Морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Какие марки моростойкого бетона существуют

Устойчивость бетона к воздействию влаги и низких температур является важным показателем его качества и долговечности. Материал способный долгое время выдерживать отрицательное воздействие внешних факторов очень востребован в строительстве особенно при возведении монолитных железобетонных конструкций.

Водонепроницаемость бетона

Сопротивление поверхности бетонных изделий проникновению воды дает возможность использования этих материалов при строительстве гидротехнических и подземных сооружений, мостов, набережных, фундаментных опор и других конструкций. Водонепроницаемость бетона обозначается буквой «W» и показывает внешнее давление воды, при котором она начинает проникать через поры на поверхности в тело бетонного монолита. Определенная стандартом величина этого показателя может находиться в пределах W2-W20. Для большинства зданий и сооружений сопротивление проникновению влаги у бетонных элементов марка бетона по водонепроницаемости не превышает W6.

Самый эффективный способ снижения водопроницаемости бетона это уменьшить пористость поверхностных слоев. Этого можно добиться:

• уменьшением количества воды при приготовлении смеси;
• применением специальных добавок для создания особых условий твердения;
• путем применения особо чистых промытых наполнителей.

В качестве дополнительной меры, повышающей уровень защиты от проникновения влаги в структуру бетона, на его поверхность наносится гидроизоляция. Для этого используют водостойкие лакокрасочные материалы, полимерные пропитки, битумные растворы и расплавы, образующие водонепроницаемое покрытие и хорошо прилегающие к бетонной поверхности.

Морозостойкость бетона

Для бетонирования при минусовой температуре применяются специальные морозостойкие бетоны. Эта способность застывшей бетонной смеси выдерживать многократные циклы заморозки и оттаивания сохраняя при этом на длительное время свои технические характеристики неизменными. Испытательная проверка данного параметра производится до тех пор, пока величина снижения прочности бетона не достигнет пяти процентов. После этого количество пройденных циклов снижается в нижнюю сторону до круглого десятка.

При классификации обозначается латинской буквой «F» и сопровождается цифровым значением 50 – 1000. При наличии специальных добавок максимальное значение «F» может быть более 300, но такие бетонные смеси при массовом строительстве в условиях умеренного климата применяются мало из-за их высокой стоимости.

Марки бетона по морозостойкости

При определении требований к бетону по морозостойкости следует учитывать климатические условия, глубину промерзания грунта и возможную скорость изменения температуры наружного воздуха. Стандартная классификация определяется в ГОСТ 10060-2012 и подразделяет все производимые смеси на 5 классов по морозостойкости:

• F50 с низкой морозоустойчивостью применяют только в для теплых внутренних помещений;
• до F150 с нормальной устойчивостью для возведения зданий в местности с теплым и умеренным климатом. Эксплуатация постройки может достигать 100 лет;
• F150-300 повышенной морозостойкости для районов с суровой зимой и промерзающей почвой, например Сибирь, применяется для любых построек, в том числе бассейнов;
• F300-500 высокой стойкости для северных районов с глубоким промерзанием грунта;
• F500-1000 с крайне высокой устойчивостью для особо ответственных сооружений.

Характеристики различных бетонных смесей согласно ГОСТ

Определения стандарта показывают, что наиболее к распространенным маркам в России следует отнести бетоны с показателями F150 – F250. Классификация по ГОСТ не распространяется на бетоны используемые для дорожного строительства и взлетных полос аэродромов.

Таблица морозостойкости и водонепроницаемости бетона различных марок и класс

Марка бетона	Класс бетона	Морозостойкость F	Водонепроницаемость W
м100	В-7,5	F50	W2
м150	В-12,5	F50	W2
м200	В-15	F100	W4
м250	В-20	F100	W4
м300	В-22,5	F200	W6
м350	В-25	F200	W8
м400	В-30	F300	W10
м450	В-35	F200-F300	W8-W14
м550	В-40	F200-F300	W10-W16
м600	В-45	F100-F300	W12-W18

 

Методы определения морозостойкости бетона

В Государственном стандарте 10060-2012 указаны 4 способа лабораторных испытаний затвердевших бетонов на морозостойкость и один химический способ. Для каждого из них необходимо приготовить испытательные образцы в виде бетонных кубиков с длиной ребра 100 мм.

До начала испытаний образцы должны набрать проектную прочность согласно их марке. Для этого они выдерживаются в теплом помещении в течение 28 дней. При необходимости расширенного изучения возможно проведение промежуточных испытаний через 4, 7 и 14 дней после заливки бетона в формы.

Для проведения испытаний могут потребоваться:

• формы для изготовления образцов;
• стеллажи для хранения образцов;
• контейнеры для воды и химических реагентов.
• морозильное оборудование;
• термическая печь;

Технология лабораторных испытаний заключается в том, что образцы опускают в воду для намокания, а потом подвергают их многоразовой заморозке с последующим нагревом. При этом охлаждение происходит при температуре -130˚C, нагрев в печи при +180˚C. В результате, если бетонные образцы не теряют прочности и на них не образуются трещины, то марка по морозостойкости отвечает заявленным требованиям.

Сам принцип лабораторных испытаний сводится к подтверждению заявленных результатов. Поэтому на практике реальная морозостойкость материалов всегда выше. Это объясняется в принудительном замачивании образцов и большой разнице в скорости охлаждения и нагрева.

Как происходят испытания, видео

Ускоренный химический и визуальный методы

Для проведения экспресс-испытаний подготовленные бетонные образцы опускают на сутки в серно-кислый натрий. Потом производят просушку при температуре 100˚C на протяжении 4-х часов. Эту процедуру повторяют 5 раз и после этого осматривают бетонные кубики. Если на поверхности отсутствуют трещины и дефекты, то морозостойкость материала не менее F300.

Достаточную устойчивость бетона к воздействию низких температур в частном строительстве можно определить визуально, осматривая готовый бетонный образец. На нем не должно быть видно крупнозернистой структуры, трещин и повреждений, мест расслаивания и цветных пятен. Для проверки уровня поглощения воды окуните образец в воду на сутки. Если количество воды за это время уменьшится более чем на 5% от объема образца, то это говорит о высокой пористости и слабой морозоустойчивости.

Способы повышения устойчивости к морозам

Морозостойкость бетона в значительной мере зависит от пористости материала и возможного проникновения влаги внутрь структуры. Поэтому показатели влагостойкости и морозоустойчивости очень сильно связаны между собой.

Кроме этого морозостойкость бетонных материалов повышают путем уменьшения фракции наполнителей и добавления специальных воздухововлекающих примесей. В результате поры приобретают замкнутое строение и не соединяются друг с другом. Это можно сравнить с пенополистиролом – пористым влагонепроницаемым материалом.

каким он бывает, как его делают и проверяют

В холодное время года стройматериалы с пористой структурой, в том числе бетон, подвергаются повышенным нагрузкам. Под воздействием отрицательных температур бетонный монолит пропитывается водой, которая проникает в поры и, становясь льдом, расширяется при замерзании. Длительное пребывание бетонных изделий на морозе, повторное оттаивание и замерзание существенно снижают эксплуатационные характеристики материала. Поэтому одним из ключевых технических характеристик бетона является класс его морозостойкости.

Морозостойкость — показатель, характеризующий способность бетона противостоять многократному замораживанию и размораживанию без потери прочности.

Эксперт о морозостойкости бетона

Ускоренный химический и визуальный методы

Для проведения экспресс-испытаний подготовленные бетонные образцы опускают на сутки в серно-кислый натрий. Потом производят просушку при температуре 100˚C на протяжении 4-х часов. Эту процедуру повторяют 5 раз и после этого осматривают бетонные кубики. Если на поверхности отсутствуют трещины и дефекты, то морозостойкость материала не менее F300.

Достаточную устойчивость бетона к воздействию низких температур в частном строительстве можно определить визуально, осматривая готовый бетонный образец. На нем не должно быть видно крупнозернистой структуры, трещин и повреждений, мест расслаивания и цветных пятен. Для проверки уровня поглощения воды окуните образец в воду на сутки. Если количество воды за это время уменьшится более чем на 5% от объема образца, то это говорит о высокой пористости и слабой морозоустойчивости.

Способы повышения устойчивости к морозам

Морозостойкость бетона в значительной мере зависит от пористости материала и возможного проникновения влаги внутрь структуры. Поэтому показатели влагостойкости и морозоустойчивости очень сильно связаны между собой.

Кроме этого морозостойкость бетонных материалов повышают путем уменьшения фракции наполнителей и добавления специальных воздухововлекающих примесей. В результате поры приобретают замкнутое строение и не соединяются друг с другом. Это можно сравнить с пенополистиролом – пористым влагонепроницаемым материалом.

каким он бывает, как его делают и проверяют

В холодное время года стройматериалы с пористой структурой, в том числе бетон, подвергаются повышенным нагрузкам. Под воздействием отрицательных температур бетонный монолит пропитывается водой, которая проникает в поры и, становясь льдом, расширяется при замерзании. Длительное пребывание бетонных изделий на морозе, повторное оттаивание и замерзание существенно снижают эксплуатационные характеристики материала. Поэтому одним из ключевых технических характеристик бетона является класс его морозостойкости.

Морозостойкость — показатель, характеризующий способность бетона противостоять многократному замораживанию и размораживанию без потери прочности.

Эксперт о морозостойкости бетона

Классы морозостойкости бетона и сферы его применения

Класс (в просторечии марка) бетона по морозостойкости имеет буквенно-числовое обозначение. ГОСТ выделяет следующие классы морозоустойчивости по областям эксплуатации.

