Морозостойкость — это свойство бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать агрессивное воздействие перепадов температур. Она также определяет количество циклов заморозки и оттаивания бетонного раствора, влияющее на прочностные характеристики материала.

Способность материала противостоять изменениям и перепадам температуры – это важнейшая характеристика бетона, которая должна быть учитана ещё на этапе проектных работ, тем более в районах и местности, где такие перепады значительны, или если конструкция применяется в условиях, где недопустимо малейшее замерзание состава.

Причины, влияющие на морозостойкость

Это свойство бетона обусловлено, прежде всего, структурой состава. Чем более порист бетон, тем структура доступнее для проникновения влаги. Данная влага, заполняя поры бетона и расширяясь при замерзании, является причиной разрушения материала изнутри. Таким образом, морозостойкость напрямую зависит от водопоглощения: чем ниже показатели последней, тем выше морозостойкость.

Классификация бетона по маркам морозостойкости

Марки бетона по морозостойкости при разделении обозначаются символом «F», а цифровое значение рядом находится в пределах от 50 до 1000 и обозначает количество циклов замерзания, которые способна выдержать смесь. В зависимости от цифры, составы бетона распределяются относительно данного свойства на группы, каждой группе соответствует диапазон значения и марок морозостойкости.

Основанием для разделения могут послужить и условия эксплуатации материала:

• низкая (менее F50) (наиболее редкие составы бетона, которые разрушаются даже при минимальных перепадах температур, практически не используемы)
• умеренная (F50- F150) (самая распространённая группа со стандартным показателем при средней прочности на сжатие)
• повышенная (F150-F300) (данная группа обеспечивает надёжные показатели прочности бетона в суровых условиях эксплуатации, он способен выдерживать нагрузку не одно десятилетие при переменчивых температурах)
• высокая (F300- F500) (весьма дорогие составы бетона, используемые в конструкциях с эксплуатацией в условиях переменного уровня воды)
• особо высокая (F500 и более) (смесь используется в исключительных случаях , обычно это высокие марки с использованием спецдобавок для обеспечения наивысших показателей прочности, сохраняемой десятилетиями)

Меры повышения морозостойкости

Выше мы обнаружили взаимосвязь морозостойкости бетона с его составом и с водопоглащаемостью. Данная информация позволит определить методы, которые повысят наш показатель, а значит, позволит уменьшить или свести к нулю риски разрушения материала и повысить его прочность.

Вот некоторые из них:

• использование материала с минимальным числом пор (чем меньше путей для проникновения воды, тем лучше)
• устранение пор уже после заливки материала путём уплотнения вибрированием
• применение специальных добавок в составе (самый эффективный и надёжный способ, позволяющий повысить морозостойкость ещё до работ и не затрачивать средства на другие операции)

Морозостойкость бетона важна не только в строительстве зданий, немалую роль она выполняет в дорожном строительстве и ремонте.

Применение высокомарочного бетона в данных случаях экономически не выгодно, поэтому результат достигается уплотнением (особенно верхних слоёв) и применением добавок в смеси.

Морозостойкость щебня F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300 и F400

Щебнем принято называть строительный сыпучий материал, произведенный дроблением натурального камня или твердых строительных отходов. Фракционность массы щебня составляет более пяти миллиметров. Одним из важнейших качеств этого строительного материала является его морозостойкость.

Морозостойкость характеризует способность материала выдерживать во влажной среде попеременное замерзание и оттаивание. В каждом кусочке щебня имеются микротрещины, в которые попадает вода. При замерзании объем воды увеличивается на 10 процентов. При этом увеличивается и давление льда на поверхность камня. Это приводит к постепенному разрушению его целостности. Именно по этой причине разрушаются дорожные покрытия и осыпается поверхность стеновых материалов из щебня.

Если с поверхности стеновых изделий, железобетонных опор, колонн или перемычек вода быстро стекает и лишь незначительное ее количества остается в микротрещинах, то на поверхности дорожных покрытий картина выглядит иначе. Все микротрещины оказываются полностью заполнены водой, которая в осенне-зимний период то замерзает, то оттаивает, тем самым разрушая структуру материала. Сопротивляемость этим нагрузкам у каждой партии щебня разная. Для того, чтобы спрогнозировать поведение материала при замораживании и оттаивании проводятся соответствующие испытания. Они позволяют определить морозостойкость конкретной партии щебня.

Анализ делается в лабораторных условиях. Для этого берется несколько образцов из одной партии щебня. Мелкая фракция щебня засыпается в лабораторный сосуд с размерами 5 х 5 х 5 сантиметров или же в цилиндрический с высотой и диаметром по 5 сантиметров. После этого сосуды со щебнем заполняют водой и морозят при температуре минус двадцать градусов Цельсия. После полного замерзания сосуд начинают нагревать при температуре плюс 20 градусов Цельсия и после полного оттаивания вновь замораживать. Такие циклы повторяются двести и более раз. Число циклов зависит от того, где именно будет использоваться щебень.

Высокой морозостойкостью обладает тот щебень, который полностью сохранил целостность поверхности камней после всех этих многочисленных циклов. Такой щебень имеет коэффициент морозостойкости равный единице. К сожалению, столь высокими свойствами обладают далеко не все горные породы. Однако у гранитного щебня коэффициент морозостойкости близок к единице.

Точный же коэффициент морозостойкости определяют как отношение первоначальной массы щебня к той, массе, которая имеется по факту после полного цикла испытаний.

Существует и другой метод для определения морозостойкости щебня. Его заливают не водой, а раствором сернокислого натрия. Этот раствор воздействует на структуру камня точно так же, как лед. Испытуемый щебень предварительно высушивают и только после этого помещают в лабораторный сосуд. Под воздействием сернокислого натрия образец оставляют на 20 часов. Затем щебень извлекается и сушится при естественных условиях в течение 4 часов. После чего его снова заливают на 4 часа сернокислым натрием. Такие циклы повторяют 5 раз. Только после этого делается анализ реального состояния щебня и вычисляется коэффициент морозостойкости. При этом щебень тщательно промывают водой и полностью высушивают. Лаборант определяет процентный показатель потери веса щебня.

Характеристики разных степеней морозостойкости щебня подробно описаны в ГОСТе 8267-93. При присвоении коэффициента морозостойкости обязательно указывается число циклов заморозка-оттайка, которые были проведены во время испытаний. Морозостойкость щебня принято обозначать латинской буквой F и числом, которое указывает на количество циклов. К примеру, щебень с морозостойкостью F150 способен сохранить все свои первоначальные свойства после 150 замораживаний и оттаиваний.

По российским стандартам производится щебень с морозостойкостью F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300 и F400.

Морозостойкость щебня важна не только для тех мест, где наблюдаются минусовые температуры, но также для тропических и даже экваториальных широт, где разница дневной и ночной температуры существенно велика. Колебание же температуры в немалой степени приводит к появлению микротрещин в структуре камня.

