Технология изготовления морозоустойчивого бетона

"Вода камень точит", — так говорят в народе. Действительно, влага разрушает любые материалы, созданные природой или человеком: дерево гниет, металл — ржавеет, природный камень — истончается, подвергается эрозии. Бетон — не исключение. В холодных странах с холодными зимами этот процесс идет еще быстрее: по тончайшим капиллярам, через поры влага "пропитывает" бетон, и, как только стрелка термометра падает до нуля, вода превращается в лед, и его мелкие кристаллики разрушают материал, расширяют поры и капилляры. Они, в свою очередь, превращаются в трещины.

Наряду с маркой по прочности (известные всем М100, М200 и т.д.), у бетона есть и марка по водонепроницаемости (W2 — W18) и морозостойкости (F50 — F300). Прочность определяется маркой цемента, его соотношением к воде и другим компонентам смеси. Интересно, что и морозостойкость и водонепроницаемость во многом зависят от прочности. Во многом, но не во всем. Так, если М100 может иметь морозостойкость F50, то М600 маркируется и F100, и F300. Таким образом, существуют и дополнительные факторы, делающие смесь более стойкой к низким температурам.

О циклах заморозки-разморозки

Марка морозостойкости обозначается буквой F. Число рядом с ним — количество циклов заморозки и разморозки. Чтобы прошел один цикл, бетон должен быть заморожен и разморожен.

Казалось бы, 50 циклов у М100 — внушительная цифра. В идеальных условиях, когда температура опускается ниже нуля один раз в году и держится на этом уровне всю зиму, а затем, весной, поднимается выше нуля и больше не опускается до конца осени, такой бетон прослужит 50 лет. Но идеальных условий не бывает даже в Арктике: заморозки и оттепели случаются несколько раз (или десятков раз) за год. В результате бетон портится уже через год-два.

300 циклов — намного лучше. Но и этого показателя явно недостаточно, чтобы сооружение прослужило действительно долго. Для того, чтобы повысить морозоустойчивость бетона, при его производстве применяют особые технологии.

Особенности производства морозоустойчивого бетона

Схема разрушения бетона под воздействием влаги и морозов хорошо изучена. Подогревать бетон энергозатратно и бесполезно, защитить изделие от влаги на 100% невозможно. Инженеры нашли другой способ повысить морозоустойчивость. Для этого смесь аэрируют: насыщают воздухом так, чтобы внутри готового изделия или элемента конструкции образовались поры. Они отличаются от тех, что возникают в бетоне естественно: они достаточно большие, чтобы вместить в себя влагу. Конденсируясь, она не может заполнить всю полость, а замерзая, не разрушает структуру застывшего раствора.

Это можно сравнить со стеклянной банкой с водой, которую выставили на мороз: если банка заполнена полностью, на ней образуются трещины — лед разрушает стекло. Если банка заполнена наполовину, вода промерзает равномерно, ее уровень постепенно повышается, и стеклянные стенки остаются целыми.

Аэрация и газобетон

Для того, чтобы в смеси появились большие поры, ее намеренно насыщают воздухом. Делают это механическим и химическим способом.

При механическом способе аэрацию производят с помощью отбойника: он подает определенное количество воздуха. Это может быть и 3,5-5,5%, если речь идет о бетоне для стен, перекрытий и других подобных элементов, и 6,5%, если изделие будет постоянно подвергаться воздействию влаги.

Химическим способом производят газобетон. Объем воздуха (пор) в нем гораздо больше, чем в обычной, даже аэрированной смеси, поэтому он намного легче. Во время производства в цементную смесь добавляют химические добавки, которые вступают в реакцию. В результате реакции высвобождается газ. Его пузырьки остаются в смеси.

Существуют разные способы достичь повышенной морозостойкости бетона. Аэрация — не только самый простой, но и самый эффективный среди них.