• Низкий (ниже F50). Под воздействием отрицательной температуры такой материал трескается и рассыпается. Возможности его применения значительно ограничены. В России этот бетон практически не используется.
• Умеренный (F50 – F100). Самая популярная марка бетона по морозостойкости. Изделия и фундаменты из него эксплуатируются во всех климатических зонах России, где четко выделяются четыре сезона.
• Повышенный (F150 – F300). Выдерживает экстремальные температурные перепады, полностью сохраняя первоначальные эксплуатационные характеристики. Находит применение в районах с вечной мерзлотой, в Сибири и на Крайнем Севере.
• Высокий (F300 – F500). Используется в особых случаях. Например, в зонах периодическими колебаниями уровня воды и многослойным промерзанием грунтов.
• Сверхвысокий (выше F500). Находит штучное, сугубо индивидуальное применение в ответственных конструкциях, возводимых на очень длительный срок.

Как определяется морозостойкость бетона?

Ключевой критерий при определении морозоустойчивости бетона — установление максимального количества циклов заморозки-разморозки, при которых сохраняются первоначальные характеристики материала, а растрескивания и шелушения не определяются.

Лабораторные испытания материала имеют своей целью подробно продемонстрировать его поведение в естественных условиях эксплуатации. Результаты испытаний подтверждают либо не подтверждают реакцию материала на влияние внешних факторов. Условия испытаний на морозостойкость бетона подробно расписаны в ГОСТ 10060-95.

Морозостойкость бетона — способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании.

Морозостойкость бетона характеризуют соответствующей маркой по морозостойкости F.

Марка бетона по морозостойкости F — установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах.

Цикл испытания — совокупность одного периода замораживания и оттаивания образцов.

Основные образцы — образцы, предназначенные для замораживания и оттаивания (испытания).

Контрольные образцы — образцы, предназначенные для определения прочности бетона на сжатие перед началом испытания основных образцов.

Лабораторные и альтернативные способы определения морозостойкости бетона

Для лабораторного исследования берутся основные (подверженные многократному замораживанию – размораживанию) и контрольные (новые, абсолютной прочности) образцы бетонного монолита.

Контрольные образцы бетона перед испытанием на прочность, а основные образцы перед замораживанием насыщают водой/раствором соли температурой (18±2) °С.

Для насыщения образцы погружают в жидкость на 1/3 их высоты на 24 ч, затем уровень жидкости повышают до 2/3 высоты образца и выдерживают в таком состоянии еще 24 ч, после чего образцы полностью погружают в жидкость на 48 ч таким образом, чтобы уровень жидкости был выше верхней грани образцов не менее чем на 20 мм.

Образцы помещают в морозильную камеру. После этого образцы размораживаются, и оценивается их состояние.

Существуют способы определения морозостойкости бетона подручными средствами. Для оценки показателя исследуются:

• Внешний вид материала. Крупная зернистая структура, наличие трещин, пятнистости, шелушащихся и расслаивающихся зон — все это свидетельствует о низкой морозоустойчивости бетона.
• Уровень водопоглощения. Когда показатель находится в диапазоне 5 — 6%, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.

Еще один экспресс-метод определения морозоустойчивости реализуется по следующей схеме. Образцы исследуемого монолита погружаются в серно-кислый натрий и выдерживаются в нем в течение 24 часов. По истечении этого времени они подвергаются четырехчасовой сушке при 100 ºС. Цикл вымачивания и высушивания пятикратно повторяется аналогичным образом. По завершении эксперимента материал исследуют на предмет наличия трещин, сколов и других поверхностных дефектов.

Как повысить морозостойкость бетона?

Известно несколько способом повышения морозостойкости бетона. В их основе лежит то, что устойчивость материала к воздействию низких температур определяется количеством и величиной пор, а также исходным качеством и составом цементной основы.

• Уменьшение макропористости. Самый простой и доступный способ повышения уровня морозоустойчивости. Использование спецдобавок и создание особых условий для быстрого отвердевания цементного раствора минимизирует потребность продукта в воде. Результатом этого становится уменьшение пористости.
• Уменьшение количества воды в исходном растворе. Чтобы уменьшить потребность начального раствора в воде, в него добавляются специальные заполнители.
• Поздняя заморозка. Если заморозить бетон в позднем возрасте, это сократит его пористость.
• Гидроизоляция. С помощью специальной обмазки, окраски или пропитки на поверхности монолита создается защитная пленка, препятствующая проникновению в него атмосферной влаги.

Как заливают бетон в мороз

Бетон применяется в холодное время года, если строительные работы запоздали или идут на территории с высокой насыщенностью грунта влагой. Чтобы заливка бетонной смеси была успешной, стройплощадку предварительно прогревают тепловой пушкой или термоэлектрическими матами. Последние выполняют сразу две функции — гидроизоляции и обогрева.

Чтобы обогреть площадку можно применить и стандартную термоизоляцию. Самый простой вариант — использовать двухстороннюю пленку, которая растягивается в 2-3 см от основания. На пленку накладывают изоляцию и устанавливаются теплогенератор. На отвердевание бетона зимой обычно уходит не менее 4 дней.

Добавление в раствор прогретых инертных материалов и противоморозных добавок при зимних работах обязательно. Оно позволяет уменьшить размер больших пор (изменить структуру за счет увеличения числа микропор) и максимально удалить воду из раствора.

Подробный рассказ о том, как заливается бетон в холодное время года

Вывод

Морозостойкость — одно из важнейших свойств бетона как основного строительного материала, характеризующее его способность долговременно противостоять колебаниям температур от сезона к сезону. В условиях умеренного, а тем более арктического климата, когда годовая температурная амплитуда достигает 80 и более градусов, использование морозостойкого бетона не имеет альтернативы. Однако универсальной марки бетона, подходящей для всех случаев, не существует. Морозостойкий бетон покупается индивидуально для каждого объекта с учетом его назначения и местных условий.

Cоответствие класса, морозостойкости и водонепроницаемости

Состав одной и той же марки может существенно различаться по своей прочности, поэтому марка заключает информацию об усредненной величине. Для того чтобы точнее определить этот параметр, было разработано подразделения на классы бетона. Данная классификация позволяет получить значение гарантированной прочности материала.

При строительных расчетах класс даст более достоверную информацию, поэтому в нормативных документах указывается именно этот параметр. При покупке или заказе бетона используется классификация бетонов по марке. Чем выше марка по прочности, тем выше и морозостойкость, и водонепроницаемость.

Соответствие между этими характеристиками для стандартных марок бетона приведены в таблице:

 

Марка бетона	Класс бетона	Морозо стойкость F	Водно непроницаемость W
бетон м100	В-7,5	F50	W2
бетон м150	В-12,5	F50	W2
бетон м200	В-15	F100	W4
бетон м250	В-20	F100	W4
бетон м300	В-22,5	F200	W6
бетон м350	В-25	F200	W8
бетон м400	В-30	F300	W10
бетон м450	В-35	F200-F300	W8-W14
бетон м550	В-40	F200-F300	W10-W16
бетон м600	В-45	F100-F300	W12-W18

 

Бетон для фундамента: какая марка бетона для фундамента нужна? — Статьи

Другие статьи раздела:

Документом, регламентирующим требования к бетону, является свод правил СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85». В обязательном Приложении Ж к данному документу приведена Таблица Ж.1 «Требования к бетонам и железобетонным конструкциям». Выдержка из данной таблицы, применимая к условиям Московского региона, приведена ниже:

 

Таким образом, согласно СП 28.13330.2012 вне зависимости от того, в земле находится конструкция (фундамент) или нет (внешние стены), морозостойкость заказываемого бетона должна быть не ниже F150.

Конкретные значения морозостойкости для бетона каждого класса нужно узнавать в каждом конкретном случае.
Но для упрощенного понимания вероятности получить морозостойкость F150 при заказе того или иного класса бетона можно ориентироваться так:

• для классов В12,5 и ниже — морозостойкость F150 не характерна,
• для класса В15 — возможна морозостойкость F150 (34% для бетона на гравийном щебне и 41% для бетона на гранитном щебне), 
• для класса В20 — морозостойкость F150 скорее всего будет достигнута (74% на гравийном щебне и 79% для бетона на гранитном щебне), 
• для класса В22,5 — морозостойкость F150 скорее всего будет достигнута (88% на гравийном щебне и 96% для бетона на гранитном щебне), 
• для классов В25 и выше — морозостойкость F150 будет достигнута 100%.

Что касается прочности, то для загородного строительства по прочности хватает даже бетона класса В15 (марки М200).
Поэтому решающим показателем, по которому производится выбор, является класс по морозостойкости, а не класс по прочности.

 

Сориентироваться по стоимости подходящего для вашего случая бетона можно с помощью таблицы ниже:

• Загрузка указателей бетонных заводов может занять некоторое время (от пары секунд до 1 минуты при медленном соединении).
• Для изменения масштаба пользуйтесь кнопками «+» и «-» в правом нижнем углу.

---

Морозостойкость бетона: определение, ГОСТ

Морозостойкость бетона, является важной технической характеристикой, регламентированной требованиями нормативного документа ГОСТ 26633-2012. Технический смысл морозостойкости тяжелого бетона заключается в способности бетонной конструкции выдержать определенное количество циклов «замерзания-оттаивания» без потери прочности и целостности.

СодержаниеСвернуть

В общем случае числовое значение данной величины определяет марка бетона и добавки в бетон для морозостойкости значительно повышающие количество циклов «замерзания-оттаивания» того или иного сооружения.

