Морозостойкость строительных материалов и ее определение

Со временем эксплуатации строительные изделия стареют, и происходит их разрушение. Его природа связана во многом с пористостью материалов, а основной механизм разрушения материалов связан с водой, которая попадает в поры материалов и расширяется при замерзании, что приводит к увеличению объема материала. При последующем оттаивании объем материала уменьшается. Подобное попеременное замерзание и оттаивание эквивалентно воздействию многократной нагрузки, вызывающей усталость и разрушение материала. Одной из важных характеристик таких материалов, как бетон, керамические материалы и минеральные ваты явля­ется их морозостойкость.

Морозостойкость - способность материала сохранять структуру и свойства при многократном изменении температуры окружающей среды. При разрушении ма­териалов меняется их вид, происходят изменения массы и прочности. Поэтому, анализируя эти характеристики, можно сделать заключение о морозостойкости материалов. Для контроля морозостойкости по степени повреждений или по потере массы отбирают не менее пяти образцов. Для контроля морозостойкости по потере прочности отбирают не менее 20 образцов, половину из которых используют в качестве контрольных. Контрольные образцы помещают в специальную ванну с водой, обладающей гидравлическим затвором.

Морозостойкость материала количественно оценивается циклами и соответственно маркой по морозостойкости. За марку материала по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; после испытаний образцы не должны иметь видимых повреждений, а потеря массы не должна превышать 5%.

Требуемая марка по морозостойкости устанавливается проектом с учетом вида конструкции, условий ее эксплуатации и климата. Легкие бетоны и кирпич имеют обычно морозостойкость 15,25,35. Тяжелый бетон должен иметь марку 50, 100,200, а гидротехнический бетон – 500.

Испытания морозостойкости проводят в лаборатории на образцах установленной формы и размеров. Перед испытанием образцы насыщают водой, затем их замораживают в холодильной камере при Т от -15°С до -20°С, чтобы замерзла вода в тонких порах. Извлеченные из камеры образцы оттаивают в воде с температурой 15–20°С, что обеспечивает водонасыщенное состояния образцов. Затем их подвергают испытаниям и вновь помещают в морозильную камеру. Для оценки морозостойкости все шире применяется импульсный ультразвуковой метод. Типичная кривая изменения прочности бетона при попеременном замораживании и оттаивании, полученная при помощи данного метода, приведена на рисунке.