В России действуют строительные нормы, которые запрещают использование щебня с морозостойкостью ниже F300. Причем для северных регионов действует запрет на использование в строительстве щебня с морозостойкостью менее F400.

марка бетона по морозостойкости — Строительство и ремонт

Марка и класс бетона

Марка бетона по прочности — это показатель его прочности на сжатие, обозначается буквой «М» и числом от 50 до 1000. Число показывает максимально допустимую нагрузку, которую выдерживает бетон этой марки (в кгс/см 2 ). Марка определяет нормативную прочность бетона (в идеальных условиях).

Марка по водонепроницаемости показывает способность бетона не пропускать воду сквозь свои поры под давлением, обозначается буквой «W» и цифрами от 2 до 20. Цифры показывают максимальное давление воды, которое выдерживает бетон. Водонепроницаемость очень важна при строительстве бассейнов, резервуаров для хранения воды, подземных и подводных сооружений. Для обычных строений используется бетон с маркой водонепроницаемости W2 или W4/

Марка бетона по морозостойкости показывает сколько циклов замораживания и оттаивания, которое может выдержать бетон в состоянии насыщения влагой без значительной потери прочности (допустимое снижение прочности — 5%). Обозначается буквой «F» и цифрой от 50 до 300, цифра обозначает количество циклов замораживания и размораживания, в ходе которых прочность не понижается.

Класс бетона — это показатель, учитывающий допустимую погрешность качества бетонной смеси при условии, что не менее чем в 95 процентах случаев его прочность будет соответствовать нормативной. То есть класс бетона показывает его фактическую прочность.

Таблица соответствия марок и классов бетона

Соотношение класса и марки бетона приведены в таблице:

Марка по морозостойкости бетона

Морозостойкость – это важная характеристика бетона, которая показывает, сколько циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, потеряв не более 5% своей прочности. Марка морозостойкости обозначается буквой «F» и цифрой, которая показывает количество циклов: F50, F100, F200, F300, F400, F500, F1000.

Бетон – пористый материал, если в его поры попадает влага из окружающего грунта или воздуха, при отрицательных температурах она замерзает и увеличивается в объёме. Это приводит к разрушению бетона. Когда температура повышается выше 0 градусов, лёд оттаивает и цикл повторяется снова. При каждом последующем цикле разрушения в структуре бетона становятся всё более значительными, и с каждым новым циклом всё больше и больше влаги проникает к его поры, ускоряя разрушение. В конце концов влага начинает доходить до арматурного каркаса железобетонной конструкции и приводит к коррозии.

Чтобы избежать этих негативных последствий нужно либо повысить морозостойкость бетона, либо обеспечить его гидроизоляцию.

Повышение морозостойкости

Добиться повышения морозостойкости можно разными способами, вот главные из них:

• повышение прочности: чем выше марка бетона, тем выше морозостойкость;
• понижение водоцеметного соотношения;
• изменение характера пористости;
• изменение состава цемента.

Соответствие морозостойкости и марки бетона по прочности отражено в таблице:

Марки бетона по морозостойкости. F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Марки бетона по водонепроницаемости. W2, W4, W6, W8 и W12

Марки бетона по морозостойкости. F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Марки бетона по водонепроницаемости. W2, W4, W6, W8 и W12.

За марку бетона по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживают образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона, кроме того, без потери массы более 5%. Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.

Не следует думать, что эти марки определяют способность бетона отверждаться при отрицательных температурах. За эту способность отвечают противоморозные присадки, или добавки (доступны у всех поставщиков бетона в РФ, а не в Испании или Алжире, конечно).

Морозостойкость, в основном определяется разностью линейных коэффициентов теплового ращирения раствора и наполнителей (не используйте слишком крупный наполнитель) и размером внутренних пор (капилляров) . Морозостойкость, это важный показатель качества бетона, определяется как составом бетонной смеси, так и качеством укладки.

Марки бетона по водонепроницаемости

Бетон делят на марки W2, W4, W6, W8 и W12, причем марка обозначает давление воды (кгс/см 2 ), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду в условиях стандартного испытания. То есть: бетон W4 толщиной 15 см теоретически должен не пропускать воду, когда на него давит водяной столб 40 метров (4 бар). Но следует иметь в виду, что прочности конструкции на этот трюк может и не хватить (и — скорее всего — не хватит, в данном случае).

Определение морозостойкости бетона

Климат в нашем регионе характеризуется длинной зимой, пониженными температурными показателями, осадками и сильно промерзающим грунтовым слоем. Те материалы, которые используют в ремонтно-строительной сфере, имеют нестандартные характеристики, среди которых — морозостойкость. Морозостойкость бетона – качество, которое определяется умением выдерживать агрессивные погодные условия (перепады температуры), замерзание и оттаивание смеси бетона, что влияет на такое свойство, как прочность. Морозостойкость бетона помечают буквой F, как показатель того, что бетон выдержит даже максимальные температуры.

Преимущество в таком бетоне состоит в том, что он не изменяется в своей форме со временем, не крошится, подстраивается под любые погодные условия, переносит зоны с повышенной влажностью.

Маркировка морозостойкости

Такое определение, как марка является главным показателем. Каждой марке отведены определенные цифры. По ГОСТу обозначают специальные марки бетона: f50, f100, f150, f200, f300. Их объединяют в группы, зависящие от уровня эксплуатации:

1. Низкий класс морозоустойчивости – меньше f50. Редко используемый тип раствора. При воздействии окружающей среды на бетон, он начнет трескаться, рассыпаться. То есть, закрыты широкие возможности.
2. Умеренный – от f50 до f100. Эти виды используются часто в строительной сфере, потому что это средний стандартный показатель. Если будут постоянные колебания температуры, будет обеспечено многолетнее использование такого бетона, без его разрушения.
3. Морозоустойчивость повышенного уровня – f150, f200. Выдерживает даже сильные перепады температур, может долго обладать своими характеристиками эксплуатации, которые не будут меняться.
4. Высокий – от f300 до f500. Применим для особых случаев. К примеру, места, где время от времени изменяется уровень воды, нужно обеспечить устойчивость к различным переменам. Стоит дорого.
5. Морозостойкость бетона очень высокого уровня – выше f500. Из-за очень высокого уровня морозостойкости применяется в индивидуальных случаях, когда строят на долгие века. Тут в составе применяют бетоны самых высоких марок, в которые вмешивают специальные добавки.

Когда на заводе сделали образец бетона, его погружают в водную среду либо специальный раствор. Держат там до полного поглощения воды, затем производят заморозку до температуры -18 градусов. Время от времени делают замеры, определяющие, насколько материал потерял прочность. В зависимости циклов таких замеров определяется коэффициент, а далее — маркировка.

Марка бетона по морозостойкости.

Для каждого региона и вида местности существует определенный класс. Перед началом строительных работ нужно проконсультироваться со специалистами, которые подберут оптимальный вариант. Чем больше уровень морозостойкости, тем выше стоимость на материал, ведь добавляют примеси, позволяющие изменять химический состав.