Марки бетона по морозостойкости

Действующий нормативный документ – ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые», определяет строительные материалы на следующие марки по морозостойкости: F50, F75, и далее до F1000. В обычном жилом и коммерческом строительстве оперируют показателями морозостойкости от F50 до F300 в зависимости от марки и класса применяемого материала. Для наглядности приводим следующую таблицу морозостойкость бетона:

Марка бетона по ГОСТ 26633-2012 г, «М»	Класс бетона по ГОСТ 26633-2012 г.	Морозостойкость бетона по ГОСТ 26633-2012 г.
100	В7,5	F50
150	В10-В12,5	F50
200	В15	F100
250	В20	F100
300	В22,5	F200
350	В25	F200
400	В30	F300

Примечание. Здесь и далее по тексту будет идти речь о тяжелых бетонах, как о самых распространенных материалах в малоэтажном, многоэтажном и коммерческом строительстве зданий и сооружений.

Как следует из таблицы морозостойкости бетона, чем прочнее материала, тем выше показатели морозостойкости бетона. Соответственно, если перед застройщиком стоит задача возвести максимально долговечное здание или сооружение, следует использовать бетонный материал высших марок.

Как повысить морозостойкость бетона

Вопрос увеличения стойкости материала к воздействию низкой температуры очень актуален для сурового климата большинства территории Российской Федерации. На данный момент времени существует два основных способа увеличения класса бетона по морозостойкости:

• Увеличение плотности бетона методом уменьшения объема количества макропор и их проницаемости для влаги атмосферных факторов. К примеру, с помощью оптимального соотношения «Вода-Цемент» (примерно 0,5), тщательного уплотнения бетона различными способами, применения присадок, с помощью или кольматации воздушных образований пропиткой специальными составами, также с помощью создания наиболее благоприятных условий схватывания и твердения бетона (укрыв полиэтиленовой пленкой, регулярное увлажнение водой сбрызгиванием и другие мероприятия).
• Увеличение в теле конструкции резервного объема воздушных пор (около 20% от объема замерзающей воды), которые не заполняются при стандартном водонасыщении с помощью специальных добавок.

Популярные присадки общего применения, для увеличения морозостойкости бетона: Смола СНВ воздухововлекающая добавка, Гидрофобизатор для бетона ГКЖ 136-41 (ГКЖ-94), Жидкость 136-157М, Oil MH 15, TSF 484, SILRES BS и другие.

Испытание бетона на морозостойкость

Любой застройщик частного дома и сооружения может проверить стойкость своего бетонного сооружения на морозостойкость в соответствии с требованиями ГОСТа “Морозостойкость бетона 10060-2012”. Для этого следует обратиться в одну из специализированных компаний. Определение морозостойкости в домашних условиях практически невозможно.

Для создания температурных условий требуется специальная морозильная камера и другое специальное оборудование. Поэтому, методы определения морозостойкости бетона – это специальные методы возможные к реализации в условиях специализированных компаний, обдающих специальным оборудованием и штатом опытного персонала.

При обращении в специализированную компанию, по результатам испытаний на морозостойкость оформляется официальный документ – Протокол морозостойкости бетона, который предоставляется заказчику.

При этом если застройщик при приготовлении бетона соблюдает рекомендованные пропорции компонентов бетона той или иной марки, он может ориентироваться на данные морозостойкости, приведенные в таблице данной и не загружать себя дорогостоящими проверками образцов на морозостойкость.

Морозостойкость бетона и его марки, определение и повышение морозостойкости

В местностях с низкими температурами и повышенной влажностью для строительства необходимо использовать бетон с высокой устойчивостью к низким температурам. Свойство бетона сохранять свою целостную структуру при многократных резких перепадах температуры в насыщенной водой среде принято называть морозостойкостью.

Этим свойством должны обладать смеси, которые предназначены для фундаментных и дорожных работ, при укреплении массивных конструкций или строительстве гидротехнических устройств и сооружений.

Марки и способы определения морозостойкости

В зависимости от результатов эксперимента строительный раствор получает марку. Название марки морозостойкого бетона обозначается буквой F, которая обозначает морозостойкость, и цифрами, которые указывают число циклов замораживания и оттаивания – F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Характеристики каждой из марок приведены в таблице:

На территории России и других стран постсоветского пространства характеристику морозостойкости принято определять в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта Гост 10060.1-95. В этом документе приведены методы установления этой характеристики строительного состава, а также условия проведения работ по укладке раствора. Требования установлены для всех типов бетонных смесей, за исключением смесей, предназначенных для покрытия дорог и взлетно-посадочных полос. Также строительные смеси, в которых в качестве вяжущего элемента используется не вода, а воздух, данной экспериментальной проверке не подлежат.

Для испытания строительной смеси приготавливаются контрольные и базовые образцы составов. Контрольные образцы используют для определения прочности раствора на сжатие, а базовые подвергаются испытаниям многократного замораживания и оттаивания в лабораторных условиях. Необходимое оборудование для проведения испытания – морозильная камера, стеллажи, контейнеры и ванны, для насыщения образцов водой.

Морозостойкий бетон испытывают по методике, разработанной Американским обществом по испытанию материала – ASTM. Здесь проводят аналогичные испытания на устойчивость и сохранение структуры смесей путем замораживания-оттаивания, а также исследуют прочность состава на сжатие и изгиб.

Специальные добавки в присадки

Чтобы увеличить способность бетонного раствора сохранять целостную структуру в цикле заморозки-оттаивания при критическом насыщении влагой, необходимо понять, отчего зависит морозостойкость бетона. Эта характеристика обусловлена числом макропор в структуре строительного состава, особенностями расположения пор, состава цемента.

С уменьшением числа пор большого размера, стойкость строительного раствора к перепадам температур увеличивается.

Чтобы достичь наименьшего количества таких пор, применяют ряд специальных приемов для улучшения и повышения морозостойкости бетона.

1. Во-первых, для этого нужно создать благоприятную среду для затвердевания раствора, с оптимально рассчитанными показателями температуры и влажности.
2. Во-вторых, уплотнение раствора нужно производить качественно.
3. В-третьих, уменьшают соотношение воды в цементном растворе. Это достигается за счет внесением химических добавлений, сокращающих потребность в воде, и заполнителей с наименьшей загрязненностью.
4. В-четвертых, количество пор можно уменьшить, если замораживать раствор в позднем возрасте, при этом плотность смеси увеличивается за счет возникновения гидратных соединений.

Немаловажным моментом при решении вопроса о том, как повысить морозостойкие свойства бетона, является изменение расположения пор в структуре раствора. Для этого в строительный состав добавляют вещества, способные создать большое количество мелких пор. Это обусловлено тем, что в мелкие поры вода, как правило, не проникает, и этот факт подтверждает увеличение стойкости состава. Такие вещества, или по-другому противоморозные присадки для бетона, являются солями соляной, угольной, азотной кислот и основания, например, CaCI2, NaN02, NaN03, Nh5N03, Nh5OH, К2С03, NaCI, Ca(N03)2.

Их добавляют разными методами – беспрогревным методом (термосным) или прогревным, с использованием топливной или электрической энергии.

Заливка бетона в мороз

Применение высокопрочного строительного раствора распространено в зимний период, когда работы по строительству не произведены по плану и запоздали. Этот вид смеси для укрепления сооружений используют в регионах с повышенной влажностью, и при строительстве в условиях непосредственного прикосновения смеси с водой, например при строительстве в открытом море.

Укладка бетонного раствора в мороз производится в условиях постоянного прогрева вокруг зоны строительных работ. Воздух вокруг конструкций должен прогреваться при помощи тепловой пушки, либо использованием электротока. Для обогрева током электроэнергии необходимо специально предназначенное для этих целей оборудование – термоэлектрические маты. Ими укрывают рабочую поверхность, таким образом, осуществляют одновременно изоляцию и обогрев.

Заливать бетон в мороз можно используя для обогрева простые теплоизоляционные материалы. Для этого нужно расположить двухслойную пленку на расстоянии от фундамента около 2 см. На пленку накладывают изоляцию, и вовнутрь такой конструкции устанавливают теплогенератор. Для того, чтобы строительный состав затвердел, нужно выдержать минимум 4 дня.

Зимний вид строительного состава обладает высокими физическими характеристиками, способностью отвердевать при низких температурах. Использование этого вида бетона необходимо при выполнении важных строительных работ.

Марки бетона по морозостойкости

1. Главная
2. Статьи

При сооружении конструкций немаловажно заранее определять их уровень устойчивости к разным воздействиям. Такой показатель зависит от материалов, используемых для строительства. Именно поэтому всегда важна морозостойкость бетона – это неотъемлемый компонент любой строительной площадки.

Марки бетона по морозостойкости

Что бы полностью разобраться в невосприимчивости к морозам изделий, изготовленных и з бетонного раствора, нужно сначала понять, что такое стойкость, как она классифицируется, и как ее проверяют.

Если неправильно определить прочность бетона и устойчивость к температурам, то существует вероятность скорого разрушения здания.

Определение

Устойчивость к воздействию минусовых температур – это способность материала в состоянии с наполненными микропорами водой, переносить ее увеличение при замерзании, а также влияние при размораживании. Марка бетона по морозостойкости выражается в циклах – сколько раз железобетонная конструкция может замерзнуть и оттаять, при этом сохранив нужный уровень эксплуатационных показателей.

Читайте также: Пропорции бетона

Чем большего размера поры в структуре, тем более губительное влияние на него будет оказывать размораживание – высокое содержание воды увеличивает внутреннюю нагрузку на разрыв.

Марки и испытания по ГОСТ

Повышение невосприимчивости к минусовым температурам достигают с помощью увеличение в составе смеси вяжущего вещества – цемента. Он может использоваться более высокой марки, которая и влияет на классификацию. Разделение на классы разрешает подбирать для определенных целей строительства материал с оптимальными характеристиками стойкости к разрушительным воздействиям.

