Их можно разделить на четыре группы: качество материалов; составы бетона; добавки; параметры технологии. При этом большинство факторов «воздействует» как через объем пор, так и в еще большей степени через их характер. Увеличение содержания условно-замкнутых пор, не заполняемых водой при насыщении бетона, является сегодня основным способом обеспечения высокой морозостойкости.
Качество материалов для бетона
Влияние качества портландцемента на морозостойкость бетон:: связано с его минералогическим составом, тонкостью помола и содержанием активной минеральной добавки.
Из минералов цемента отрицательное явление на морозостойкость оказывает алюминий. Он образует при гидратации неводостойкие и не морозостойкие структуры. Поэтому при возможности рекомендуется применять сульфатостойкий или другие цементы с пониженным содержанием алюмината (до 7— 8%). Нужно отметить, что влияние содержания алюмината на морозостойкость существенно ослабляется при применении воздухововлекающих добавок.
Влияние тонкости помола цемента на морозостойкость неоднозначно. С одной стороны, тонкомолотые цементы повышают нерасслаиваемость бетонной смеси, что очень важно для морозостойкости бетона. В то же время возрастает усадка бетона на таких цементах и вероятность трещинообразования. По этой причине повышение тонкости помола цемента сверх 4000— 4500 см2 нежелательно, так как может приводить к снижению морозостойкости.
Минеральные добавки в цементе также могут снижать морозостойкость бетона, особенно при увеличении их содержания. Возможной причиной этого является слабый (более пористый) контактный слой зерен добавок с продуктами гидратации цемента. Поэтому для бетонов повышенной морозостойкости предпочтительней использовать бездобавочный портландцемент. Морозостойкость других цементов снижается в последовательности: портландцемент с минеральной добавкой — шлакопортландцемент пуццолановый портландцемент.
Еще одним фактором, снижающим морозостойкость, является лежалость цемента. Она значительнее снижает морозостойкость, чем прочность при сжатии. Так, при снижении прочности бетона на лежалом цементе на 30% его морозостойкость уменьшилась почти в 10 раз.
Влияние свойств заполнителей на морозостойкость бетона проявляется в двух аспектах. Во-первых, это морозостойкость самих заполнителей, которая должна быть не ниже требуемой морозостойкости бетона. Во-вторых, комплекс их свойств, влияющих на структуру, пористость бетона и вследствие этого на морозостойкость. Он может быть оценен по водопотребности заполнителей, учитывающей одновременно влияние загрязненности заполнителей, формы зерен, их крупности, зернового состава. Применение заполнителей повышенного качества с низкой водопотребностью снижает объем цементного камня в бетоне и повышает морозостойкость. Играет роль и состояние поверхности заполнителей, влияющее на качество контактной зоны. Так, морозостойкость бетона на шебне выше, чем на гравии.
Крупность заполнителя также оказывает заметное влияние на морозостойкость. При ее повышении возрастает степень дефектности поверхности сцепления (седиментационные явления, усадочные микротрещины). Поэтому при снижении НК заполнителей морозостойкость бетонов повышается. Вторым фактором, способствующим этому, является повышенное защемление в них воздуха. Наибольшую морозостойкость (при том же В/Ц) имеют мелкозернистые бетоны. Она может вдвое превышать морозостойкость обычных бетонов.
Представляет интерес оценка «чистого» влияния НК заполнителей.
Тот факт, что равноценными приемами по повышению морозостойкости бетона являются снижение В/Ц с 0,6 до 0,45 и уменьшение наибольшей крупности заполнителей с 19 до 6 мм, говорит о значительном влиянии крупности заполнителей на морозостойкость бетона.