Способы определения показателя

Морозостойкость определяют благодаря испытаниям, в которых замораживают и размораживают смесь несколько раз. Метод лабораторного эксперимента предполагает следующее: чтобы провести исследование, берут базовые (неоднократный цикл замораживания и размораживания), контрольные (прочность состава) образцы раствора. Они не должны иметь дефектов. Для исследования применяют морозильную камеру, стеллажи, контейнеры, залитые водой. Заморозку производят при температуре до -130 градусов, процесс оттаивания – до 180 градусов. Можно подтвердить маркировку лишь в том случае, если не была потеряна такая характеристика, как прочность.

Такое испытание может не всегда оказаться правдивым, поскольку в искусственно созданных условиях стройматериал может рассыпаться, а в природных – быть надежным продолжительное время. Это проявляется и из-за разных темпов высушивания. Летом высокие температуры влияют на уровень просушки, происходит насыщение солнечной энергией, а в лабораторных – насыщение водой.

Существуют варианты, когда для определения морозостойкости можно провести испытание подручными методами. Чтобы оценить показатель, смотрят на такие параметры:

• Вид стройматериала. Крупнозернистая структура, трещины, пятна, шелушение, расслаивание говорят о том, что такой бетон обладает низким качеством с пониженным уровнем морозостойкости.
• Водопоглощение. Когда показатель колеблется в пределах 5-6 %, можно говорить о плохой устойчивости к низким температурам.
• Если бетон, хорошо насыщенный влажностью, начинают сушить на солнце, и он трескается, говорят о низком показателе.

Вернуться к оглавлению

Как увеличить морозостойкость?

Существует ряд способов увеличения морозостойкости. Исследуемая характеристика напрямую зависима от того, в каком количестве и размерах находятся поры, от качества и состава цемента, от прочности:

• Первый и наиболее простой способ повышения уровня морозостойкости – это снижение макропористости. Применение добавок и условий для скорейшего затвердевания раствора снижает до минимума потребность в водном компоненте. Как результат, уменьшаются поры.
• Второй – уменьшение количества воды в цементном растворе. Следует применять заполнители, которые меньше всего загрязнены, добавки, снижающие необходимость в водной массе.
• Третий – если заморозить стройматериал в позднем возрасте, то поры уменьшаются.
• Четвертый – применение добавок. Именно они повышают образование маленьких пор, в которые вода не проникает.
• Пятый – гидроизоляция. Применение специальных красок или пропиток, благодаря которым появляется защитная пленка.

Вернуться к оглавлению

Морозостойкостью называют свойство бетонной смеси, способное противостоять колебаниям температурного режима. Морозостойкий раствор предотвращает попадание влаги. Необходимость в нем велика, потому что конструкции находятся в зонах смены температуры, а значит, понижаются свойства обычных смесей. В строительном мире нету ни одного идеально подходящего класса бетона для всех местностей. Все подбирается индивидуально.

Существуют методы испытания морозостойкости, которые можно проводить как в специально созданных условиях, так и естественных. Переход к использованию такого морозостойкого бетона обеспечит долговечность и прочность построек, которым не страшны смены погодных условий.

Морозостойкость бетона и определение морозостойкости бетона «F»

Она является важным показателем качества строительной смеси, который необходимо учитывать при строительстве, особенно это касается северных широт, имеющих более жесткие климатические условия. Малая морозостойкость приводит к постепенному снижению несущей способности и увеличению поверхностного износа. Материал, который перенес предельное для него количество циклов заморозки, имеет коэффициент вариации прочности от двух до четырех единиц.

Согласно ГОСТ 10060.0-95 используется 11 марок с различной морозостойкостью, которая имеет градацию на циклы от F50 до F1000. В большинстве нормативных документов устойчивость покрытий и изделий из застывшей смеси определяется количеством переходов через нулевую отметку, после которого начинается падение эксплуатационных характеристик.

В зависимости от условий эксплуатации все марки объединяются в несколько групп морозостойкости:

На данный момент нет единой теории, которая бы могла пояснить механизм морозного разрушения бетона, однако, снижение прочности из-за циклической заморозки подтверждают все существующие гипотезы. Объем льда больше занимаемого водой, что постепенно разрушает внутреннюю структуру увлажненного материала. Существует несколько распространенных предположений, относительно причин снижающих прочность бетона. В одном из них выдвигается идея о гидростатической передаче давления, которое вода получает от расширившегося льда. Так как капилляры внутри материала имеют микроскопические размеры, то жидкость часто не может полностью перейти в кристаллическое состояние, благодаря чему разрушающее действие захватывает большой объем бетона. В качестве сильных сторон данного предположения выступает тот факт, что при заполнении пор водой более чем на 80% отрицательная температура оказывает максимальный разрушающий эффект. При проведении исследований специалистами было отмечено, что с увеличением скорости понижения температуры, повреждения структуры бетона растут, а давление льда остается на постоянном уровне. С другой стороны существует теория термической несовместимости. Она основана на различных коэффициентах температурного расширения компонентов бетонной смеси. При отрицательных температурах это особо сильно сказывается, ведь лед, в который превращается попавшая в материал вода, отличается от бетона в 3-5 раз в этом отношении.

Морозостойкость бетона напрямую определяется таким параметром, как водопоглощение. Как уже было сказано выше, серьёзную проблему представляют собой кристаллы льда в структуре материала. В случае своего расширения они приводят к возникновению трещин и иных дефектов. Соответственно, снижение водопоглощения приводит к увеличению такого показателя, как морозостойкость бетона. Таким образом, наиболее эффективной методикой, существующей в наши дни для решения подобной проблемы, является устранение внутренних пор. Именно их наличие приводит к тому, что морозостойкость бетона уменьшается.

Присутствует несколько вариантов решения проблемы:

Влияние нескольких механизмов разрушения бетона возможно при наличии необходимых для этого условий: его возраста, влажности, соотношения В/Ц и наличия специальных добавок. Кроме того, существенный вклад снижение прочности вносят различные химические соединения. Так, для очистки дорожного покрытия широко используются соли натрия и кальция. При таянии ледового слоя происходит температурных скачек, который может достигать 10 градусов, что в свою очередь вызывает изменение температуры верхнего слоя покрытия и рост поверхностного натяжения.

Градация марок бетона по морозостойкости и водонепроницаемости

Чтобы заложить основание, сделать фундамент или просто залить бетоном дорожку от дома до ворот нужно знать пропорции, особенности и марки. В этой статье мы рассмотрим основные характеристики, по которым различаются марки. После прочтения материала, вы будете знать, как подбирается марка бетона по водонепроницаемости, и чем они отличаются между собой.

Помогут в изучении таблицы и график, с помощью которых выбрать нужный вариант сможет и начинающий строитель. Материал делится на разные марки, указывающие своими обозначениями способность сопротивляться морозам и воде. В зависимости от марки, бетон может выдерживать разное давление, не пропуская жидкость.

