс B25-B30 — маркам F150-F200, класс B35 и выше — маркам F300 и более. Повышение прочности за счет снижения пористости структуры одновременно улучшает морозостойкость.
Методы испытаний по ГОСТ 10060-2012
Стандарт устанавливает пять методов определения морозостойкости, различающихся по условиям испытаний, области применения и длительности проведения. Выбор метода определяется типом бетона, требуемой маркой морозостойкости и целями испытаний — приемочный контроль, производственный контроль или научные исследования.
Базовый первый метод
Метод применяется для всех видов бетонов, за исключением дорожных и аэродромных покрытий, и служит эталонным для определения марки морозостойкости при арбитражных испытаниях. Образцы бетона насыщают водой температурой 20±2 градуса Цельсия путем погружения в три этапа: на одну треть высоты на 24 часа, на две трети высоты на следующие 24 часа, полностью на 48 часов. Насыщенные образцы помещают в морозильную камеру с температурой -18±2 градуса на период не менее четырех часов.
Замороженные образцы извлекают из камеры и оттаивают в воде температурой 20±2 градуса в течение не менее двух часов. Совокупность операций замораживания и оттаивания составляет один цикл длительностью от четырех до восьми часов в зависимости от размеров образцов. Испытания проводят сериями до достижения числа циклов, соответствующего требуемой марке, или до появления признаков разрушения.
Базовый второй метод
Метод разработан специально для бетонов дорожных и аэродромных покрытий, эксплуатируемых при воздействии противогололедных реагентов, а также конструкций морских сооружений. Образцы насыщают пятипроцентным раствором хлорида натрия по аналогичной схеме с базовым первым методом. Температурный режим замораживания и оттаивания соответствует первому методу, однако оттаивание проводят также в растворе хлорида натрия.
Применение солевого раствора моделирует реальные условия эксплуатации дорожных покрытий, где бетон подвергается агрессивному воздействию реагентов в сочетании с циклами замораживания. Критерии оценки результатов для данного метода включают дополнительный контроль потери массы образцов, которая не должна превышать три процента для дорожных бетонов против двух процентов для общестроительных.
Ускоренные методы
Ускоренный второй метод применяется для общестроительных бетонов, кроме легких с плотностью менее 1500 килограммов на кубический метр. Образцы насыщают пятипроцентным раствором хлорида натрия и замораживают при температуре -18±2 градуса. Длительность цикла сокращена до 2,5-4 часов за счет интенсификации процессов теплообмена. Метод используется для производственного контроля качества бетона при изготовлении железобетонных изделий.
Ускоренный третий метод характеризуется применением глубокого замораживания при температуре -50±5 градусов. Образцы тяжелого и мелкозернистого бетона насыщают пятипроцентным раствором хлорида натрия, замораживают в морозильной камере в течение двух-трех часов и оттаивают в растворе температурой 18±2 градуса. Длительность цикла составляет от двух до трех часов, что позволяет проводить до шести циклов в сутки.
Для перехода от результатов ускоренных методов к маркам, определяемым базовыми методами, используются переходные коэффициенты, устанавливаемые экспериментально для конкретных составов бетона. Приложение Б стандарта регламентирует методику определения коэффициентов перехода через параллельные испытания образцов базовыми и ускоренными методами.
Дилатометрический метод
Метод основан на измерении линейных деформаций образцов при однократном замораживании в специальной дилатометрической установке. Водонасыщенные образцы помещают в прибор и замораживают при температуре -50±5 градусов с регистрацией относительного расширения. Критическим показателем служит деформация, при которой в структуре бетона начинаются необратимые разрушающие процессы.
Метод применяется для прогнозной оценки морозостойкости при разработке составов бетона и не используется для определения марки в приемочных испытаниях. Преимуществом является высокая скорость проведения испытания — результат получают в течение одних суток. Недостатком служит необходимость предварительной тарировки метода по отношению к базовым методам для каждого типа бетона.
При расхождении результатов определения морозостойкости, полученных базовыми и ускоренными методами, в качестве окончательных принимают результаты базовых методов. Ускоренные методы служат для оперативного контроля и требуют периодической верификации через параллельные испытания базовыми методами.
