Морозостойкость бетона — это способность насыщенного водой или солевым раствором бетона выдерживать многократное замораживание и оттаивание без трещин, сколов, шелушения рёбер, потери прочности и массы. ГОСТ 10060-2012 задаёт четыре метода: два базовых (в воде для F1, в растворе NaCl для F2) и два ускоренных. Типовое условие базового метода: замораживание на воздухе при минус (18 ± 2) °C, оттаивание при (20 ± 2) °C, 6 контрольных и 12 основных образцов.
| Параметр | Значение (ГОСТ 10060-2012) |
|---|---|
| Марка F1 | водонасыщенный бетон (кроме дорожных, аэродромных и в минерализованной воде) |
| Марка F2 | бетон дорожных и аэродромных покрытий и в минерализованной воде; насыщение 5 % NaCl |
| Образцы | кубы 100×100×100 или 150×150×150 мм |
| Число образцов | первый и второй методы: 6 контрольных + 12 основных; третий: 6 + 6 |
| Базовый режим | замораживание на воздухе минус (18 ± 2) °C: ≥2,5 ч (100 мм), ≥3,5 ч (150 мм); оттаивание (20 ± 2) °C: 2 ± 0,5 ч (100 мм), 3 ± 0,5 ч (150 мм) |
| Третий ускоренный метод | замораживание минус (50 ± 2) °C в растворе NaCl не менее 2,5 ч |
| Критерий | X_min основных ≥ 0,9 X_min контрольных; убыль массы ≤ 2 %; без трещин и шелушения |
| Насыщение | 24 ч на 1/3 высоты, 24 ч на 2/3, 48 ч полностью; уровень над гранью ≥20 мм |
Что такое F1 и F2 и где какую марку применяют
Стандарт различает марки по условиям, в которых бетон работает. Марка F1 относится к бетону, испытанному в водонасыщенном состоянии: так оценивают конструкции, где соль не участвует (фундаменты, стены, перекрытия, обычные изделия). Марка F2 присваивается бетону дорожных и аэродромных покрытий и бетону, эксплуатируемому при воздействии минерализованной воды (воды с растворёнными солями 5 г/л и более, включая морскую); образцы насыщают 5 %-ным водным раствором хлорида натрия и циклируют так же. В ГОСТ 26633-2015, где перечислены марки, указаны F1 от 50 до 1000 (50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000) и F2 от 100 до 500 (100, 150, 200, 300, 400, 500). На практике это означает: для тротуарной плитки, которая контактирует с противогололёдными реагентами, нужна марка F2 (ГОСТ 17608-2017 требует не ниже F2200), а для обычного фундамента достаточно F1; подробности по плитке — в статье пластификатор для тротуарной плитки, а общий обзор марок — в материале марки бетона по морозостойкости.
Четыре метода: что и как делают
Первый базовый. Образцы насыщают водой, замораживают на воздухе при минус (18 ± 2) °C и оттаивают в воде при (20 ± 2) °C. Режим по таблице 5: для образцов 100 мм замораживание не менее 2,5 часа и оттаивание 2 ± 0,5 часа, для 150 мм соответственно 3,5 и 3 ± 0,5 часа. Воду в ванне оттаивания меняют каждые 100 циклов. Начало замораживания считают с момента установления в камере минус 16 °C; в течение суток должен проходить не менее одного цикла, и испытания ведут непрерывно (при вынужденных перерывах образцы хранят замороженными при температуре не выше минус 10 °C под влажной тканью).
Второй базовый. Отличается средой: насыщение, замораживание на воздухе и оттаивание проводят с 5 %-ным раствором хлорида натрия. Раствор в ванне для оттаивания меняют через каждые 100 циклов. Результат — марка F2.
Второй ускоренный. Те же условия, что и у второго базового, но он применим к более широкому кругу бетонов: ко всем видам, кроме дорожных, аэродромных, работающих в минерализованной воде и лёгких бетонов с плотностью менее D1500.
Третий ускоренный. Образцы насыщают раствором NaCl и замораживают в закрытых ёмкостях с раствором при минус (50 ± 2) °C не менее 2,5 часа, затем поднимают температуру до минус 10 °C за (1,5 ± 0,5) часа и оттаивают в 5 %-ном растворе при (20 ± 2) °C не менее 2,5 часа для образцов 100 мм и 3,5 часа для 150 мм. Раствор меняют каждые 20 циклов. Для третьего метода достаточно 6 основных образцов.