Водонепроницаемость

Существует десять основных марок водонепроницаемости, которые регламентируются в ГОСТе 26633. Принадлежность к той или иной марке обозначается буквой «W» и определенной цифрой. Если буква остается неизменной, то цифра показывает, сколько водяного давления может выдержать конкретный вид бетонного раствора. За основу берется бетонный цилиндр с высотой 15 сантиметров.

Есть прямые и косвенные свойства раствора по взаимодействию с жидкостью. Водонепроницаемость и фильтрация относятся к прямым свойствам бетонного раствора. Косвенные свойства — это водопоглощение по массе и отношение цемента к воде. Из всех 4 параметров основным и, соответственно, ориентировочным является первый, то есть водонепроницаемость.

Показатель проницаемости бетона

Остальные показатели считаются дополнительными для покупателей или тех, кто занимается строительством. Но эти коэффициенты важны в процессе производства бетона, а также в научных целях.

Рассмотрение трех основных марок поможет ориентироваться в свойствах бетонных растворов:

В промежутках между этими марками есть дополнительные. Расчеты отлично показывают, чем отличаются разные марки водонепроницаемости.

Особенности марок

Начать стоит с марки W4, которая обладает нормальным показателем проницаемости жидкости. Такой раствор будет поглощать нормальное количество влаги, поэтому использовать его в работах, где низкий уровень гидроизоляции, не рекомендуется. Ниже W4 находится бетон марки W2, который поглощает еще больше воды. Соответственно, W2 характеризует смесь низшего качества.

Демонстрация давления воды на бетонный раствор.

Смесь W6 обладает пониженной проницаемостью жидкости. Это универсальный состав, так как он поглощает меньше воды, чем W4. Именно W6 чаще всего применяют в масштабных строительных работах. Но между W4 иW6 промежуточных марок нет.

Растворы марки W8 имеют низкую проницаемость. Такой бетон поглощает около 4% от всей массы. Бетон с маркировкой W8 уже существенно отличается по стоимости от W6. Далее идут W10, W12…W20. Чем выше цифра, тем меньше проницаемость. Раствор W20 является самым устойчивым к воде, но выбирают такой бетон для частных целей или для крупных и важных проектов.

Практичные советы по подбору подходящего бетона

Выбор подходящей марки порой сложен, так как их десять. Очевидно, что покупать W2 не рекомендуется, так как его стоит использовать лишь в местах, где влаги нет вообще. Следующие советы помогут определиться с выбором:

1. Марка W8 часто используются в строительных работах, к примеру, укладка фундамента. Но для использования бетона W8 есть условие – наличие дополнительной гидроизоляции.
2. Диапазон от W8 до W14 подойдет оштукатуривания. Выбирать нужно в зависимости от уровня влажности в помещении. Если оно холодное или сырое, то стоит взять марку выше W14. Обязательным условием работы в холодном и сыром помещении является грунтовка.
3. Внешняя отделка дома должна выполняться с бетонными смесями W18 или W20, так как слой бетона будет регулярно подвергаться внешним природным факторам. Касается это и работ на улице, на которых, к сожалению, часто экономят.

Морозостойкость

Рядом с «W» стоит буква «F» с определенной цифрой, которая указывает на коэффициент морозостойкости. Сегодня выпускаются бетонные смеси с коэффициентом от 25 до 1000. Цифры в коэффициенте морозостойкости показывают, сколько циклов замерзания-размерзания способна выдержать та или иная смесь. Простыми словами – это количество раз переходов из размороженного состояния в замороженное и обратно, которые может выдержать конструкция из бетонного раствора.

Чтобы лучше понять характеристики морозостойкости, стоит рассмотреть для примера фундамент дома. Конструкция постоянно впитывает грунтовую воду. Микроскопические поры материала заполняются жидкостью и остаются там. После замерзания вода расширяет эти поры, в результате чего появляются микротрещины. Каждое последующее замерзание влечет за собой расширение этих трещин.

В строительстве уже давно применяется гидроизоляция, которая не позволяет попадать в микропоры основному количеству воды. Различные добавки способствуют увеличению параметра морозостойкости (например, воздухововлекающие). Но есть у них и минус – понижение прочности смеси. Гидрофобный цемент позволяет добиться оптимальной морозостойкости бетонного раствора.

Советы по подбору марки по морозостойкости

Ниже приведены несколько советов, которые помогут выбрать нужный бетонный раствор:

1. Менее F50. Редкие виды, которые можно использовать в тех местах, где мороза никогда нет.
2. Умеренные марки F50-150. Оптимальные показатели морозостойкости, которые позволяют использовать бетон этих марок для строительства.
3. Повышенный уровень – F150-F300. Такие растворы применяются для конструкций, которые находятся в суровых климатических условиях. Бетону не страшны резкие и сильные перепады температур.
4. Высокий уровень F300-F500. Бетонные смеси с такой маркой используются в исключительных условиях.
5. Более F500. Марки применяются лишь тогда, когда конструкция должна простоять века. Составы с показателем более F500 содержат различные добавки, значительно увеличивающие показатель

Подготовил
Моисеев Виктор Викторович

Сайт инженера-проектировщика

Марка бетона по морозостойкости F

Применяемые марки бетона по морозостойкости:

тяжелый, напрягающий и мелкозернистый бетоны

F 50; F 75; F 100; F 150; F 200; F 300; F 400; F 500

F25; F 35; F50; F 75; F100; F 150; F 200; F 300; F 400; F 500

ячеистый и поризованный бетоны

F15; F 25; F35; F 50; F 75; F 100

Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от режима их эксплуатации и значений расчетных зимних температур наружного воздуха в районе строительства должны приниматься:

для конструкций зданий и сооружений (кроме наружных стен отапливаемых зданий) — не ниже указанных в таблице:

Марки бетона: по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости

Бетон многие годы продолжает удерживать ведущую позицию среди основных строительных материалов. По главным качественным характеристикам — прочности, морозостойкости и водонепроницаемости — бетоны подразделяют на марки, что позволяет выбирать составы, полностью соответствующие конкретным эксплуатационным условиям.

Марки бетона по прочности

Важнейшим качественным показателем бетонов является его прочность. Согласно показателям прочности при сжатии в соответствии с ГОСТ различают марки бетонов в диапазоне М50-М800. Наиболее распространенными являются марки М100-М500.

Условно бетоны можно разделить следующим образом:

• тяжелые составы на цементах и традиционных плотных заполнителях относятся к маркам М50-М800;
• легкие бетоны с пористыми заполнителями — М50-М450;
• бетоны ячеистые, которые являются разновидностью легких и особо легких смесей, — имеют марки М50-М150.

При создании проектной документации на строительство объекта устанавливается проектная марка бетона. Эту характеристику определяют по сопротивлению осевому сжатию, измеренному на эталонных образцах-кубах.

Если главенствующим в строящейся конструкции будет осевое растяжение, то марка бетона назначается по сопротивлению на осевое растяжение.

