Морозостойкость бетона конструкций

В натуральных условиях изделия и конструкции имеют, как правило, меньшую степень насыщения, а частые циклы замораживания—оттаивания происходят в лишь осеннее — весеннее время. Играют роль и размеры конструкций: массивные более морозостойки, чем тонкостенные. Разница, в зависимости от условий эксплуатации, может колебаться от 1,5 до Зраз.

Периоды воздействия мороза на конструкции сменяются теплыми периодами, когда в бетоне происходят только конструктивные процессы дальнейшей гидратации и самозалечивания микротрещин. Это увеличивает фактическую долговечность конструкций. Прочность бетона, снижающаяся к концу зимы вследствие деструктивных процессов, может за лето в значительной степени восстанавливаться.

В тоже время имеются и факторы, ускоряющие разрушение конструкции по сравнению с контрольными образцами. Это в первую очередь солнечная радиация. Если конструкция подвержена ее воздействию, количество переходов температуры бетона через О °С существенно увеличивается. Морозостойкость, определяемая длительностью эксплуатации, при этом значительно снижается: для массивных конструкций — примерно в два раза, для тонкостенных — до четырех-пяти раз.

Играет роль и температура замораживания, которая может достигать —30...—50 °С. Разрушение при этом по сравнению со стандартной температурой испытаний ускоряется до десяти раз Напряженное состояние конструкций также может снижать морозостойкость (эксплуатационные напряжения могут суммироваться с напряжениями, возникающими при воздействии мороза).

Структурная неоднородность конструкций также более существенна для морозостойкости, чем для прочности. Участки с более «дефектной» структурой будутразрушаться морозом в первую очередь. Повышение однородности бетона, которая может быть оценена вариацией прочности, увеличивает морозостойкость конструкций.

Воздействие солей-антиобледенителей является еще одним фактором, ускоряющим разрушение конструкций. Для дорожных бетонов оно учитывается стандартом путем испытания бетона, насыщенного солевым раствором. Но существует другая группа бетонов, работающих в таких же условиях, хотя их морозостойкость оценивается по первому базовому методу (насыщение водой). Например наружные лестничные марши. При применении солей для удаления льда их фактическая долговечность может снизиться по сравнению с проектной в несколько раз.

Таким образом, морозостойкость конструкций зависит как от морозостойкости ее материала — бетона (определяемой в стандартных условиях), так и от их массивности, напряженного состояния и условий эксплуатации. Вторая составляющая может значительно изменить морозостойкость конструкций. В то же время возможности воздействия на нее ограничены.

Поэтому морозостойкость бетонных и железобетонных конструкций обеспечивается в первую очередь правильным назначением марки бетона по морозостойкости и ее обеспечением в производственных условиях.

Нередко возникает вопрос: какому числу циклов замораживания—оттаивания конструкций соответствует один цикл стандартной морозостойкости. Это зависит от степени насыщения бетона конструкций водой, температуры замерзания (она может составлять несколько градусов вместо стандартных—18 °С) и ряда других факторов, отмеченных выше. В итоге конструкции выдерживают без разрушения гораздо большее число циклов, чем образцы при стандартных испытаниях.

Определение числа стандартных циклов, соответствующего одному году природного воздействия на бетон, показало, что оно сильно зависит от ряда факторов. Это массивность конструкции, наличие или отсутствие стока воды с ее поверхности, солнечная радиация. Для условий г. Москвы при отсутствии солнечной радиации оно составило 9-22 цикла, а при ее наличии 18-65 циклов.