12.2 : Beton odporny na mróz

Podatność betonu na uszkodzenia mrozowe podczas cykli zamrażania i rozmrażania wymaga strategicznych środków w celu zwiększenia jego odporności na mróz. Niezbędne jest zastosowanie takich technik jak napowietrzanie, dostosowanie stosunku wody do cementu, właściwe utwardzanie i dobór odpowiednich kruszyw.

Wprowadzenie mikroskopijnych pęcherzyków powietrza do mieszanki betonowej poprzez napowietrzanie tworzy małe pustki, które mieszczą ekspansję lodu, zmniejszając w ten sposób ciśnienie wewnętrzne i zapobiegając pękaniu. Optymalna ilość napowietrzanego powietrza zwykle waha się od 4% do 7% objętości betonu i zmienia się w zależności od narażenia na czynniki środowiskowe i wielkości kruszywa.

Stosunek wody do cementu znacząco wpływa na odporność na mróz. Niższy stosunek skutkuje gęstszym betonem z mniejszą liczbą kapilar, co ogranicza absorpcję wody i późniejsze zamarzanie. Jednak utrzymanie równowagi w celu zapewnienia urabialności i wytrzymałości jest kluczowe, przy czym typowe stosunki wahają się od 0,40 do 0,45 w środowiskach podatnych na cykle zamarzania i rozmrażania.

Prawidłowe utwardzanie betonu jest niezbędne do promowania hydratacji, zwiększania wytrzymałości i zmniejszania porowatości, a tym samym minimalizowania penetracji wody, która mogłaby prowadzić do uszkodzeń związanych z zamarzaniem. Warunki utwardzania zazwyczaj trwają od 3 do 7 dni.

Wybór kruszyw o niskiej absorpcji i wysokiej trwałości zamrażania i rozmrażania jest kluczowy dla zachowania integralności strukturalnej betonu. Badania laboratoryjne, które symulują szybkie cykle zamrażania i rozmrażania, są kluczowe dla oceny odporności betonu na mróz. Te testy mierzą zmiany dynamicznego modułu sprężystości i obliczają współczynnik trwałości, zapewniając długowieczność i niezawodność betonu w zimnym klimacie.