Предел прочности бетона на растяжение возрастает с увеличением марки по прочности на сжатие, но в области высокопрочного бетона рост сопротивления растяжению существенно замедляется.

Определение марки бетона зависит от его применения и означает класс его прочности. Наименьшие числовые значения (М50, М75, М100) являются наименее прочными и, соответственно, применяются для наименее ответственных конструкций (например, для строительства отмостки).

Не знаете, как выбрать раствор для бетонирования столбов? Тут раскрыта точка зрения экспертов.

Если вы собираетесь строить дом с крепким фундаментом, то бетон М300 с доставкой — то, что вам нужно.

Для требующих большей прочности конструкций, например, железнодорожных перекрытий или для стяжки полов, используется бетон марки М200. Бетон марки М550 и выше входит в классификацию как наиболее прочный.

Разница в прочности различных марок бетона обеспечивается различным составом, то есть пропорциями цемента, песка и щебня (большая прочность обеспечивается большей долей цемента). Таким образом, при расчёте объёма составляющих для бетона следует учитывать марку бетона, а также требуемые качества: морозостойкость, водонепроницаемость, удобоукладываемость.

Существует универсальная формула перевода марки бетона в класс:

где М — марка бетона, а В — класс. Соответствие классов и марок бетона можно увидеть в следующей таблице:

Способы испытания бетонов на прочность

Проектная марка бетонов по прочности на сжатие определяется на стандартных образцах:

• в возрасте 28 суток — для монолитов;
• в возрасте, установленном стандартами или ТУ, — для сборных конструкций.

Твердение эталонных образцов происходит при нормальных условиях: температуре +18 — +22 o С и относительной влажности 90-100%. Для испытаний отливают кубы с гранями 10, 15 или 30 мм.

Испытания прочности бетона при сжатии непосредственно в местах сооружения конструкций проводят с помощью методов неразрушающего контроля.

• Метод упругого отскока. На этом принципе создан прибор «Склерометр ОМШ-1», которым можно исследовать бетоны марок 50-500. Устройство состоит из цилиндрического корпуса со шкалой, в котором расположены ударный механизм с пружинами и индикатор в виде стрелки. Приставленный к бетону склерометр нажимают, по величине отскока, зафиксированному индикатором, с помощью сопутствующих прибору градуировочных графиков определяют прочность бетона. Графики построены по результатам многочисленных испытаний на эталонных кубах.
• Метод отрыва со скалыванием. По этому принципу сконструирован прибор «ПИБ».

Для исследований, проводимых способом отрыва со скалыванием, в конструкции выбирают участки, испытывающие наименьшие напряжения, спровоцированные эксплуатационными нагрузками или обжатием предварительно напряженной арматуры. Краткая суть метода: на ровном квадратном участке со стороной 200 мм шлямбуром с оправкой или электромеханическим инструментом пробивают отверстие глубиной 55 мм по нормали к испытуемой поверхности. В отверстие вставляется анкерное устройство, включающее конус и три сегмента. Накручивание гайки-тяги предотвращает проскальзывание анкерного устройства при разрушении образца. С помощью прибора производят вырывание анкерного устройства. В момент разрушения бетона визуально фиксируют на манометре максимальное давление. Результаты испытаний считаются не действительными при проскальзывании анкерного устройства более 5 мм.

Для повторных исследований отверстие использовать запрещено, поскольку это приведет к получению заниженных показаний. Глубина разрушения бетона измеряется с помощью двух линеек. Одна из них устанавливается ребром на исследуемую поверхность, а второй измеряют глубину вырывания бетонного элемента.

• Ультразвуковой метод основан на зависимости скорости распространения высокочастотных ультразвуковых колебаний в бетоне от его прочности. Искомая характеристика определяется по экспериментально составленным графикам: «Скорость распространения волн — Прочность», «Время распространения волн — Прочность».

Классы бетона — отражение однородности его свойств

Одним из важнейших технических требований, предъявляемых к бетонам, является однородность их свойств. Для объективной оценки однородности прочности материала испытывают образцы, твердевшие в одинаковых условиях, в течение определенного времени. При этом показатели прочности будут колебаться и в положительную, и в отрицательную стороны.

Факторы, которые сказываются на показателях прочности бетона:

• качество цемента и заполнителей;
• точность дозировки компонентов смеси;
• соблюдение технологии при приготовлении бетона и другие факторы.

Для гарантии наличия в бетоне заданной прочности с учетом возможности ее колебания была создана стандартная числовая характеристика — класс бетона.

Данная характеристика гарантирует 95% обеспеченности свойств. Это означает, что оговоренное данным классом свойство бетона будет выполняться в 95 случаях из 100. Обозначается класс прочности буквой В и находится в диапазоне В3,5 — В60. Соотношение между классами и марками бетонов — величина неоднозначная и зависит от однородности бетона, которая оценивается коэффициентом вариации. Чем ниже величина коэффициента вариации, тем выше однородность смеси.

Марки бетона по морозостойкости

В реальных условиях эксплуатации зданий в средних и северных широтах долговечность бетонных и железобетонных конструкций во многом определяется морозостойкостью бетона. Морозостойкость — это способность материала к сохранению физико-механических свойств при переменном, многократно повторяемом замораживании и оттаивании. Наиболее важна эта характеристика для бетонов, используемых для устройства дорожных и аэродромных покрытий, мостовых опор, гидротехнических сооружений. Стандартом определены базовые и ускоренные способы определения морозостойкости бетона.

При расхождении результатов испытаний, проведенными этими двумя способами, в качестве окончательных берутся результаты базового метода.

Марка по морозостойкости в последних редакциях ГОСТ обозначается буквой F, ранее применялась маркировка Мрз. Данную величину характеризует наибольшее количество переменного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы 28-дневного (или иного проектного) возраста со снижением предела прочности и с потерей массы на величину, установленную нормативной документацией. Испытания осуществляют на контрольных и основных образцах. Образцы изготавливают и исследуют серийно. На контрольных образцах определяют прочность бетона при сжатии перед началом исследований основных образцов, предназначенных для замораживания и оттаивания. Установлены марки бетона по морозостойкости от F25 до F1000.

Класс бетона по морозостойкости в фундаментах

Добрый день. Похожий вопрос уже поднимался на форуме, однако ответа топикстартер не получил.
Исх. данные.
Есть фундаментная конструкция (фундамент под башню) из монолитного бетона, по расчету принят класс бетона В15 и назначены классы по морозостойкости F150 и по водоgроницаемости W2.

Эксперт пишет замечание, что невозможно обеспечить необходимые классы бетона по морозостойкости и воднонепроницаемости при классе В15 и ссылается на некое письмо от производителя бетона.

При поверхностном поиске в интернете, бетон с такими сочетаниями классов есть в продаже и даже не является редкостью.