Образцы, насыщение и подготовка
Образцы изготавливают в формах по ГОСТ 22685, сериями из одной пробы смеси и хранят в нормальных условиях по ГОСТ 10180. Пробу смеси отбирают по ГОСТ 10181. Образцы не должны иметь дефектов; разброс плотности отдельных образцов в серии до насыщения не должен превышать 30 кг/м³. Определение начинают после достижения бетоном проектного возраста. Перед испытанием образцы насыщают: погружают в воду или раствор на одну треть высоты на 24 часа, затем на две трети ещё на 24 часа и полностью на 48 часов так, чтобы жидкость была выше верхней грани не менее чем на 20 мм. Температура воды или раствора (20 ± 2) °C. Контрольные образцы после насыщения испытывают на прочность; для первого базового метода серию с внутрисерийным коэффициентом вариации прочности более 9 % снимают и заменяют новой.
Как оценивают результат
После заданного числа циклов основные образцы осматривают, отделяющийся материал счищают жёсткой капроновой щёткой, образцы обтирают влажной тканью, взвешивают и испытывают на сжатие. Из серий считают среднюю прочность, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации и нижние границы доверительного интервала с критерием Стьюдента при вероятности 0,95. Образцы считают выдержавшими испытание, если нижняя граница прочности основных образцов не меньше 0,9 от нижней границы контрольных. Одновременно уменьшение массы не должно превышать 2 %, а трещин, сколов и шелушения рёбер быть не должно. Марку принимают по таблице 4 с учётом числа циклов, при котором эти условия сохраняются. Для бетона, к поверхности которого предъявляют требования по декоративности, и для бетона покрытий дорог и аэродромов шелушение поверхности не допускается. Для лёгких бетонов F50 и менее критерий — снижение средней прочности не более 15 % без шелушения.
Почему испытание длится так долго и как сократить риск ошибки
Один цикл в базовом методе длится не менее 4,5 часа для кубов 100 мм (замораживание 2,5 + оттаивание 2) и не менее 6,5 часа для кубов 150 мм, а в сутки должен проходить хотя бы один цикл; поэтому даже скромная марка F1 150 растягивается на недели и месяцы. Ошибки в подготовке обходятся дорого: неверное насыщение, неоднородная серия, перерывы при замороженных образцах, неверная температура камеры. Заводам и лабораториям выгодно: вести журнал испытаний по форме приложения Г стандарта, регулярно калибровать камеры и хранить контрольные образцы партий.
Где здесь добавки
Морозостойкость определяется капиллярной пористостью: вода в порах замерзает и расширяется. Меньше воды в смеси — меньше капилляров. Поэтому пластификаторы, снижающие В/Ц, косвенно повышают морозостойкость, а воздухововлекающие добавки создают замкнутые резервные поры, куда может смещаться замерзающая вода (воздухововлекающая добавка). Для зимы и особых условий существуют комплексы с противоморозными и морозостойкими добавками (добавка для морозостойкости). Но заявление производителя о «повышении F» надо проверять испытанием по ГОСТ 10060 на вашем составе: влияние зависит от цемента, воздушного режима и ухода. Для близкой темы — водонепроницаемости — смотрите ГОСТ 12730.5.
Что мы берём на себя
Мы помогаем спланировать сравнительные испытания: контрольный состав и составы с порошковыми пластификаторами PL при одинаковой подвижности, образцы для морозостойкости и водонепроницаемости, график промежуточных проверок. Образцы добавок и паспорта высылаем, интерпретировать результаты поможем. Сами испытания вы выполняете в своей или аккредитованной лаборатории по стандарту. Запросите расчёт в форме КП: марка по F, цемент, технология и сроки.
Мнение компании
Заявление «повышает морозостойкость на два порядка» ничего не стоит без протокола по ГОСТ 10060. Мы советуем смотреть на условия опыта: какой метод, сколько образцов, какой критерий, какая добавка и доза. Если протокол есть, мы готовы обсуждать цифры; если его нет, стоит заказать испытание у независимой лаборатории. Вопросы по подбору добавок оставляйте в КП.
