Mrazuvzdornost betonu: třídy, třída podle GOST, zkušební metody | články

V chladném období, stejně jako v drsných klimatických podmínkách, jsou stavební materiály s porézní strukturou, včetně betonu, vystaveny zvýšenému namáhání. Vlhkost, která vyplňuje dutiny v tloušťce materiálu, když je zmrazená, zvětšuje objem přibližně o 10% a vytváří tlak, který přispívá ke vzniku mikrotrhlin a rychlé destrukci umělého kamene.

Proto je mrazuvzdornost betonu spolu s pevností jednou z jeho nejdůležitějších technických vlastností. Tento termín se týká schopnosti betonové konstrukce odolat určitému počtu cyklů zmrazování a rozmrazování, aniž by byla ohrožena její celistvost nebo ztráta pevnosti.

Klasifikace mrazuvzdornosti betonu

V označení je mrazuvzdornost betonu podle GOST označena písmenem F s čísly v rozmezí 25-1000. Digitální indikátor udává maximální počet cyklů „zmrazování/rozmrazování“, které stavební materiál vydrží, než se objeví zjevné známky destrukce, snížení pevnosti o více než 5 procent nebo změny fyzikálních vlastností.

Například stupeň mrazuvzdornosti betonu F200 znamená, že betonová směs po vytvrdnutí vydrží nejméně 200 cyklů zmrazování a rozmrazování.

Klasifikace na základě mrazuvzdornosti betonu je upravena GOST 25192-2012. Podle této normy je beton podle tohoto parametru rozdělen do tří skupin:

• nízká mrazuvzdornost (F50 nebo méně);
• střední (více než F50 až F300);
• vysoká (více než F300).

Mezi vlastnostmi stavebního materiálu z hlediska pevnosti a odolnosti vůči nízkým teplotám existuje vztah: čím vyšší je jeden ukazatel, tím vyšší je druhý. Tabulka ukazuje vztah mezi třídami a třídami pevnosti betonu a mrazuvzdornosti.

Měření mrazuvzdornosti

Stanovení mrazuvzdornosti betonu se provádí laboratorními zkouškami. Pro testování se odlije betonová krychle o stranách 100-200 mm. Následuje série cyklů zmrazování a rozmrazování, přičemž teplotní rozsah je udržován od -18 do +18°C. Regulační ustanovení v oblasti měření mrazuvzdornosti betonu jsou obsažena v GOST 10060-2012. Gosstandart poskytuje základní a zrychlené možnosti pro výpočet této technické charakteristiky.

Základní testování mrazuvzdornosti betonu nasyceného vodou se provádí podle následujícího algoritmu:

1. Betonové kostky nasycené kapalinou se otřou vlhkým hadříkem a podrobí se stlačení.
2. Testovaný materiál se zmrazí v mrazáku ve stanoveném režimu.
3. Kostky se rozmrazují ve speciální lázni.
4. Rozmrazené vzorky se očistí kartáčkem, aby se odstranily volné částice, a setře se hadrem.
5. Kostka je zvážena a testována na stlačení.

Poté se zpracují výsledky výzkumu. Pokud se výsledky zrychleného výzkumu liší od základních, berou se jako referenční ty základní.

Laboratorní metody stanovení mrazuvzdornosti betonu se využívají při vývoji nových receptur a pokročilých technologií a kontrole kvality při dodávkách výrobků. Při soukromé výstavbě a vlastní výrobě betonových směsí se schopnost odolávat chladnému počasí často určuje vizuálně. Snížená odolnost vůči teplotním změnám je indikována delaminací a odlupováním materiálu, přítomností trhlin a hnědých skvrn. Další šikovnou metodou je nasycení vzorku vytvrzené směsi vlhkostí a vysušení na slunci. Pokud je kostka prasklá, indikátor se zmenší.

Způsoby, jak zvýšit mrazuvzdornost

Odolnost vůči nízkým teplotám můžete zlepšit několika způsoby:

• Zabránit působení nepříznivých povětrnostních vlivů na betonovou konstrukci pomocí nátěrových hmot, barev a impregnací.
• Při výrobě betonových směsí používejte cement vyšších jakostí.
• Zvyšte hustotu betonu pomocí různých technik zhutňování a zlepšujte podmínky vysychání betonové směsi.
• Zaveďte do složení betonu speciální přísady s různým spektrem účinku: zvýšení hustoty struktury; tvorba kulovitých pórů, do kterých se při zmrazování vytlačuje voda; superplastifikátory, které zvyšují hustotu a voděodolnost betonu.

Na betonové konstrukce má značný vliv klima. Vysoká vlhkost a záporné teploty jsou příčinou úplné nebo částečné destrukce stavební konstrukce a také projevů koroze. Prioritní charakteristikou, kterou je třeba vzít v úvahu při výstavbě v oblastech s chladným klimatem a teplotními změnami, je mrazuvzdornost. Určuje vlastnost materiálu zachovat pevnost a celistvost při prudké změně teploty z chladu na teplo a naopak. Tato kvalita je zvláště důležitá pro Rusko, kde neustále dochází ke kolísání teplot. Na základě této vlastnosti je vybrán materiál používaný při výstavbě obytných a průmyslových objektů, pokládání nátěrů na pozemních komunikacích a letištích, výstavbě vodních staveb atd.