Письмо эксперт не показывает и даже не говорит, от какого оно производителя. Я вполне допускаю, что конкретный завод жб не делает такого бетона, но на какой класс мне его заменить не понятно.

Хотелось бы услышать от форумчан, мысли по этому поводу, а также может быть есть не известные мне рекомендации и нормы на эту тему.

П.С. Классы бетона назначались по табл. 9 старого СНиПа, ибо в новом таких рекомендаций не нашел

Минимальная морозостойкость бетона строительных конструкций и обязательные нормы (Постановление 1047)

Экспертиза задала вопрос, что мол для экономии бюджетных средств, необходимо указать минимальные марки по морозостойкости строительных конструкций (и водонепроницаемости также, но с ней более менее понятно) в соответствии с нормами, обязательными к применению по Постановлению 1047.

Обязательные нормы:
СНиП 52-01-2003, п. 4.5:

5.1.6 Марку бетона по морозостойкости назначают в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 °С до минус 40 °С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С в указанных выше конструкциях марку бетона по морозостойкости не нормируют.

В остальных случаях требуемые марки бетона по морозостойкости устанавливают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды по специальным указаниям.

Марки бетона по показателю морозостойкости, его значение и способы его повышения

Для российских строителей морозостойкость занимает особое место среди характеристик бетона. Одинцовский район — территория с умеренно холодным климатом, где зимой столбик термометра падает ниже отметки -25°С. Этого достаточно, чтобы негативно повлиять на бетон.

Цены на бетон

*Цена указана без учета доставки. Рассчитать стоимость доставки до вашего объекта поможет наш менеджер.
Позвоните нам +7 (925) 237-36-21

Под морозостойкостью понимают способность сырья переносить резкую смену температур и сохранять первоначальную прочность в течение многих циклов заморозки-оттаивания. Показатель имеет важное значение для северных территорий. При недостаточной морозостойкости в материале появляются трещины и сколы. В результате снижаются его несущие качества, что угрожает безопасности строения.

Величину принято обозначать буквой F. Цифра рядом с ней указывает на число циклов оттаивания и замораживания, которые материал может выдержать без утраты свойств. Это и есть

• Меньше F50 — низкая. Составы с подобными параметрами встречаются крайне редко. Они быстро растрескиваются под действием открытого воздуха, поэтому не находят широкого применения.
• От F50 до F150 – умеренная. Наиболее распространенные растворы. Показатели характерны для типов бетона со средней прочностью на сжатие. Хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации на протяжении десятков лет.
• От F150 до F 300 — повышенная. Материал способен переносить температурные перепады в широком диапазоне. Подходит для применения в условиях жесткого климата.
• От F300 до F500 — высокая. Такие параметры требуются только при особом режиме эксплуатации. Например, когда речь идет о конструкциях, находящихся в воде с меняющимся уровнем.
• Более F500 — особо высокая. К ее использованию прибегают в исключительных обстоятельствах: объект из такого материала способен сохраниться в течение многих столетий.

Морозостойкость напрямую связана с водопоглощением. На этой основе разработаны методы увеличения показателя, которые используют на промышленных предприятиях:

• Добавление химических компонентов в цементный раствор. В итоге уменьшается объем капиллярных пор и сопротивляемость продукта температурным перепадам становится выше. Возможно использование наполнителя, где нет пор.
• Вибровоздействие. После того как выполнен залив бетона в подготовленную форму, его уплотняют с помощью специальных агрегатов. Вытеснение лишней жидкости одновременно позволяет увеличить морозостойкость.

Нужен большой объем раствора для масштабного объекта? Или куб бетона для частного хозяйства? Компания «Свой бетон» реализует продукцию в любых количествах. Отсутствие посредников — гарантия выгодных цен. Звоните по номерам 7(925)237-36-21 и 7(499)391-74-76. При необходимости мы отгрузим товар уже через 2 часа.

26.07.2018

ᐉ Морозостойкость бетона — марка, класс и ГОСТ

Подробности

Опубликовано 01 Февраль 2021

Просмотров: 243

Под морозостойкостью бетона («F») следует понимать его свойство выдерживать значительные колебания температур, а также количество циклов замораживания и оттаивания, что имеет непосредственное влияние на характеристики прочности.

Морозостойкость имеет большое значение в плане повышения качества строительного материала, что следует учитывать в строительстве, особенно, если речь идет о северных широтах, отличающихся суровостью климата. Требования к показателям морозостойкости распространяются на любые типы смесей, кроме материалов для изготовления дорог и полос аэродромов.

Небольшая морозостойкость ведет к неуклонному снижению несущей способности и ускорению износа поверхностей. Конструкция, которая подвергалась максимально возможному количеству циклов заморозки и таяния, характеризуется вариацией прочности в пределах от 2 до 4.

Согласно ГОСТ, в строительстве допустимы 11 марок морозостойкости бетона, которая варьируется в категориях F50-F1000. Как информируют нормативы, устойчивость конструкций из застывшего бетона можно рассчитать по числу перемещений сквозь нулевую отметку, а затем наблюдается снижение эксплуатационных данных.

В целях тестирования смеси на морозостойкость задействуют контрольные образцы смесей, которые предназначены для определения прочности сжатия, и базовые, которые подвергаются циклической заморозке и оттаиванию в условиях лаборатории.

Технология тестирования построена на том, что подготовленные образцы погружают в воду, после чего проводят многократную заморозку, чередуя ее с нагревом. Амплитуда температур при этом может охватывать диапазон от минус 130 до плюс 180. В итоге, если материал не утрачивает прочности и не растрескивается, то марка бетона отвечает требованиям.

Исходя из особенностей эксплуатации, марки бетона подразделяются на несколько категорий по морозостойкости:

• До F50 (низкая). Как подтверждает опыт, такие смеси представляют собой редкую разновидность. При морозостойкости указанного уровня невозможно гарантировать все возможности благополучного использования изделий. Такие сооружения могут давать трещины на открытом воздухе при колебаниях температур.
• F50 — F150 (средняя). Морозостойкость, определяемая перечнем этих значений, самая распространенная. Это приемлемый показатель для бетона средней прочности сжатия. Благодаря хорошей морозостойкости увеличивается срок службы материала при бесконечной смене температур.
• F150 — F 300 (повышенная). Данный показатель морозостойкости позволяет использовать состав в чрезвычайно суровых условиях. Сооружение способно выдержать максимальные колебания температур и многие десятки лет соответствует заявленным характеристикам в плане эксплуатации.
• F300 — F500 (высокая). Конструкция с этим показателем востребована в редких случаях: если не обойтись без эксплуатации под воздействием меняющегося уровня воды или тому подобных. Так или иначе, состав при такой характеристике отличается высокой стоимостью.
• От F500 (особо высокая). Материал с показателем свыше F500 может быть актуальным в исключительных ситуациях. Возможно, в случае векового строительства. Высокая морозостойкость ассоциируется с самыми высокими марками бетона, изготовленного с введением специальных добавок.