Согласно строительным требованиям марка бетона по морозостойкости определяется согласно методам испытания (далее МИ):

• МИ 1 – все растворы, кроме используемых для создания транспортных и аэродромных покрытий;
• МИ 2 – по аналогии с МИ 1, только дополнительно не учитываются легкие бетонные массы, средняя плотность которых меньше D1500;
• МИ 3 – исключительно продукт для создания покрытий на транспортных путях и аэродромных дорожках.

Только на основании соответствующих исследований, товарный бетон поддается классификации. Для этого используется коэффициент F. Следовательно, смесь может находиться в диапазоне F25-1000 циклов.

Соответствие морозостойкости бетона — ГОСТ

Покупая керамзито-, песко- или тощий бетон всегда обращайте внимание на его показатели. Ответственные производители проводят точную маркировку изготавливаемой продукции, а также предоставляют документальные подтверждения выполнения производства по строительным требованиям. Соответствие определяется только после реального теста характеристик в лабораторных условиях. Это позволяет с точностью выбирать продукцию для создания дома, который будет точно отвечать проектной документации.

Исследования коррозионной / проницаемости / морозостойкости бетона с помощью экспериментальных и микроскопических механизмов при различных соотношениях воды и связующего | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Влияние различных методов погружения бетона в коррозионную среду

Метод погружения является одним из наиболее важных факторов коррозии бетона. Различные методы погружения приводят к разным продуктам коррозии. Влияние на прочность на сжатие и изгиб бетона было проанализировано с использованием трех методов погружения: половинное замачивание, полное замачивание (типичный метод коррозии в реальных конструкциях, рис.3) и сухо-влажная циркуляция.

Рис. 3

Коррозионный процесс бетона.

Результаты испытаний на прочность приведены на рис. 4, и каждая полоса указывает определенный метод коррозии, чтобы было легче увидеть разницу в изменении прочности образцов бетона с различной степенью коррозии. Прочность на сжатие и изгиб бетона снизились при трех методах погружения с непрерывным увеличением времени коррозии. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления сжатию через 50 дней и 100 дней были равны 0.В 99 раз и 0,85 раза больше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления сжатию через 50 дней и 100 дней были в 0,95 раза и 0,80 раза выше, чем до коррозии в испытании на половину погружения, соответственно. Коэффициенты устойчивости к коррозии при сжатии через 50 дней и 100 дней были в 0,88 раза и 0,69 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были равны 0.В 95 раз и 0,86 раза больше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были в 0,88 раза и 0,70 раза выше, чем до коррозии в испытании на половину погружения, соответственно. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были в 0,78 раза и 0,53 раза выше, чем до коррозии при испытании на полное погружение, соответственно. Результаты исследования показали, что коррозия при полном погружении была самой слабой, коррозия при половинном погружении — на втором месте, а коррозия при цикле «сухой-влажный» была самой сильной.

Рис. 4

Влияние трех методов погружения на прочность бетона С20.

Рисунок 5 показывает, что коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу были выше через 50 дней по сравнению с таковыми до коррозии. Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления сжатию при полном погружении, половинном погружении и циклах «сухой-влажный» за 50 дней были в 1,05, 1,04 и 0,91 раза выше, чем до коррозии, соответственно.Коэффициенты коррозионной стойкости и сопротивления изгибу при полном погружении, половинном погружении и циклах «сухой-влажный» были в 1,00, 0,95 и 0,87 раза выше, чем до коррозии, соответственно. Правило было таким же, как на рис. 4: результаты исследования показали, что коррозия при полном погружении была самой слабой, коррозия при половинном погружении была второй, а коррозия при цикле «сухой-мокрый» была самой сильной. На рис. 6 показано, что коэффициенты сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициенты сопротивления коррозии сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были больше по сравнению с коэффициентами до коррозии.Коэффициент коррозионной стойкости имеет тенденцию к увеличению с 50 до 100 дней. Последний был доминирующим в вышеуказанных условиях, а коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу были выше, чем у бетона C40.

Рис. 5

Влияние трех методов коррозии на прочность бетона C30.

Рис. 6

Влияние трех методов коррозии на прочность бетона C40.

Рисунок 7 показывает, что коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент сопротивления коррозии сопротивления изгибу через 50 дней и 100 дней были больше по сравнению с таковыми до коррозии. Диапазон увеличения коэффициента сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициента сопротивления коррозии сопротивления изгибу для IH был больше, чем для IF, в процессе коррозии от 50 дней до 100 дней при трех условиях коррозии.Точно так же диапазон увеличения для IC был больше, чем для коэффициента коррозионной стойкости IH сопротивления сжатию и коэффициента коррозионной стойкости сопротивления изгибу. Это показывает, что бетон C50 имеет хорошую коррозионную стойкость.

Рис. 7

Влияние трех методов коррозии на прочность бетона C50.

$$ {\ text {Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} {\ text {+ 10H}} _ {2} {\ text {O}} \ to {\ text { Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 0 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(8)

$$ {\ text {Na}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 0 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} + {\ текст {Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} \ to {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 2NaOH}} + 8 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O}} $$

(9)

$$ {\ text {MgSO}} _ {4} + {\ text {Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} + 2 {\ text {H }} _ {2} {\ text {O}} \ to {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2 } {\ text {O + Na (OH)}} {} _ {2} $$

(10)

$$ 3 {\ text {Ca}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 4CaO}} \ cdot {\ text {Al}} _ {2} {\ text {O}} _ {3} \ cdot 1 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + 14H}} _ {2} {\ text {O}} \ to 3 {\ text {CaO}} \ cdot {\ text {Al}} _ {2} {\ text {O}} _ {3} \ cdot 3 {\ text {Ca} } _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ cdot 1 2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {O + Ca}} _ {2} \ left ({\ text {OH}} \ right) _ {2} $$

(11)

Во время испытаний на сульфатостойкость образцов бетона сульфат-ионы проникают в образцы бетона, и сульфат стимулирует гидратацию вяжущих материалов, превращение безводного Na ₂ SO ₄ в Na ₂ SO ₄ · ​​10H ₂ O увеличивает объем примерно на 3.1 раз, преобразование Na ₂ SO ₄ · ​​10H ₂ O и MgSO ₄ в Ca ₂ SO ₄ · ​​2H ₂ O увеличивает объем примерно в 2 раза, и реакция производится AFt (эттрингит) увеличивает объем примерно в 1,2 раза. Кроме того, на ранней стадии реакции поры заполняются кристаллами соли, которые повышают прочность бетона. При продолжающейся кристаллизации давление кристаллизации приведет к неравномерному расширению бетона, поскольку увеличивающееся образование гидратированных продуктов, таких как эттрингит и гипс, заполняет поры.Наконец, бетон трескается, когда давление кристаллизации превышает предел прочности бетона. Следовательно, прочность бетона в конечном итоге снижается из-за одновременного воздействия физической и химической коррозии, вызванной процессом солеобразования.

Влияние разной прочности бетона в агрессивных средах

Прочность бетона — еще один очень важный фактор, влияющий на коррозию бетона. На рисунке 8 показаны прочность и коррозионная стойкость бетона различной прочности в агрессивной среде.

Рис. 8

Влияние прочности бетона на коррозию.

Коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления сжатию был меньше 1 через 50 дней и 100 дней для бетона C20 на рис. 8а, а коэффициенты сопротивления сжатию других классов прочности бетона были больше 1 через 50 дней и 100 дней. Коэффициенты коррозионной стойкости бетона на изгиб от C20 до C40 были меньше 1 через 50 и 100 дней, за исключением бетона C50 на рис.8а. Правила коррозии для бетона различной прочности на рис. 8b такие же, как на рис. 8а. Коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления сжатию и коррозионно-стойкий коэффициент сопротивления изгибу были менее 1 через 50 дней и 100 дней для бетона C20 на рис. 8c. Коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были больше 1, когда бетон C30 подвергался коррозии в течение 50 дней, а коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были меньше 1, когда время коррозии достигло 100 дней.Коэффициент сопротивления коррозии сопротивления сжатию и коэффициент устойчивости к коррозии сопротивления изгибу были больше 1, когда время коррозии бетона C40 и C50 составляло 50 дней и 100 дней.

Образцы бетона C20, C30, C40, C50 испытали коррозию в сухом и влажном цикле в течение 50 дней отдельно, затем материалы для XRD-тестов были получены на 5 мм ниже поверхности этих образцов (рис. 9). Согласно анализу XRD, основными веществами в испытанных образцах бетона были C – S – H, AFt, Ca (OH) ₂ , CaCO ₃ и негидратированные частицы цемента.Кроме того, наблюдаются CaSO ₄ · ​​2H ₂ O и Mg (OH) ₂ . По мере снижения прочности бетона пиковые значения AFt, CaSO ₄ и Mg (OH) ₂ все увеличиваются. Согласно приведенному выше анализу, чем выше прочность бетона, тем выше его коррозионная стойкость. Из данных коэффициента прочностной коррозии видно, что антикоррозионные свойства бетона C40 и C50 были лучше, чем у бетона C20 и C30.Это говорит о том, что расчетная прочность бетона не должна быть ниже, чем у C40 в агрессивной среде.

Рис. 9

Рентгенограммы различной прочности бетона в коррозионном растворе.

Морозостойкость бетона при различных соотношениях воды и связующего

Морозостойкость — очень важный показатель прочности бетона. Путем тестирования относительных динамических модулей упругости, потери массы и индекса замерзания-оттаивания был получен закон влияния прочности бетона при различных соотношениях воды и связующего.Результаты анализа представлены на рис. 10, 11 и 12.

Рис. 10

Относительный динамический модуль упругости при циклах замораживания – оттаивания.

Рис. 11

Потеря массы при замораживании – оттаивании.

Рис. 12

Показатели промерзания – оттаивания бетона различной прочности.