Критерии оценки результатов испытаний
Оценка морозостойкости бетона основывается на комплексном анализе нескольких контролируемых параметров, характеризующих степень сохранности структуры и свойств материала после заданного числа циклов замораживания-оттаивания. Критерии установлены ГОСТ 10060-2012 и дифференцированы в зависимости от типа бетона и области его применения.
Прочность на сжатие
Основным количественным критерием служит изменение прочности на сжатие основных образцов по сравнению с контрольными образцами, не подвергавшимися циклам замораживания. Контрольные образцы изготавливают из той же пробы бетонной смеси и хранят в нормальных условиях твердения при температуре 20±2 градуса и относительной влажности не менее 95 процентов до проектного возраста.
Прочность на сжатие определяют по ГОСТ 10180-2012 на гидравлических прессах с точностью измерения нагрузки не менее одного процента. Для каждой серии образцов рассчитывают среднее значение прочности, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации и нижнюю границу доверительного интервала при доверительной вероятности 0,95. Снижение средней прочности основных образцов более чем на пять процентов по сравнению со средней прочностью контрольных образцов служит основанием для прекращения испытаний.
Потеря массы образцов
Изменение массы образцов контролируют взвешиванием на технических весах с погрешностью не более 0,1 процента от массы образца. Взвешивание проводят после каждого промежуточного контроля и по завершении испытаний. Образцы предварительно обтирают влажной тканью для удаления поверхностной влаги и взвешивают в водонасыщенном состоянии.
Среднее максимально допустимое уменьшение массы образцов общестроительных бетонов не должно превышать два процента от первоначальной массы. Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий критерий установлен на уровне трех процентов с учетом более жестких условий эксплуатации. Потеря массы обусловлена вымыванием продуктов разрушения цементного камня и мелких частиц заполнителя из поверхностных слоев образцов.
Визуальные признаки разрушения
В промежуточные сроки испытаний проводят осмотр образцов для выявления внешних признаков разрушения. К таким признакам относятся трещины любой ширины и направления, отколы углов и ребер, шелушение и отслаивание поверхностного слоя. Появление указанных дефектов служит основанием для немедленного прекращения испытаний с записью в журнале о несоответствии бетона требуемой марке по морозостойкости.
Для бетонов покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также для декоративных бетонов с требованиями к внешнему виду поверхности установлены более строгие критерии. Не допускается даже незначительное шелушение поверхности образцов, выявляемое визуальным осмотром или легким постукиванием. Такое требование обусловлено тем, что поверхностное разрушение в условиях эксплуатации прогрессирует и приводит к ускоренному износу конструкций.
Обработка результатов испытаний
Марку бетона по морозостойкости принимают равной числу циклов замораживания-оттаивания, при котором одновременно выполняются все установленные критерии: сохраняется требуемое соотношение прочности основных и контрольных образцов, уменьшение массы не превышает нормативных значений, отсутствуют внешние признаки разрушения. Число образцов в серии должно быть не менее трех для базовых методов и не менее шести для ускоренных методов.
При обработке результатов исключают значения прочности образцов, имеющих видимые дефекты изготовления или хранения. Результаты, отличающиеся от среднего более чем на 15 процентов, также исключают из расчета при условии, что в серии остается не менее трех образцов. Окончательная оценка соответствия марке по морозостойкости выполняется по результатам испытаний в проектном возрасте бетона, установленном нормативной и проектной документацией.
Образцы для испытаний изготавливают из проб бетонной смеси, отобранных по ГОСТ 10181-2014. Размеры образцов: кубы с ребром 100, 150 или 200 миллиметров, призмы 100×100×400 миллиметров. Разброс значений плотности отдельных образцов в серии до их насыщения не должен превышать 30 килограммов на кубический метр.
Технологические факторы повышения морозостойкости
Морозостойкость бетона закладывается на этапе проектирования состава и обеспечивается комплексом технологических мероприятий при производстве и укладке бетонной смеси. Ключевыми факторами служат водоцементное отношение, тип и расход цемента, качество заполнителей, применение химических добавок и соблюдение режимов твердения.
Водоцементное отношение
Снижение водоцементного отношения является наиболее эффективным способом повышения морозостойкости бетона. Минимальное количество воды, необходимое для полной гидратации цемента, составляет приблизительно 25 процентов от массы цемента, что соответствует В/Ц равному 0,25. Однако такая смесь обладает чрезмерно жесткой консистенцией, непригодной для практического применения без механического уплотнения.