В настоящее время нет версии, согласно которой можно было бы обосновать разрушение материала под влиянием мороза, но его прочность снижается из-за циклической заморозки: данный факт многократно подтверждается. Объем льда, образующегося внутри структуры, превышает объем жидкости, которая присутствует во время таяния. Таким образом, происходит поочередное расширение и сжатие бетона с последующим его разрушением.

Существует несколько версий относительно снижения прочности бетона. Предполагается, что возникает гидростатическое смещение давления при расширении льда. Если принять во внимание тот факт, что молекулы смеси микроскопических размеров — вода не превращается в кристалл, из-за чего значительный объем бетона подвергается разрушительному воздействию.

Преимуществом описанного предположения является тот факт, что при наполненности пор влагой более, чем на 80% мороз оказывает деструктивное действие. В результате исследований эксперты отметили, что при увеличенной скорости падения температур повреждение структуры усиливается, а давление льда сохраняется на прежнем уровне.

Но рассматривается также теория температурной дисгармонии. Она базируется на различных показателях расширения смеси под влиянием определенной температуры. При минусовых значениях температур это особенно отражается на изделии, так как кристалл, которым становится вода внутри конструкции, отличается от бетона в 3-5 раз в плане давления.

Морозостойкость бетона зависит от величины водопоглощения. Как было замечено, присутствие кристаллов — крайне нежелательное явление в структуре изделия. При их расширении льдинки способствуют появлению трещин, прочих изъянов. Водопоглощение снижается, результатом чего становится повышение морозостойкости. Из этого следует, что для устранения аналогичной проблемы необходимо исключить образование пор внутри. Именно по их причине страдает морозостойкость бетона.

Дополнительные варианты устранения проблемы:

1. Применение заполнителей, в которых отсутствуют поры. Так как вода не сможет локализоваться в дополнительных каналах внутри материала, этот факт говорит в пользу морозостойкости смеси.
2. Использование закономерностей, работающих на устранение пор на том этапе, когда смесь уже помещена в форму. Чтобы осуществить данную задачу, необходимо применить вибраторное оборудование. Такое приспособление позволит не только уплотнить смесь, но и повысить морозостойкость бетона.
3. Использование специфических добавок. Способ является одним из наиболее эффективных. Его преимуществом является снижение затрат и облегчение работ за счет увеличения такого показателя, как морозостойкость.

Любой мастер имеет возможность обратиться в специализированную компанию с целью тестирования бетонного сооружения на морозостойкость согласно требованиям ГОСТА (10060-2012). В том случае, если застройщик руководствуется таблицами рекомендуемых составляющих для обеспечения нужного уровня морозостойкости, то он может обойтись без процедур вычисления данной величины для своей продукции. Чтобы не беспокоиться о величине морозостойкости, мастеру рекомендуется выбирать материалы с более высоким показателем.

Разрушение бетона — явление, которое становится возможным при обеспечении соответствующих этому условий: влажности, возраста, пропорции В\Ц, включения специфических средств. Помимо всего перечисленного, снижение прочности конструкции возможно по причине воздействия разнообразных химических веществ. К примеру, для очищения покрытия дорог широко востребованы соли натрия и кальция. Во время таяния льда наблюдается перепад температуры, который способен составлять около 10 градусов. При таком условии меняется температура поверхностного слоя, а вместе с тем происходит увеличение поверхностного натяжения.

• < Назад
• Вперёд >

Сколь долог будет век кирпичный?

В НИИ Строительной физики разработали теорию определения долговечности строительной керамики

О том, как шла разработка этой революционной для строительной отрасли теории рассказал ее автор, ведущий научный сотрудник Лаборатория №12 НИИСФ Российской академии архитектуры и строительных наук Дмитрий Желдаков.

«Морозостойкость» не равно «долговечность»

— Дмитрий Юрьевич, почему вы взялись за изучение вопросов долговечности стройматериалов, и в частности, кирпича?

— Тема очень актуальная, поскольку сейчас понятие «долговечность» сразу ассоциируется с понятием «морозостойкость». Потому что сегодня для того, чтобы оценить долговечность кирпича и ряда других строительных материалов, традиционно используется понятие морозостойкости, а для кирпича также и понятие прочности. Но на самом деле ни морозостойкость, ни прочность не определяют долговечность такого материала, как кирпич.

Долговечность — это отдельное, самостоятельное свойство материала, которое можно определить на любой стадии его эксплуатации. И уже тогда, когда кирпич выходит из обжиговой печи, он обладает этим свойством, то есть уже на данном этапе можно определить его долговечность.

Теперь планируем использовать те теоретические результаты, которые мы получили, для практического использования.

— На чем основываются эти разработки?

— Это — абсолютно новая разработка, которая пока не имеет аналогов. Теория долговечности материала строительной керамики основана на описании процессов химической коррозии, протекающих в материале, с помощью законов физической химии.

— Как появилась идея этой разработки?

— Идея появилась на основании большого количества обследований ограждающих конструкций кирпичных зданий.  Кирпичная кладка зданий, которые находятся на территориях, где вообще не бывает отрицательных температур, например, в центральной Италии или в Омане (я и там, и там, будучи в туристических поездках, проводил обследования кирпичных кладок) так же подвержена процессам разрушения, как и на территориях с морозными зимами. А это говорит о том, что морозостойкость нельзя отождествлять с понятием долговечности.

При этом оказалось, что сам процесс разрушения оказался одинаков не только для разных территорий (где есть и где отсутствуют отрицательные температуры), но и для кладок различных по времени их создания. То есть процесс разрушения кладок, которые имеют четырех- или пятисотлетний возраст, и новых кладок одинаков. И разрушаются не все кирпичи в кладке одинаково. Одни разрушаются быстрее, другие — медленнее, хотя все находятся в одинаковых температурных условиях, количество циклов замерзания и оттаивания одинаковое. Однако в отечественной строительной практике сложилось так, что между морозостойкостью и долговечностью безосновательно был поставлен знак равенства.

— Почему безосновательно?

— Результат проверки на морозостойкость определяется по принципу «да — нет», причем субъективно, то есть по мнению исследователя. Скажем, если кирпич прошел  50 циклов замораживания—оттаивания и не разрушился, то считается, что его марка по морозостойкости F50. Но что говорит эта марка с точки зрения долговечности? Мы же не знаем, сколько он вообще выдержит? 51 цикл или 151?

И еще важный вопрос. Сколько циклов замерзания—оттаивания здание проходит за одну зиму? Порядка 50? Тогда получается, что кирпич, который при испытании прошел 50 циклов замораживания может служить один год?!

Поэтому у нас даже по ГОСТу долговечность должна определяться по экспертной оценке. То есть по оценке какого-то физического лица, пусть очень грамотного, но не основанная ни на каких научных законах.

— А что предлагает ваша теория определения долговечности, на чем она основана?

