Бетон является фундаментальным материалом в современном строительстве, используемым для возведения капитальных стен, фундаментов, железобетонных изделий и монолитных конструкций. Среди его многочисленных технических характеристик особое значение имеет морозостойкость — способность материала сохранять свои свойства при многократном замораживании и оттаивании.
Обычный бетон подвержен деградации под воздействием циклических температурных перепадов: он постепенно теряет прочность и покрывается трещинами. Для ответственных конструкций, эксплуатируемых в суровых климатических условиях, необходимо применять специальные составы с нормируемой морозостойкостью. Контроль этого параметра осуществляется в соответствии с ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости», который устанавливает единые методики испытаний.
Сфера действия стандарта распространяется на тяжелые, мелкозернистые, легкие и плотные силикатные бетоны, включая составы для дорожных и аэродромных покрытий.
Область применения стандарта
ГОСТ 10060-2012 регламентирует испытания для следующих видов бетонов:
- легкие, средние и тяжелые бетоны;
- плотные силикатные бетоны;
- бетоны для покрытий аэродромов и автомобильных дорог;
- бетоны конструкций, находящихся в контакте с минерализованной водой (с содержанием солей более 5 г/л).
Испытания на морозостойкость проводятся в нескольких случаях:
- При разработке и оптимизации состава бетонной смеси.
- При внедрении новых технологий производства.
- При использовании новых видов сырья или добавок.
- Для входного и операционного контроля качества бетонных изделий и конструкций.
Основные термины и определения
Согласно стандарту, морозостойкость бетона — это способность водонасыщенного или насыщенного солевым раствором материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительной потери прочности.
Обложка межгосударственного стандарта ГОСТ 10060-2012.
После испытаний на образцах не должно наблюдаться видимых повреждений: сколов, шелушения или трещин. Допустимое изменение массы и прочности строго нормируется.
Марка бетона по морозостойкости — это количественный показатель, обозначаемый буквой F и числом от 25 до 1000. Цифра указывает на минимальное количество циклов замораживания-оттаивания, которое выдерживают контрольные образцы без выхода за установленные стандартом пределы потери прочности (обычно 5%) и массы.
Методы испытаний на морозостойкость
ГОСТ предусматривает две группы методов определения морозостойкости:
- Базовые (основные) методы, которые являются наиболее точными, но требуют значительного времени, так как один цикл испытаний занимает около суток.
- Ускоренные методы, применяемые для оперативного контроля. Они отличаются использованием более низких температур замораживания (до -60°C) и позволяют получить результат в сжатые сроки.
Марка по морозостойкости — ключевой показатель для бетонов, работающих в условиях переменных температур.
Выбор метода зависит от типа бетона и условий его будущей эксплуатации. Отдельно рассматриваются методики для обычных бетонов и для бетонов, контактирующих с соленой водой или предназначенных для дорожных покрытий.
Требования к образцам для испытаний
Для получения достоверных результатов стандарт предъявляет строгие требования к образцам-эталонам:
- Образцы должны достигнуть проектной (эксплуатационной) прочности.
- Как правило, используются образцы в форме кубов с ребром 100, 150 или 200 мм.
- Партия образцов делится на две группы:
- Контрольные образцы — испытываются на прочность сжатия до начала циклических замораживаний для установления исходных характеристик.
- Основные образцы — подвергаются непосредственным циклам замораживания и оттаивания.
Подготовка образцов к испытаниям
Процедура подготовки является критически важным этапом и включает несколько операций:
- Отбор и взвешивание: отбираются образцы без дефектов, взвешиваются с высокой точностью (погрешность не более 0,1%).
- Насыщение средой: образцы насыщаются водой или 5%-ным раствором хлорида натрия. Процесс насыщения проводится поэтапно в течение 4 суток:
- Сначала образцы погружаются на 1/3 высоты на 24 часа.
- Затем уровень жидкости повышается до 2/3 высоты еще на 24 часа.
- Наконец, образцы полностью погружаются в жидкость (слой над образцом не менее 20 мм) на 48 часов.
Контрольные образцы служат эталоном для сравнения с основными образцами, прошедшими циклы замораживания.
Испытания на сжатие основных образцов начинают через 2-4 часа после их извлечения из насыщающей среды.
Проведение испытаний и оценка результатов
Стандартный цикл испытаний по базовому методу включает:
- Замораживание в камере при температуре от -16°C до -20°C.
- Оттаивание в ванне с водой или раствором соли при температуре +18±2°C.
Один полный цикл занимает около 24 часов. После заданного числа циклов (соответствующего марке F) образцы осматривают, взвешивают и испытывают на прочность. Результаты сравнивают с показателями контрольных образцов.
Марка морозостойкости присваивается бетону, если после установленного числа циклов потеря прочности основных образцов не превышает 5%, а потеря массы — установленных норм.
Ускоренные методы, использующие глубокое замораживание (до -50…-60°C), позволяют сократить время одного цикла до нескольких часов, что существенно ускоряет процесс контроля.
Заключение
ГОСТ 10060-2012 устанавливает научно обоснованные и практичные методы оценки одного из ключевых свойств бетона — его устойчивости к низким температурам. Грамотное применение этого стандарта позволяет:
- Объективно оценивать качество бетонных смесей и изделий.
- Разрабатывать составы с повышенной долговечностью для сурового климата.
- Прогнозировать срок службы бетонных конструкций в условиях переменного замораживания и оттаивания.
Соблюдение требований стандарта является залогом надежности и безопасности бетонных сооружений в северных регионах и в условиях агрессивной внешней среды.
Первоначальная публикация: 14 февраля 2017 г.