В практике бетонирования для получения удобоукладываемых смесей применяют В/Ц в диапазоне от 0,40 до 0,75. Избыточная вода, не вступившая в реакцию гидратации, остается в структуре бетона в виде водяных пор или испаряется, образуя капиллярные каналы. Увеличение водоцементного отношения с 0,40 до 0,60 приводит к снижению морозостойкости с F300 до F150 при прочих равных условиях.
Для достижения высокой морозостойкости при сохранении требуемой подвижности смеси применяют пластифицирующие добавки на основе поликарбоксилатных эфиров. Суперпластификаторы в дозировке 0,3-0,8 процента от массы цемента обеспечивают снижение В/Ц на 25-30 процентов при той же подвижности или повышение подвижности на два-три класса при постоянном В/Ц. Использование пластификаторов позволяет получать бетоны с В/Ц до 0,35 и морозостойкостью F400-F500.
Воздухововлечение
Введение в бетонную смесь воздухововлекающих добавок создает систему мелких замкнутых воздушных пор размером от 10 до 300 микрометров, равномерно распределенных в объеме цементного камня. Резервные поры служат компенсаторами объемного расширения воды при замерзании, принимая на себя гидравлическое давление и снижая внутренние напряжения в структуре.
Оптимальное содержание вовлеченного воздуха составляет от 5 до 7 процентов от объема бетона для обеспечения высокой морозостойкости. При этом прочность бетона снижается приблизительно на 5-7 процентов на каждый процент вовлеченного воздуха. Компенсация потери прочности достигается уменьшением водоцементного отношения за счет пластифицирующего действия воздушных пузырьков.
В качестве воздухововлекающих добавок используют поверхностно-активные вещества анионного типа: натриевые соли сульфокислот, смоляные мыла, алкилсульфаты. Добавки вводят в количестве 0,01-0,05 процента от массы цемента в виде водных растворов при перемешивании бетонной смеси. Контроль содержания воздуха выполняют по ГОСТ 10181-2014 методом давления или объемным методом непосредственно в свежеуложенной смеси.
Выбор цемента и заполнителей
Для морозостойких бетонов рекомендуется применение портландцемента марки М500 Д0, не содержащего минеральных добавок. Бездобавочный цемент обеспечивает формирование плотной структуры гидратных новообразований с минимальной капиллярной пористостью. Увеличенный расход цемента до 350-400 килограммов на кубический метр бетона способствует повышению морозостойкости за счет снижения объема межзерновых пустот в заполнителе.
Крупный заполнитель должен обладать маркой по морозостойкости не ниже требуемой для бетона. Гранитный щебень с морозостойкостью F300 и прочностью 1200-1400 килограммов на квадратный сантиметр обеспечивает наилучшие показатели. Использование заполнителей осадочных пород с пониженной морозостойкостью ограничивает достижимую марку бетона независимо от качества цементного камня.
Мелкий заполнитель должен иметь модуль крупности не менее 2,0 и содержание пылевидных и глинистых частиц не более одного процента по массе. Оптимальный зерновой состав песка соответствует II классу по ГОСТ 8736-2014 с содержанием зерен крупностью менее 0,16 миллиметров не более пяти процентов. Повышенное содержание мелких фракций увеличивает водопотребность смеси и снижает морозостойкость.
Режимы твердения бетона
Условия твердения в начальный период оказывают определяющее влияние на структурообразование и конечную морозостойкость бетона. Преждевременное высыхание в первые сутки после укладки приводит к прекращению гидратации цемента, формированию рыхлой структуры с высокой капиллярной пористостью и снижению морозостойкости в несколько раз.
Уход за свежеуложенным бетоном включает защиту поверхности от испарения воды укрытием полиэтиленовой пленкой или нанесением пленкообразующих составов в течение первых 12 часов после укладки. В жаркую погоду дополнительно проводят периодическое увлажнение поверхности распылением воды каждые четыре-шесть часов в течение семи суток. Нормальные условия твердения при температуре 20±2 градуса и относительной влажности 95-100 процентов обеспечивают набор 70 процентов проектной прочности к 28 суткам.
