Морозостойкость - важнейшая характеристика строительных материалов, эксплуатируемых в условиях переменных температур. От нее напрямую зависит долговечность конструкций. Давайте разберемся, что такое морозостойкость, как ее определяют и повышают.
Что такое морозостойкость
Морозостойкость - это способность материала выдерживать многократные циклы замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии без снижения прочности, растрескивания и разрушения структуры.
Главная причина повреждений - расширение воды в порах при замерзании. Чем выше пористость материала и доступность пор для воды, тем ниже морозостойкость. Плотные материалы с минимальным водопоглощением лучше всего противостоят отрицательным температурам.
Морозостойкость зависит от внутренней структуры материала и определяет его пригодность для эксплуатации в условиях переменных температур.
Как определяют морозостойкость
Существует несколько методов испытаний морозостойкости, описанных в ГОСТ 10060-2012:
- Базовый метод с многократным замораживанием-оттаиванием
- Ускоренные методы
- Ультразвуковой метод
Самый надежный, но и самый длительный - базовый метод. Образцы материала насыщают водой, помещают в морозильную камеру и подвергают циклическому замораживанию и оттаиванию. Фиксируют изменения прочностных и визуальных характеристик. Число выдержанных циклов без критической потери свойств и есть морозостойкость материала.
Классы и маркировка морозостойкости
Морозостойкость обозначается маркой F (от англ. frost - мороз) с последующей цифрой, соответствующей числу выдержанных циклов испытаний. Например, F100 - материал выдержал 100 циклов замораживания-оттаивания.
В зависимости от числа циклов различают следующие классы морозостойкости:
- F25-50 - низкая
- F75-100 - повышенная
- F150-200 - высокая
- Свыше F300 - очень высокая
Чем выше класс, тем больше циклов выдерживает материал без потери свойств. Это важно для регионов с суровым климатом.
Как повысить морозостойкость
Для увеличения морозоустойчивости применяют разные методы:
- Использование плотных заполнителей и качественного вяжущего
- Введение специальных добавок в бетон
- Уплотнение смеси и снижение открытой пористости
- Термическая обработка изделий
Но самое надежный способ - подбор оптимального состава исходных материалов и тщательный контроль качества на всех этапах производства.
А как вы считаете, важно ли для вас знать морозостойкость материала при выборе и покупке? Поделитесь в комментариях!
Требования ГОСТа по морозостойкости
В России нормируют морозостойкость различных строительных материалов, изделий и конструкций согласно государственным стандартам (ГОСТ). Рассмотрим на примере бетонных тротуарных плит.
Согласно ГОСТ 17608-2017, марку бетона по морозостойкости принимают не ниже F200. Для определения этого показателя плиты подвергают многократному замораживанию и оттаиванию в 5% растворе хлорида натрия. Число циклов - не менее 20.
| Группа использования плит | Требуемый класс морозостойкости |
| Для пешеходных зон и тротуаров | Не ниже F200 |
| Для проезжей части | Не ниже F300 |
Как видим, для наиболее распространенного применения в пешеходных зонах достаточно обеспечить морозостойкость F200. Этого запаса хватает для большинства климатических зон России.
Особенности испытаний тротуарной плитки на морозостойкость
Для контроля морозостойкости бетона в тротуарных плитах используют образцы размером 100х100 мм, изготовленные специально или выпиленные из готовых изделий. Испытания проводят сериями по 18 штук.
Перед испытанием образцы в течение 4 суток насыщают водой по специальному режиму. Затем их помещают в 5% раствор хлорида натрия и подвергают циклическому замораживанию до -50°С и оттаиванию при +20°С согласно заданному температурному режиму.
Контрольные точки при испытаниях
- Потеря массы образцов
- Визуальные дефекты (трещины, сколы, шелушения)
- Потеря прочности на сжатие
Если хотя бы по одному из этих показателей наблюдается превышение допустимых значений - испытание прекращают досрочно.
Зависимость морозостойкости от структуры и состава бетона
Ключевыми факторами, влияющими на морозостойкость бетона, являются:
- Плотность и пористость
- Проницаемость
- Водопоглощение
- Состав бетонной смеси
Чем меньше открытых пор, тем меньший объем воды способен проникнуть в бетон, замерзнуть и разрушить его структуру.
Сравнение морозостойкости разных бетонов
Морозостойкость напрямую зависит от марки бетона по прочности на сжатие. Чем выше класс бетона, тем выше, как правило, и его морозоустойчивость.
| Марка бетона | Ориентировочный класс морозостойкости |
| М100-М150 | F25-F50 |
| М200 | F75 |
| М250 | F100 |
| М300-М400 | F150-F200 |
| М500 и выше | Свыше F300 |
Как видно из таблицы, обычные тяжелые бетоны имеют невысокую морозостойкость. Для конструкций, работающих в суровых условиях, применяют бетоны прочностью М350 и выше либо используют различные добавки.
Способы повышения морозостойкости бетона
Кроме подбора оптимального состава, существуют и другие эффективные методы.
Пропаривание
Термическая обработка уплотняет структуру цементного камня, снижает количество пор.
Гидрофобизация
Введение водоотталкивающих добавок ограничивает проникновение и накопление влаги в бетоне, что повышает морозостойкость.
Воздухововлечение
Специальные добавки образуют в бетоне мельчайшие пузырьки воздуха, которые смягчают внутренние напряжения при замерзании воды.
Нюансы определения морозостойкости бетона
Хотя испытания на морозостойкость стандартизированы, на практике бывает немало нюансов.
Разница лабораторных и натурных испытаний
В лаборатории моделируют жесткие циклы замораживания-оттаивания. В реальных условиях эксплуатации перепады температуры более плавные.
Влияние химически агрессивных сред
Стандартные методики подразумевают испытания образцов в растворах солей. Это ускоряет разрушение бетона. Но в натурных условиях вредное химическое воздействие может отсутствовать.
Размер образцов
Чем крупнее образец, тем ниже его морозостойкость. Мелкие кубики и цилиндры лучше сохраняют свойства при испытаниях.
Основные ошибки при оценке морозостойкости
Нередко возникают заблуждения относительно этого важного показателя бетона.
Отсутствие испытаний
Некоторые производители указывают завышенный класс морозостойкости, не подтверждая его испытаниями. Это недопустимо.
Неправильный выбор методики
Для разных видов бетона и условий эксплуатации предназначены разные методики. Их выбор требует строгого соблюдения ГОСТов.
Как увеличить ресурс бетонных конструкций при переменном замораживании
Помимо обеспечения требуемой морозостойкости бетона, существуют и другие методы защиты от негативного воздействия отрицательных температур.
Гидроизоляция
Герметизация поверхности бетона ограничивает контакт конструкции с водой, снижая вероятность повреждений при замерзании.
Оптимизация температурно-влажностного режима
Системы обогрева, вентиляции и кондиционирования позволяют минимизировать перепады температуры и влажности внутри конструкции.
Регулярные осмотры и ремонт
Своевременное выявление и устранение дефектов (трещин, отслоений, сколов) не дает им развиваться и приводить к разрушению конструкции.