Из рис. 10 видно, что разрушение происходит в бетоне C20 после завершения 25 циклов замораживания – оттаивания, а относительный динамический модуль упругости составил всего 19,06, что очень мало.Бетон C30, бетон C40 и бетон C50 выдерживают до 300 циклов замораживания-оттаивания. По мере увеличения количества циклов замораживания – оттаивания относительный динамический модуль упругости бетона уменьшается. Относительный динамический модуль упругости бетона C40 был в 1,19 раза выше, чем у бетона C30 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Относительный динамический модуль упругости бетона C50 был в 1,23 раза выше, чем у бетона C30 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Относительный динамический модуль упругости бетона C50 составлял всего 1.В 3 раза больше, чем у бетона C40 при 300 циклах замораживания-оттаивания. Чем выше прочность бетона, тем больше его относительный динамический модуль упругости.

Рисунок 11 показывает, что потеря массы из-за разной прочности бетона была очень небольшой при циклах замораживания-оттаивания. Диапазон потери массы составлял от 0,1 до — 0,21, и правило изменения не было очевидным. Оценка сопротивления бетона замерзанию по потере массы не была очевидной по сравнению с относительным динамическим модулем упругости. Таким образом, относительный динамический модуль упругости рекомендуется для оценки морозостойкости бетона.

Видно, что при анализе класса прочности бетона и индекса морозостойкости на рис. 12 индекс промерзания-оттаивания составил всего 1,59%, а повреждение произошло после 25 циклов замораживания-оттаивания бетона С20. Показатели морозостойкости бетона C40 и бетона C50 были в 1,19 раза и 1,23 раза выше, чем у бетона C30 соответственно. Чем выше прочность бетона, тем выше индекс промерзания и оттаивания и лучше морозостойкость. Повышение прочности бетона — эффективный метод повышения морозостойкости бетона.Однако, когда бетон был в определенной степени улучшен, улучшение морозостойкости не было очевидным. Например, индекс сопротивления замораживанию-оттаиванию у бетона C40 составил 93,07, а у бетона C50 — 96,29. Показатели морозостойкости были очень близки. Поэтому рекомендуется выбирать подходящую марку прочности бетона, отвечающую требованиям морозостойкости и долговечности бетона.

Противопроницаемость бетона при различных соотношениях воды и связующего

Непроницаемость бетона — важный показатель, отражающий устойчивость бетона к проникновению внешних материалов.Электрический поток — это ток, проходящий через бетонный образец, который используется для оценки прочности антипроницаемости.

Рисунок 13 показывает, что электрические потоки бетона C30, бетона C40 и бетона C50 были в 0,89 раза, 0,67 раза и 0,53 раза больше, чем в бетоне C20, соответственно. Электрический поток уменьшался по мере увеличения прочности бетона. Чем выше прочность бетона, тем лучше его водонепроницаемость.

Рис. 13

Электрический поток разной прочности бетона.

Морозостойкость высокопрочного бетона

Название: Морозостойкость высокопрочного бетона

Автор (ы): Тор Арне Хаммер и Эрик Дж. Селлевоид

Публикация: Доклад симпозиума

Объем: 121

Выпуск:

Появляется на страницах: 457-488

Ключевые слова: воздухововлечение; лечение; морозостойкость; сила; высокопрочные бетоны; микрокремнезем; тесты; Исследования материалов

Дата: 01.11.1990

Реферат:
Для исследования морозостойкости высокопрочного бетона с воздухововлекающими добавками и без них использовались два метода испытаний: метод объемного разрушения (ASTM C 666) и метод образования солей (шведский стандарт SS137244), аналогичный ASTM C 672.Кроме того, низкотемпературная калориметрия использовалась для измерения образования льда в бетоне после обработки сушки / повторного насыщения. Для бетонов с содержанием микрокремнезема 0 и 10 процентов и соотношением воды и связующего вещества от 0,40 до 0,25 результаты калориметрии показали лишь очень незначительное образование льда при температуре до 20 ° C. Используемый цемент был высокопрочного типа (норвежский P30 4A). Этот результат контрастирует с более ранним результатом калориметра с обычным портландцементом и указывает на то, что цемент P30 4A создает более мелкодисперсную капиллярную структуру пор.Испытания на образование солей показали, что высокопрочный бетон с отношением воды к связующему менее примерно 0,37 демонстрирует приемлемую стойкость к образованию солей даже без вовлечения воздуха. Результаты испытаний ASTM C 666 показали относительно серьезное повреждение бетона с отношением воды к вяжущему до 0,28. Бетон с воздухововлекающими добавками не тестировался по ASTM C 666. Этот результат явно противоречит результатам калориметрии и предполагает, что повреждение может быть связано не с образованием льда, а с эффектами термической усталости, вызванными слишком большими различиями между тепловым расширением. коэффициенты заполнителей и связующих.

Защита от замерзания бетонных оснований на грунте — вертикальная волна

Защита бетонных оснований от замерзания — объяснение

Раздел 1809.5 Строительного кодекса Флориды (2020) и Международный строительный кодекс 2015 и 2018 годов описывает требования к проектированию фундаментов мелкого заложения в регионах, где почва подвержена сезонному промерзанию грунта. Кодекс требует, чтобы опоры были защищены от мороза, чтобы предотвратить явление, известное как вспучивание.Морозное пучение возникает, когда вода проникает в грунт и впоследствии замерзает. Когда вода, присутствующая в верхнем слое почвы, замерзает, замерзшие слои льда расширяются и движутся к более высокой температуре на поверхности, вытесняя почву. Когда лед тает, опора возвращается в исходное положение, но не совсем точно. По прошествии многих лет этого цикла замораживания / оттаивания вышеуказанная конструкция искажается, что увеличивает вероятность выхода из строя. В некоторых случаях морозное пучение может полностью вывести опору из земли.

Первый метод защиты от замерзания, указанный в кодексе, — это удлинение основания ниже линии замерзания, также известной как фронт замерзания или плоскость замерзания.

Пример морозной глубины по всей территории США. Пожалуйста, проконсультируйтесь с вашим местным инженером для получения обновленных и точных значений, это только для иллюстративных целей.

Эта глубина варьируется и определяется в зависимости от муниципалитета, в котором расположен проект. В некоторых северных частях Соединенных Штатов линия промерзания может простираться от 5 дюймов до 6 футов ниже уровня земли (см. Карту средней глубины промерзания).Второй метод защиты от замерзания — строительство фундамента в соответствии с ASCE 32. Стандарт проектирования определяет конструкцию фундамента для защиты от воздействия мороза путем установки изоляционного слоя и не подверженного замерзанию слоя, ограничивающего тепловой поток. Третий способ защиты от замерзания — возведение на твердую скалу. Другой метод заключается в замене мелкозернистого грунта зернистым грунтом, который не подвергается вспучиванию там, где позволяют условия участка.

Отдельно стоящие здания освобождаются от требований по защите от замерзания, если конструкция соответствует всем следующим условиям: Категория риска I, площадь 600 квадратных футов или менее для легких каркасных конструкций или площадь 400 квадратных футов или менее для других легких каркасов. конструкция и высота карниза не более 10 футов.

Для получения дополнительной информации см. https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavements/ltpp/08057/07.cfm (источник фото)

См. Также http://www.hammerpedia.com/frost-line-map/

СВЯЗАННАЯ АРТИКУЛ: ОБЪЯСНЕНИЕ ВИДОВ ФУНКЦИЙ AT-КЛАССА

Эта статья написана Engineering Express Designer Зак Рубин, PE Январь 2017 г., отредактировано 3/2021

Экспериментальное исследование циклов замораживания и оттаивания бетона с компенсацией усадки с двойными расширяющими добавками

3.1. Анализ морозостойкости бетона

Каждый образец бетона был подвергнут 150 циклам замораживания и оттаивания, при этом результаты анализа выявили тенденции развития, которые различались процентным соотношением UEA и MEA. Результаты RDME и MLR в течение циклов замораживания и оттаивания показаны в и, соответственно. Видно, что в ходе цикла результаты RDME для различных типов бетона снизились (), в то время как MLR увеличились (). Исходя из этого, RDME соответствующих бетонов сначала медленно снижаются, затем быстро снижаются и, наконец, немного изменяются.При этом изменение MLR также проходит три стадии, характеризующиеся медленным увеличением, быстрым увеличением и медленным развитием. Более того, из этого рисунка после 50 циклов RDME UM ₁₀ был выше, чем у других образцов, а MLR был ниже, что показывает, что производительность была лучше. Однако с развитием циклов замораживания и оттаивания RDME UM ₁₀ быстро снижается со скоростью 16,2%. После 75 циклов скорость изменения RDME для UM ₁₁ , UM ₄₁ и UM ₂₁ составила 8.3%, 10,9% и 7,4% соответственно. Показано, что за исключением ПК-контроля, изменение RDME для всех образцов было высоким между 50 и 75 циклами. Но после 75 циклов, по мере развития циклов, изменение RDME медленно уменьшалось. Изменение MLR было таким же, как и RDME. Следовательно, основываясь на этих моделях RDME и MLR, процесс циклического замораживания и оттаивания можно разделить на три стадии: (1) стадия медленного повреждения во время циклов 0–50; (2) стадия быстрого повреждения из циклов 50–75; и (3) стабильная стадия после циклов 75.Затем образцы RDME и MLR для соответствующих бетонов на каждом этапе были проанализированы отдельно.

Изменение относительного динамического модуля упругости (RDME) соответствующих бетонов с увеличением количества циклов замораживания и оттаивания.

Изменение скорости потери массы (MLR) соответствующих бетонов с увеличением количества циклов замораживания и оттаивания.