Klasifikace mrazuvzdornosti betonu

Podle GOST 26633-2015, 10060-2012 jsou třídy mrazuvzdornosti betonových směsí označeny koeficientem F a číslem. Například F100, kde 100 je ukazatel maximálního počtu možných cyklů zmrazování a rozmrazování. Celkem jsou třídy nastaveny v rozmezí od F50 do F1000.

F má index 1 nebo 2. F₁: stupeň mrazuvzdornosti betonu, testovaný při nasycení vodou. Označuje betony s výjimkou těch, které se používají na vozovkách letišť a silnic, a také betony vystavené vodě s vysokou koncentrací solí. F₂: třída mrazuvzdornosti pro beton pro povrchy letišť a silnic, jakož i beton vystavený vodě s vysokou koncentrací solí. Stanoveno testováním vzorků nasycených 5% roztokem chloridu sodného (vodným).

Betonové konstrukce s indexem F50 se používají pouze v bezmrazých uzavřených prostorách a pro vnitřní práce, protože takový beton na čerstvém vzduchu rychle kazí. Tento beton má nízkou úroveň odolnosti vůči změnám teploty.

Na základě mrazuvzdornosti je beton rozdělen do kategorií:

1. nízká mrazuvzdornost (F50 nebo méně);
2. střední mrazuvzdornost (od F50 do F300);
3. vysoká mrazuvzdornost (více než F300).

Metodika stanovení

V GOST 10060-2012 „Beton. Metody pro stanovení mrazuvzdornosti“ popisuje metody pro stanovení odolnosti materiálu vůči nízkým teplotám. Tento proces umožňuje největší počet cyklů zmrazování a odmrazování bez zhoršení kvality betonu. Předmětem výzkumu jsou vzorky – kostky betonu o rozměrech 100×100 mm nebo 150×150 mm bez závad. Testovací metody jsou rozděleny do dvou skupin:

• základní násobek;
• zrychlené násobky.

V případě nesrovnalostí ve výsledných datech jsou výsledky získané základními metodami akceptovány jako konečné.

U základních metod se vzorky před zmrazením nasytí vodou. U zrychlených metod se místo vody používá 5% vodný roztok chloridu sodného. Poté se kostky otřou vlhkým hadříkem: otestují se kontrolní a ty hlavní se vloží do mrazáku. Za začátek mrazení se považuje, když je teplota v klimatické komoře nastavena na -16C°. Vzorky se uchovávají 2,5 až 3,5 hodiny. Poté probíhá rozmrazování ve speciálních lázních při teplotě +20C°. Po rozmrazení se kostky otřou vlhkým hadříkem a zkontrolují se z hlediska kvality a stlačení.

K provádění klimatických zkoušek betonu používá společnost REAL klimatickou komoru MAS, navrženou speciálně pro stanovení mrazuvzdornosti v souladu s GOST 10060-2012. Minimální teplota, kterou může zařízení nastavit, je 55 stupňů pod nulou.

Jak zvýšit mrazuvzdornost?

Kvalita betonových konstrukcí se zhoršuje při změnách teplot, protože voda vstupuje do makropórů a kapilár. Na podzim a během zimních tání jsou struktury nasyceny vodou s minerály rozpuštěnými v ní. Pak nastanou mrazy, při kterých zbylá voda v pórech zamrzne. Jak víte, led zabírá o 9-12 % větší objem než voda. S každým cyklem se proto do konstrukce dostává více vody a beton se ještě více deformuje, objevují se trhliny a začíná destrukce. Voda vstupující do trhlin navíc způsobuje korozi ocelových konstrukčních prvků.

Čím méně makropórů je v materiálu, tím je pevnější a odolnější vůči vodě, a tedy i mrazuvzdornější.

Existuje několik způsobů, jak zlepšit mrazuvzdornost:

1. Zvýšení hustoty betonu (snížení objemu makropórů a jejich propustnosti pro vodu):
   • snížení vodních cementových usazenin;
   • použití přísad, které snižují množství vody ve směsi nebo urychlují proces tuhnutí betonu;
   • impregnace betonových povrchů překlenovacími hmotami nebo zavádění překlenovacích přísad do samotné betonové směsi;
   • použití druhů cementu, které odpovídají deklarované mrazuvzdornosti;
   • použití čistšího hrubého a jemného kameniva;
   • hydroizolace – použití speciálních barev nebo impregnací, které vytvářejí ochranný film.
2. Zavedení provzdušňovacích přísad, které vytvoří rezervní objem vzduchových pórů, které se při běžném nasycení betonu vodou nezaplní.

Při stavebních pracích nelze opomenout ukazatel odolnosti proti změnám teplot. V důsledku nedostatečné úrovně mrazuvzdornosti se zvyšuje opotřebení stavby a snižuje se životnost konstrukce. Výběr materiálů by měl být prováděn individuálně, protože každý region má své vlastní klimatické vlastnosti.