Тепловлажностная обработка ускоряет твердение бетона, но требует соблюдения температурно-временных режимов для предотвращения образования микротрещин. Максимальная температура изотермической выдержки не должна превышать 80 градусов для бетонов с портландцементом. Скорость подъема температуры ограничивается 15 градусами в час, скорость охлаждения — 10 градусами в час. Нарушение режимов приводит к температурным напряжениям, микротрещинообразованию и снижению морозостойкости.
Конструкции из свежеуложенного бетона не допускается подвергать циклам замораживания-оттаивания до набора прочности не менее 70 процентов от проектной. Замораживание бетона в раннем возрасте приводит к необратимым структурным повреждениям и полной потере морозостойкости независимо от дальнейших условий твердения.
Контроль качества морозостойких бетонов
Система контроля качества морозостойкого бетона включает входной контроль материалов, производственный контроль бетонной смеси и готовых изделий, приемочный контроль при сдаче объектов в эксплуатацию. Каждый этап предусматривает определенную номенклатуру контролируемых показателей и периодичность испытаний, регламентированные ГОСТ 18105-2010 "Бетоны. Правила контроля и оценки прочности".
Входной контроль материалов
Цемент проверяют на соответствие требованиям ГОСТ 31108-2020 по показателям активности, срокам схватывания, тонкости помола, содержанию минеральных добавок. Для морозостойких бетонов предпочтительно применение цемента с удельной поверхностью 350-400 квадратных метров на килограмм, обеспечивающего интенсивное структурообразование на ранних стадиях твердения. Заполнители контролируют по зерновому составу, содержанию вредных примесей, прочности, морозостойкости согласно ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 8269.0-97.
Химические добавки должны иметь сертификаты соответствия с указанием эффективности действия, совместимости с применяемым цементом, влияния на сроки схватывания и морозостойкость бетона. Периодически проводят контрольные испытания добавок в лабораторных составах бетона для проверки заявленных характеристик. Результаты входного контроля документируют в журналах с отметкой о допуске материалов к производству или необходимости дополнительных испытаний.
Производственный контроль
Бетонную смесь контролируют по удобоукладываемости методом определения осадки конуса или расплыва по ГОСТ 10181-2014. Периодичность контроля составляет не реже одного раза на каждые 100 кубических метров бетонной смеси одного состава или один раз в смену при меньших объемах производства. Содержание воздуха в смеси определяют при применении воздухововлекающих добавок с той же периодичностью.
Прочность бетона контролируют испытанием контрольных образцов, изготавливаемых из проб смеси, отбираемых не реже одного раза в смену или на каждые 150 кубических метров бетона. Образцы испытывают в возрасте 28 суток, а при необходимости — в промежуточные сроки для оценки скорости набора прочности. Результаты статистически обрабатывают по не менее чем пяти партиям подряд для определения среднего значения прочности, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации.
Периодические испытания на морозостойкость
Испытания бетона на морозостойкость в условиях производства проводят при отработке нового состава, изменении вида или марки применяемых материалов, а также периодически не реже одного раза в шесть месяцев для подтверждения стабильности качества. Испытания выполняют ускоренными методами для сокращения сроков получения результатов. Образцы изготавливают из рядовых замесов бетонной смеси одновременно с контрольными образцами для определения прочности.
При получении результатов, свидетельствующих о снижении морозостойкости, проводят анализ причин и корректировку состава бетона. Возможные причины включают увеличение водоцементного отношения, недостаточное содержание вовлеченного воздуха, применение заполнителей с пониженной морозостойкостью, нарушение режимов твердения. После внесения изменений выполняют контрольные испытания для подтверждения эффективности корректирующих мероприятий.
Неразрушающие методы контроля
Для оценки однородности бетона в конструкциях применяют неразрушающие методы контроля прочности по ГОСТ 17624-2012: ультразвуковой метод, метод упругого отскока, метод отрыва со скалыванием. Косвенная оценка морозостойкости возможна через корреляционные зависимости между прочностью и морозостойкостью, установленные для конкретных составов бетона. Метод не заменяет прямых испытаний на морозостойкость, но позволяет выявлять участки с пониженным качеством бетонирования.
Все результаты испытаний регистрируют в журналах контроля качества с указанием даты отбора проб, номера партии бетона, фактических показателей, соответствия требованиям нормативных документов. Журналы хранят в течение срока эксплуатации сооружения и предъявляют при приемке объектов представителям технадзора и заказчика.