3.1.1. Стадия медленного повреждения

На этом этапе RDME бетонов с компенсацией усадки немного снизились, в то время как MLR немного изменились.Из этого видно, что RDME бетонов с расширяющими добавками составляли более 85% на стадии медленного повреждения и уменьшались в среднем на 9,51%, в то время как RDME для контроля PC составлял менее 80%. Как показано на фиг.3, у контрольного ПК был МДК 2,08%, в то время как МНУ для бетонов с компенсацией усадки были меньше 1%, со средней скоростью потери массы 0,97%, что указывает на лучшую морозостойкость, чем у контрольного ПК. Улучшение морозостойкости в результате присутствия расширителя можно объяснить следующим образом.В предыдущих исследованиях было показано, что быстрое развитие реакции гидратации UEA в бетоне с компенсацией усадки по существу завершается в течение 7 дней после старения; Напротив, гидратация МЭБ происходит очень медленно в раннем возрасте, и только 57% МЭБ образуют кристаллы Mg (OH) ₂ в течение первых 180 дней гидратации [28]. Таким образом, во время ранних циклов замораживания и оттаивания UEA, использованный в этом эксперименте, играл ведущую роль в повышении морозостойкости бетона.Гидратация UEA компенсировала усадку бетона при высыхании в раннем возрасте, чтобы уменьшить образование трещин. С другой стороны, кристаллы эттрингита (C ₃ A · 3CaSO ₄ · ​​32H ₂ O), образовавшиеся в результате гидратации UEA, заполнили внутренние поры для улучшения плотности бетона. Следовательно, когда вода в порах подвергалась циклам замерзания и оттаивания, в бетоне происходили небольшие объемные изменения из-за расширения расширяющих агентов, что приводило к улучшенной морозостойкости в бетоне с компенсацией усадки по сравнению с контролем ПК.

Как показано на и, после 50 циклов значения RDME для соответствующих бетонов были в порядке от самого высокого до самого низкого: UM ₁₀ > UM ₄₁ > UM ₂₁ > UM ₁₁ > PC, в то время как MLR были в порядке от самого высокого до самого низкого: PC> UM ₁₁ > UM ₂₁ > UM ₄₁ > UM ₁₀ . Эти результаты можно объяснить рядом факторов. Было показано, что морозостойкость значительно улучшается при массовой доле UEA около 10% и что в этом диапазоне морозостойкость положительно коррелирует с массовой долей UEA [29].Кристаллы эттрингита, образующиеся в результате гидратации UEA, заполняют поры и укрепляют бетон на этой стадии и портят бетон после превышения давления растяжения. В данном исследовании массовая доля УЭА в UM ₁₀ составляла 10%, при этом большая часть пор была заполнена кристаллами эттрингита, полученными в результате реакции гидратации УЭА. Таким образом, морозостойкость UM10 с массовой долей UEA 10% была лучшей, с самым высоким RDME 91,51% и самым низким MLR 0,24%. Причем массовые доли УЭА в образцах УМ ₄₁ , УМ _21, и УМ ₁₁ составили 8, 6.6 и 5%, соответственно, и RDME этого бетона составляли 91,51, 90,30 и 87,07%, а MLR составляли 0,83, 1,14 и 1,40% соответственно. RDME этих образцов бетона были все выше, чем RDME контроля ПК, что указывает на то, что морозостойкость лучше, чем контроль ПК. То есть, поскольку массовые доли УЭА в этих бетонах, морозостойкость бетона была улучшена в разной степени.

3.1.2. Стадия быстрого повреждения

По мере продолжения циклов замораживания и оттаивания RDME бетонов быстро снижались со средней скоростью 13.65%. Из этого видно, что MLR для контроля PC увеличился до 4% на стадии быстрого повреждения, в то время как MLR для бетонов с расширяющим агентом составлял около 3,5% со скоростью увеличения 2,04%. Это уменьшение RDME и увеличение MLR можно отнести к тому факту, что большая часть гидратации UEA была завершена, а оставшаяся UEA имела медленную реактивность, в то время как скорость гидратации MEA также была медленной. Объем Mg (OH) ₂ , образующийся при гидратации MEA, также был небольшим и имел медленную скорость роста.В результате плотность бетона снизилась в течение периода быстрого разрушения, а структура пор не была эффективно улучшена, что привело к быстрому снижению RDME после 75 циклов замораживания и оттаивания. Более того, многие микротрещины в бетоне уже образовались во время циклов замерзания и оттаивания предыдущего возраста. По мере продолжения циклов микротрещины соединялись и расширялись, образуя более крупные трещины. После многих циклов раствор и гравий на краях трещин постепенно отвалились, что привело к быстрому увеличению MLR.

Из этого видно, что RDME UM ₁₀ изменился наиболее значительно и уменьшился быстрее всего, со средней скоростью снижения 20,02%. После 75 циклов RDME соответствующих бетонов были в порядке от самого высокого до самого низкого: UM ₂₁ > UM ₄₁ > UM ₁₁ > UM ₁₀ > PC, в то время как MLR были в порядке от самого высокого до самого низкого, PC> UM ₁₀ > UM ₁₁ > UM ₄₁ > UM ₂₁ .Эти результаты можно объяснить тем фактом, что к этому времени реакция гидратации UEA в бетоне практически завершилась, но отсутствовали другие продукты гидратации для постоянного улучшения структуры пор бетона. В результате конструкции не были эффективно улучшены, а плотность бетона осталась низкой. По мере увеличения количества Mg (OH) ₂ , производимого гидратацией МЭА, также увеличивалась плотность бетона МЭА, что приводило к повышенной морозостойкости по сравнению с контролем ПК и аналогом UM ₁₀ .Было высказано предположение, что морозостойкость бетона наилучшая при массовой доле МЭБ около 3% и что чрезмерная дозировка МЭБ отрицательно влияет на морозостойкость [13]. Это соответствует результатам, полученным в этом исследовании, в котором RDME UM ₂₁ был самым высоким среди бетонов, в то время как его MLR был самым низким.

3.1.3. Стабильная стадия

По мере того, как количество циклов замораживания и оттаивания превышало 75, RDME бетонов медленно снижались со средней скоростью 3.84%, в то время как MLR увеличивались медленно, в среднем всего на 1,13%. После 150 циклов RDME контроля ПК был ниже 60%, а MLR был больше 5%. Согласно относительным стандартам, бетон теряет свою применимость, когда его RDME ниже 60% или MLR выше 5%, что указывает на то, что управление ПК стало бесполезным к возрасту стабильного возраста. Из видно, что RDME стабильного возраста для UM ₂₁ , UM ₄₁ и UM ₁₀ составляли 78, 75 и 71%, соответственно, в то время как RDME для UM ₁₀ составлял 68%.Как показано на фиг., MLR бетонов с компаунд-расширяющими добавками все были ниже 5%, что указывает на то, что морозостойкость бетонов, смешанных с компаунд-расширяющими добавками, была выше, чем у бетона с одним расширительным агентом.

После 150 циклов RDME соответствующих бетонов были в порядке от самого высокого до самого низкого: UM ₂₁ > UM ₄₁ > UM ₁₁ > UM ₁₀ > PC, в то время как MLR были в порядок от высшего к низшему, PC> UM ₁₀ > UM ₁₁ > UM ₄₁ > UM ₂₁ .Эти результаты подтверждают, что морозостойкость бетонов с UEA и MEA была выше, чем у бетона без расширяющего агента. Поскольку циклы замораживания и оттаивания продолжались после 100, реакция гидратации UEA завершалась, в то время как гидратация MEA продолжалась. Mg (OH) ₂ , образующийся в процессе гидратации MEA, продолжал заполнять внутренние поры бетонов, эффективно уменьшая пористость и улучшая структуру пор, что, в свою очередь, увеличивало морозостойкость бетонов.Мо и др. обнаружили, что морозостойкость бетона оптимизирована при массовой доле МЭБ около 3%, и эти чрезмерные дозировки МЭБ могут отрицательно повлиять на морозостойкость [30]. Массовая доля МЭБ в образце УМ ₂₁ составила 3,3%. Большая часть пор в бетоне UM ₂₁ была заполнена частицами Mg (OH) ₂ , образовавшимися в результате гидратации МЭА, что привело к высокой степени компактности. В результате RDME UM ₂₁ оказался наивысшим среди бетонов, а его морозостойкость — наилучшей.Массовая доля МЭБ в УМ ₄₁ составила 2,5%, что соответствует морозостойкости хуже, чем у УМ ₂₁ , но лучше, чем у других, хотя все образцы, расширяющие компаунд, имели в той или иной степени повышенную морозостойкость. . Массовая доля MEA в образце UM ₁₁ составила 5%, что намного выше оптимума в 3%, установленного в [30]. Это превышение содержания MEA отрицательно сказалось на характеристиках UM _11, и привело к образованию многочисленных трещин во внутренней структуре бетона, что потенциально может объяснить низкий RDME UM ₁₁ относительно УМ ₂₁ и УМ ₄₁ .Также важно отметить, что, хотя UEA был наиболее эффективным для улучшения морозостойкости в более ранние периоды, повышение морозостойкости по сравнению с контролем PC сохранялось на поздних стадиях в результате уменьшения пористости, вызванного эффектом заполнения. гидратов эттрингита.

Анализ соответствующих бетонов показывает, что после 50 циклов значения RDME и MLR смеси 1: 0 UEA: MEA были высокими и низкими, соответственно, что указывает на превосходный эффект компенсации морозостойкости в период медленного повреждения. .Однако в долгосрочной перспективе этот эффект уменьшался по мере увеличения количества циклов замораживания и оттаивания, что препятствовало дальнейшему улучшению морозостойкости. Напротив, смесь 2: 1 UEA: MEA характеризовалась умеренной морозостойкостью в период медленного повреждения, которая эффективно улучшалась после 75 циклов, с повышенными значениями RDME и пониженными значениями MLR. Было обнаружено, что добавление соответствующего UEA может компенсировать усадку и улучшить морозостойкость бетона в раннем возрасте, но этот эффект снизился в долгосрочной перспективе; Напротив, морозостойкость бетонов с добавкой двойных расширяющихся ресурсов была лучше в долгосрочной перспективе.Эти результаты показывают, что добавление UEA и MEA в соответствующих пропорциях может эффективно улучшить морозостойкость бетона.