— Теория долговечности материала строительной керамики основана на  описании протекания процессов химической деструкции с помощью законов физической химии. Процессы, протекающие в материале кирпича, подтверждены расчетами по законам химической термодинамики, а расчеты скоростей реакций выполнены на основании исследований химической кинетики.

И главное, о чем я уже говорил, в основу теории положен основной принцип, что долговечность является свойством материала, а, следовательно, в первую очередь мы должны рассматривать процессы, проходящие внутри материала. Только после их изучения мы сможем правильно оценить внешнее воздействие среды, будь то мороз, повышенная кислотность почвенной влаги, кислые газы или внешнее механическое воздействие.

Кирпичный «рафинад»

— Условно говоря, вы попытались как бы заглянуть внутрь «организма» кирпича?

— Если продолжить образные сравнения, разрушения кирпича подобны эффекту рафинада. Если мы возьмем сухой кусочек сахара и надавим на него пальцем, то он не разрушится. Но если капнем на сахар воды, то он разрушится и без нашего усилия. Приблизительно так разрушается и кирпич.

 Влага попадает в тело кирпича — а она может попадать разными путями, в том числе, это могут быть и водяные пары. Она взаимодействует с материалом аморфной части кирпича (именно аморфным веществом скрепляются кристаллы алюмосиликатов после обжига).

В аморфной части находятся различные элементы, которую могут вступать в химическое взаимодействие с водой. В первую очередь это оксиды щелочных и щелочноземельных металлов — K₂O, Na₂O, CaO, MgO, которые с водой образуют щелочь. А образовавшиеся щелочи реагируют с материалом кирпича — с оксидами кремния и алюминия. Таким образом, аморфная часть так же, как в кусочке сахара, превращается в раствор. Твердые кристаллы распадаются и кирпич теряет свои прочностные качества, несущую способность.

Разработав эту теорию, я начал проводить исследования. На основании методик исследования сейчас разработаны две основные методики, которые в скором времени будут определены как ГОСТы.

— Расскажите о них подробнее.

— Прежде всего надо отметить, что методики разрабатывались с учетом удобства и оперативности их применения, и в первую очередь на производстве. Поэтому подготовка пробы для обеих методик одинакова и состоит в измельчении кирпича до размеров 0,5 мм. Масса пробы, принимающий участие в эксперименте, 2 г.

— Первая методика дает возможность определения первой стадии процесса деструкции — образование щелочей. Проба помещается в колбу с водой и через два часа проверяется концентрация элементов щелочных и щелочноземельных металлов на спектрометре. Так получается количество оксидов, которое образуется в воде за определенное время.

Второй эксперимент — воздействие на пробу сильной щелочью — KOH. Через каждый час проверяем, насколько разрушается материал кирпича.

В результате этих экспериментов мы получаем данные — сколько образуется щелочи и как активно эта щелочь действует на материал кирпича — то есть скорость химической реакции деструкции.

Эти НИОКРы, которые мы вели по заданию Минстроя России, позволили пересчитать экспериментальные данные на условия естественной эксплуатации материала и получить реальные значения долговечности материала.

— В какой стадии готовности ваша работа?

— Сейчас подвожу итоги исследований и разрабатываю с коллегами математическую модель расчета долговечности. В математическую модель закладываются условия эксплуатации материала (температура и влажность окружающей среды) и характеристики материала, полученные в результате экспериментов.

Предполагаю, что в следующем году методика расчета долговечности материала появится в виде ГОСТа.

Кирпич не «мерзнет» при нуле!

— А что теперь с понятием морозостойкости? Про циклы замораживания—размораживания теперь можно забыть?

— Нет конечно. Методику исследования материала на воздействие холода разработал великий русский ученый Н.А. Белелюбский в 1884 году. Сам он говорил, что данный эксперимент показывает исключительно сопротивление материала холоду. И для нашей страны это очень важно. Поэтому исследования материала на морозостойкость должны остаться в практике как одна из важных характеристик. Другое дело, что нельзя использовать марку материала на морозостойкость как параметр долговечности. Тем более, что, как я уже говорил, это только экспертная (читаем субъективная) оценка.

В оценку воздействия холода на материал наши исследования также вносят некоторые коррективы.

Поскольку по нашей теории, как только вода попадает внутрь кирпича, она перестает быть водой, а становится электролитом, поскольку в ней растворяются различные компоненты. А это значит, что температура замерзания уже не может равняться нулю градусов, она ниже.

В прошлом году мы провели большую экспериментальную научно-исследовательскую работу и на основе эксперимента и математической базы доказали, что даже при 8° — 10°С ниже нуля в кирпиче еще остается влага.

Эту температуру можно рассчитать и определить заранее. По нашей методике это довольно просто сделать.

Теперь мы можем корректировать представление о воздействии мороза на материал. При температуре до минус 8°—10° воздействия мороза на кирпич в силу вышеназванных причин вообще не происходит!

А это очень важно. Ведь можно точно определить, сколько раз за зиму происходит понижение температуры ниже —10°. И получается, что число замерзаний-оттаиваний за зиму на самом деле гораздо ниже, чем считалось раньше. Кроме того, сам процесс замерзания электролита, отличается от процесса замерзания чистой воды, и возникающие при этом внутренние напряжения совершенно другие. А поскольку была проведена такая работа, то уже в этом году будет разработан ГОСТ по этой теме.

— Какое практическое значение будет иметь определение долговечности кирпича в современной практике строительства? Например, чтобы решить, у какого завода лучше его заказать, дабы здание дольше простояло?

— Если мы будем четко знать, какой материал сколько выдерживает по долговечности, то при строительстве дома, рассчитанного на сто лет, не будет необходимости использовать кирпич, который выдержит двести лет эксплуатации. А это заметно скажется на стоимости строительства.

Заводы, которые выпускают кирпич, смогут в соответствии с этим варьировать свою технологию. Экономия здесь зависит в основном от количества газа, которое ушло на обжиг кирпича. И если технологи заводов  будут иметь эту методику и будут четко знать, какой кирпич им нужно выпустить, то не будут тратить лишнего газа. А это — и экономия, и экология.

Еще один момент. Сегодня очень многими заводами и технологами исследуется возможность добавки каких-то промышленных отходов в кирпич при его производстве. Это важно потому, что отходы производства надо куда-то девать, а кроме того, их применение может позволить уменьшить температуру обжига, снизить содержание более дорогих ингредиентов, а следовательно уменьшить себестоимость продукции. Теперь можно будет знать, как влияет новый состав сырья или условия его обжига на долговечность.

Немаловажно, что разработанный метод позволяет проводить контроль за эксплуатацией зданий по параметру долговечности практически в автоматическом режиме. Думаю, не надо говорить, как это важно для сохранения памятников архитектуры.

— Есть ли среди параметров, которые завод указывает при выпуске кирпича, долговечность?

— Этого параметра сегодня нет.

— Что ж не исключено, что благодаря вашей теории он вскоре появится!

Спасибо за интересный рассказ!

Беседовал Михаил ЗИБОРОВ

Этот материал опубликован в декабрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.