3.2. СЭМ-анализы различных бетонов

СЭМ-анализы были проведены на предварительно нагруженных образцах призмы из бетона с трещинами с различным составом. Для оценки были выбраны три массовые доли расширяющих агентов — UM ₁₀ , UM ₂₁ и контроль PC — для представления бетонов с составными расширяющими агентами, одиночными расширяющими агентами и без расширяющих агентов, соответственно.показывает микроскопическое изображение образцов раннего возраста (после 50 циклов замораживания и оттаивания). Большое количество C – S – H наблюдается в контрольной микроструктуре ПК в результате гидратации цемента (а). Микротрещины также наблюдаются в контрольной структуре ПК, что указывает на то, что на нее повлияло замораживание и оттаивание. Напротив, в микроструктуре UM ₁₀ (b) нет явных трещин, в которых, помимо C – S – H, образующегося при гидратации цемента, присутствует повышенное присутствие игольчатых кристаллов эттрингита, образовавшихся при гидратации UEA. .Большинство пор в UM ₁₀ заполнено кристаллами эттрингита и C – S – H, которые эффективно уменьшают пористость и увеличивают плотность бетона. С макроэкономической точки зрения этот результат подтверждает высокую морозостойкость UM ₁₀ в раннем возрасте. Микроструктура UM ₂₁ (c) также содержит короткие игольчатые кристаллы эттрингита, полученные в результате гидратации UEA. Основное различие между UM ₁₀ и UM ₂₁ с точки зрения микроструктуры заключается в содержании кристаллов эттрингита; По сравнению с UM ₁₀ , пористая внутренняя часть UM ₂₁ позволяет замерзать большое количество воды, что потенциально может привести к более выраженной силе пучения при морозе в результате замерзания воды.Это свидетельствует о том, что повышения морозостойкости в раннем возрасте можно добиться, изменив массовую долю УЭА.

Микроструктуры различных бетонов после 50 циклов замораживания и оттаивания: ( a ) PC, ( b ) UM ₁₀ и ( c ) UM ₂₁ .

показывает микроскопические изображения образцов в средней фазе цикла замораживания и оттаивания (после 75 циклов). По мере прохождения циклов замораживания и оттаивания цемент в контроле PC продолжает подвергаться реакции гидратации, образуя большое количество листовых вяжущих материалов C – S – H (а).После 75 циклов замораживания и оттаивания микротрещины в контроле ПК постепенно расширились и образовалось все большее количество трещин (а). В порах бетона и прилегающих областях UM ₁₀ есть множество кристаллов эттрингита игольчатых стержней и пластинчатых пластин, большинство из которых крупнее, чем в предыдущую эпоху (б). Микротрещины образовались и в микроструктуре UM ₁₀ . В микроструктуре UM ₂₁ кристаллы эттрингита выросли постепенно, небольшое количество частиц Mg (OH) ₂ отложилось в порах бетона в результате гидратации МЭБ, и явных трещин нет.Эти особенности помогают объяснить, почему морозостойкость бетона, смешанного с добавкой двойного расширения, выше, чем у аналога UM ₁₀ и контроля ПК.

Микроструктуры различных бетонов после 75 циклов замораживания и оттаивания: ( a ) OC; ( б ) УМ ₁₀ ; и ( c ) UM ₂₁ .

показывает микроскопические изображения более поздних стадий замораживания и оттаивания (после 125 циклов). По мере продолжения циклов замораживания и оттаивания количество и размер трещин в контроле ПК увеличиваются (а).В UM ₁₀ также наблюдается рост количества микротрещин, которые постепенно расширяются и накапливаются в более крупные кластеры (б). По мере увеличения количества циклов замораживания и оттаивания продолжается гидратация МЭА, и образуется большое количество отложенного образования Mg (OH) ₂ . Большое количество Mg (OH) ₂ и кристаллизация эттрингита также наблюдается в порах UM ₂₁ (c), что эффективно улучшает структуру пор и плотность бетона.Однако UM ₂₁ имеет меньше трещин, чем другие образцы, что позволяет предположить, что образование отложений продукта гидратации MEA с цементирующими характеристиками могло бы быть решением для компенсации слабых мест, вызванных быстрой гидратацией UEA на ранних стадиях и, поскольку В результате повышается морозостойкость бетона.

Микроструктуры различных бетонов после 125 циклов замораживания-оттаивания: ( а ) ПК; ( б ) УМ ₁₀ ; и ( c ) UM ₂₁ .

В заключение следует отметить, что микроморфология бетонов с различными расширяющими добавками значительно различалась в течение повторяющихся циклов замораживания и оттаивания. Размер и количество трещин в ПК-контроле увеличились, что привело к потере эксплуатационных свойств бетона. На ранней стадии UM ₁₀ гидратация UEA привела к образованию многочисленных кристаллов эттрингита, которые заполняли внутренние поры и повышали морозостойкость. После 125 циклов кристаллы эттрингита, полученные путем гидратации UEA, агрегировались в большие кластеры, и в бетоне образовывались микротрещины.В UM ₂₁ мелкие игольчатые кристаллы эттрингита, полученные путем гидратации UEA, заполнили некоторые поры на ранних стадиях, что привело к неоптимальной морозостойкости. По мере увеличения количества циклов реакционная способность МЭБ замедлялась, и количество частиц Mg (OH) ₂ , образующихся в результате гидратации МЭБ, увеличивалось только постепенно. После 125 циклов большое количество Mg (OH) ₂ с замедленным образованием заполнило поры и трещины в бетоне, улучшив его компактность. В результате UM ₂₁ имел наименьшее количество наблюдаемых микротрещин, что указывает на улучшенную морозостойкость с точки зрения макроса.

3.3. Сравнение с другими методами

Расширяющий агент использовался для улучшения характеристик бетона во многих исследованиях. Расширяющая добавка на основе сульфоалюмината кальция (0%, 2,5%, 5,0% и 7,5% по массе связующего) была добавлена ​​для компенсации усадки раствора из активированного щелочами материала (AAM) в [20]. Результаты показывают, что расширяющая добавка на основе сульфоалюмината кальция оказывала превосходный компенсирующий эффект на усадку при высыхании строительного раствора ААМ, но эффект компенсации усадки был низким, когда модуль упругости был высоким, и, таким образом, усадочное напряжение не могло быть уменьшено из-за долгосрочная перспектива.Хотя Мохамед и др. оценили способность к самовосстановлению инженерного цементного композита (ECC), полученного с использованием 5% расширительного агента MgO [31]. Результаты показывают, что более высокая способность к самовосстановлению системы ECC-MgO объясняется образованием заживляющих соединений в стенках трещин из-за отсроченной гидратации MEA, но улучшение способности к самовосстановлению в раннем возрасте не было хорошим.

Результаты вышеуказанных исследований согласуются с исследованиями, приведенными в этой статье. Расширительные агенты на основе CSA могут компенсировать только раннюю усадку бетона, но мало влияют на компенсацию на более поздних стадиях, в то время как MEA характеризуется замедленным расширением, что хорошо влияет на компенсацию усадки на более поздних стадиях массивного бетона.Однако характеристики бетона были улучшены только на этапе их исследований. В нашем исследовании был разработан бетон с двумя различными пропорциями смеси: UEA и MEA. В результате характеристики бетона улучшались на разных этапах.

Ожидается, что методики, предложенные в этой статье, улучшат характеристики бетона. Однако есть еще много возможностей для дальнейшего улучшения. Основным ограничивающим фактором является определение микроизображения и идентификация продуктов, наблюдаемых с помощью SEM, из-за несовершенного инструмента и технологии.Кроме того, необходимо рассмотреть предложения UEA и MEA о большем количестве смесей для более точного определения оптимальной пропорции смеси.

Морозостойкость бетона разной прочности и минеральных добавок

Современное гражданское и строительное проектирование

mcse > Volume 2, Number 1, January 2018

Морозостойкость бетона с разными марками прочности и минеральными добавками
Скачать PDF (581.2 КБ) ПП. 1-9, паб. Дата: 25 декабря 2017 г. DOI: 10.22606 / mcse.2018.21001

Автор (ы)
Кефенг Тан, Джон М. Николс
Принадлежность (а)
Отделение факультета материаловедения Юго-Западного университета науки и технологий, город Мяньян, провинция Сычуань, КНР,
Департамент строительных наук, архитектурный колледж, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас, 77840, США
Реферат

В этом исследовании изучалось влияние соотношения воды и цемента и минеральных добавок на морозостойкость бетона.Используемый метод испытаний основан на стандарте ASTM C666. Стандартный метод испытаний на устойчивость бетона к быстрому замерзанию и оттаиванию. Десять дизайнов миксов были использованы для экспериментальной проверки. Результаты испытаний показывают, что морозостойкость бетона увеличивается при уменьшении отношения воды к цементу. Фактически, для низкого водоцементного отношения или высокого бетон, морозостойкость отличная даже без добавления воздухововлекающих добавок. Для бетон со средним или высоким отношением воды к цементу, однако, включение воздухововлекающего агента необходимо для повышения их морозостойкости.Введение микрокремнезема улучшает морозостойкость. бетона, а добавление золы-уноса в бетон ухудшает его морозостойкость. Цель Исследование должно определить, долговечен ли бетон с нулевым содержанием воздуха для циклов замораживания и оттаивания.

Ключевые слова
Конкретный; морозостойкость; соотношение в / ц; минеральная примесь; воздухововлекающий агент.
Список литературы

• [1] M.D. Cohen, Y. Zhou и W.L. Дольч, Безвоздушный высокопрочный бетон — морозостойкий.ACI Материалы журнала, 1992. 89 (4): с. 406-415.
• [2] Р.Д. Хутон, Влияние замещения кремнезема в цементе на физические свойства и устойчивость к сульфату. Атака, замораживание и оттаивание, щелочно-кремнеземная реактивность. Материалы журнала, 1994. 90 (2).
• [3] E.D. Лессард, М. Баальбаки и П.С. Aitcin, Составление смеси из высокопрочного бетона с воздухововлекающими добавками, Бетон В тяжелых условиях: окружающая среда и нагрузка. 1995: Чепмен и Холл.
• [4] Ю.Ли, Б.В. Ланган, М.А.Уорд, Замораживание и оттаивание: сравнение безвоздушного и воздухововлекающего Бетон с прослойкой высокопрочного. Специальная публикация ACI, 1994. 149.
• [5] Дж. Марчанд и др., Морозостойкость высокоэффективного бетона: в бетоне при сильных нагрузках: Окружающая среда и загрузка. 1995, Чепмен и Холл. Том 1 (1995) стр. 273-288.
• [6] М. Пиджен и др., Испытания на замораживание и оттаивание высокопрочных бетонов. Исследование цемента и бетона, 1991.21 (5): с. 844-852.
• [7] ASTM International, C 666 Стандартный метод испытаний на устойчивость бетона к быстрому замерзанию и оттаиванию. 2015, ASTM International.
• [8] Г. Фагерлунд, Морозостойкость высокоэффективного бетона — некоторые теоретические соображения, in Durability of Высокоэффективный бетон, Труды международного семинара RILEM, Х. Зоммер, редактор. 1994, РИЛЕМ: Австрия. п. 112-140.
• [9] П. Зия и М. Р. Хансен, Долговечность высокоэффективного бетона, на конференции Pacific Rim TransTech. Ход работы.1993, Американское общество гражданского строительства, стр. 398-404.
• [10] Х. Ю, Х. Ма и К. Ян, Уравнение для определения усталостного повреждения бетона при замерзании-оттаивании и модель для прогнозирование срока службы. Строительство и строительные материалы, 2017. 137: с. 104-116.
• [11] T.C. Пауэрс, рабочая гипотеза для дальнейших исследований морозостойкости бетона. Журнал американского Бетонный институт, 1945. 16 (4): с. 245-272.
• [12] Д. Крайчинович, Механика повреждений.1996, Нью-Йорк: Эльзевир.
• [13] I.O. Бейкер, Трактат о строительстве каменной кладки. Бейкер, 1914 изд. 1914, Нью-Йорк: Wiley. xiv +745.
• [14] Министерство жилищного строительства и городского и сельского развития, GB / T 50082-2009 Стандарт для методов испытаний долгосрочных работоспособность и долговечность обычного бетона. 2009 г., Китайская академия строительных исследований: Пекин.
• [15] Р.А. Фишер, План экспериментов. 1971, Лондон: Macmillan.

Оптимизация пропорций смеси морозостойких конструкций бетона на основе языка MATLAB

[1] GB50010-2010, Проектирование бетонных конструкций [S].на китайском.

[2] Дацзюнь Дин, Юншэн Цзян, Введение в гражданское строительство [M]. China Building Industry Press, (2003).

[3] Синь Цай, Оптимальное проектирование инженерных сооружений [М]. China Water conservancy and Hydropower Press, (2003).

[4] Чжуоран Се, Сунфан Се, Прогресс оптимизации проектирования бетонной смеси [J].Журнал Сельскохозяйственного университета Внутренней Монголии, 2007 г., 28 （4） ： 234-237.

[5] Фагерлунд Г. Механические повреждения и усталостные эффекты, связанные с замораживанием-оттаиванием материалов [J].Setzer et al.

[6] Кауфманн Дж. П. Экспериментальная идентификация образования льда в небольших порах бетона [J]. Исследование цемента и бетона, 2004, 34 (8): 1421-1427.

DOI: 10.1016 / j.cemconres.2004.01.022

[7] Хайян Чжан, Экспериментальное исследование повреждений бетона от замерзания и оттаивания [J].Северо-западные водные ресурсы и водное хозяйство, 2001, 12 (1): 49-52.

[8] Rongxiang Li, Yuejun Li, Управление в реальном времени для многоцелевой оптимизации пропорции смеси бетона [J].Журнал гидравлики, 1996 (4): 34-39.

[9] Чжэнлинь Ван, Чун Гун, Цянь Хэ, магистр наук в области вычислений MATLAB [M].Издательство электронной промышленности, (2011).

ЗАЩИТА ОТ МОРОЗА — ЖИЛЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Итан Дэвис

Целью защиты от замерзания при проектировании фундамента является предотвращение повреждения конструкции от воздействия мороза (пучение и ослабление оттаивания) в чувствительных к морозам почвах.

Традиционные методы

В северной части США.S. Climate, строители и проектировщики смягчают воздействие морозного пучения, строя дома с опорами по периметру, которые простираются ниже местной предписанной глубины промерзания.

Другие методы строительства включают:

• сваи или кессоны, простирающиеся ниже линии сезонного промерзания;

  
  



• мат или усиленный фундамент из конструкционных плит, устойчивый к перепаду вертикальной качки;

  
  



• незамерзающие насыпи и дренаж; и регулируемые фундаментные опоры

  
  



• .

  
  

Местный строительный отдел обычно устанавливает необходимую глубину промерзания. Часто глубины очень консервативны в соответствии с глубиной промерзания, характерной для приложений, не относящихся к жилым фондам. Местная расчетная глубина промерзания может значительно отличаться от требуемой фактическим климатом, почвой и условиями применения. Одно исключение происходит на Аляске, где принято указывать разную глубину промерзания для «теплого», «холодного» и «внутреннего» фундамента.Для домов в районе Анкориджа, Аляска, фундамент по периметру обычно классифицируется как теплый с необходимой глубиной 4 или 5 футов. Внутренние опоры могут быть глубиной 8 дюймов. С другой стороны, может потребоваться, чтобы «холодные» фундаменты, включая внешние колонны, имели глубину до 10 футов. В 48 смежных штатах глубина опор колеблется от минимум 12 дюймов на юге до целых 6 футов в некоторых северных районах.

На основе индекса замерзания воздуха, таблица 4.8 представлена ​​минимальная «безопасная» глубина промерзания фундаментов жилых домов. На рисунке 4.12 показан индекс замерзания воздуха, климатический индекс, тесно связанный с глубиной промерзания грунта. Наиболее морозостойкие почвы — это илистые почвы или смеси, содержащие большую долю иловых частиц. Обычно грунты или насыпные материалы с мелкими частицами менее 6% (при измерении на сите № 200) считаются нечувствительными к заморозкам. Правильный водоотвод и дренаж фундамента также являются важными факторами, когда возникает опасность морозного пучения.Проектировщик должен понимать, что многие почвы могут быть нечувствительными к морозам в их естественном состоянии (например, песок, гравий или другие хорошо дренированные почвы, которые обычно имеют низкое содержание влаги). Однако для тех, кто подвержен заморозкам, последствия могут быть значительными и дорогостоящими, если не учтены должным образом при проектировании фундамента.

Неглубокие фундаменты с защитой от замерзания

Неглубокие фундаменты с защитой от замерзания (FPSF) представляют собой практическую альтернативу более глубоким фундаментам в холодных регионах, характеризующихся сезонным промерзанием грунта и возможностью образования морозного пучения.FPSF лучше всего подходят для монолитных домов на относительно ровных участках. Тем не менее, метод FPSF можно эффективно использовать в подвальных помещениях, утепляющих фундамент на спусковой стороне дома, что устраняет необходимость в ступенчатой ​​опоре.

FPSF конструируется с использованием стратегически размещенной вертикальной и горизонтальной изоляции для изоляции фундаментов вокруг здания, что позволяет использовать фундамент на глубине до 12 дюймов в очень холодном климате. Технология неглубокого фундамента с защитой от мороза распознает землю как источник тепла, отталкивающий мороз.Таким образом, поступление тепла в землю от зданий способствует созданию тепловой среды вокруг фундамента.

Толщина изоляции и горизонтальное расстояние, на которое изоляция должна идти от здания, в первую очередь зависят от климата. В менее суровом холодном климате горизонтальная изоляция не требуется. Другие факторы, такие как теплопроводность почвы, влажность почвы и внутренняя температура здания, также важны. Текущие руководящие принципы проектирования и строительства основаны на разумных условиях наихудшего случая.

После более чем 40 лет использования в скандинавских странах, FPSF теперь признаны предписывающими требованиями Международного кодекса жилья для одной и двух семей. Тем не менее, кодекс устанавливает ограничения на использование пенопласта ниже его класса в областях с заметно высокой вероятностью заражения термитами. В этих зонах необходимо включить в конструкцию термитные барьеры или другие детали, чтобы заблокировать скрытые проходы, ведущие из почвы в конструкцию между пенопластовой изоляцией и фундаментной стеной.Исключение из ограничения кода возникает, когда для конструктивных элементов дома указаны термостойкие материалы (например, бетон, сталь или обработанная консервантами древесина).

Полная процедура проектирования FPSFs подробно описана в разделе «Защищенные от замерзания фундаменты неглубокого заложения в жилищном строительстве». Первое издание этого руководства доступно в Министерстве жилищного строительства и городского развития США.