Это влияние является достаточно сложным и не ограничивается деструктивными процессами. В те периоды, когда бетон находится при положительных температурах (оттаивание от 0 до +18 °С и последующее охлаждение до 0 °С), в нем продолжаются конструктивные процессы гидратации цемента и роста прочности. В итоге при систематическом определении прочности бетона, подвергаемого циклическому замораживанию—оттаиванию, сначала наблюдается рост прочности и лишь после некоторого числа циклов испытания — ее снижение.
Рост прочности происходит при нахождении бетона в процессе испытаний при положительных температурах и объясняется продолжающейся гидратацией цемента в этот период. Она даже усиливается благодаря возникновению микротрещин, нарушающих гелевые оболочки вокруг остатков зерен цемента, что улучшает доступ воды к ним.
При эксплуатации конструкций в наружных условиях в них также протекают не только деструктивные, но и конструктивные процессы. Они имеют место как при положительных температурах в весенний и осенний периоды, так и в летний период при хотя бы периодическом увлажнении бетона. Выше уже была рассмотрена способность бетона к самозалечиванию трещин. Она проявляется при положительных температурах и в бетоне, подвергнувшемся действию мороза. Причем длительность теплого периода бетон конструкций оказывает большее влияние, чем для непрерывно испытываемых образцов. К новой зиме конструкции имеют «залеченную» структуру и большую прочность, чем после окончания предыдущей.
Стандартное определение морозостойкости
Стандарт предусматривает два базовых метода определения морозостойкости. При этом он одновременно является ускоренным для обычных бетонов. Нормированы и два других ускоренных метода.
Первый базовый метод предусматривает замораживание образцов стандартных размеров на воздухе при —18 °С и оттаивание их в воде при +18 °С. Образцы стандартного возраста насыщаются водой в течение 96 ч. Они разделяются на контрольные (для определения прочности перед началом испытаний на морозостойкость) и основные, подвергаемые этим испытаниям. Замораживание—оттаивание проводится не реже одного раза в сутки. Образцы испытываются после промежуточного числа циклов, составляющего 60—80% от их требуемого количества. При положительном результате испытания продолжаются до числа циклов, соответствующего требуемой морозостойкости. Критерием ее исчерпания является снижение прочности основных образцов по сравнению с контрольными более чем на 5%. В общем случае стандарт не позволяет определить фактическую морозостойкость бетона, а лишь устанавливает, выдержал бетон заданное количество циклов, т. е. имеет требуемую марку по морозостойкости, или нет.
Для установления фактической морозостойкости бетона необходимо расширить план эксперимента: последовательно испытать несколько серий образцов, подвергаемых замораживанию—оттаиванию, и получить кривую изменения их прочности.
Ускоренные методы определения морозостойкости также принято обозначать номерами: второй, третий и четвертый.
■ По второму методу образцы насыщают 5 % раствором хлористого натрия и оттаивают в этом же растворе. Разрушение по сравнению с образцами, насыщенными водой, ускоряется в несколько раз. Поэтому марка по морозостойкости дорожных бетонов, для которых этот метод является основным, имеет больший «вес». Так, F200 для них соответствует F600 для обычных бетонов. Для дорожных бетонов установлен также дополнительный критерий разрушения: потеря массы не более 3%.
■ По третьему методу образцы, насыщенные 5 % раствором NaCl, замораживают при температуре -50 °С. Кроме того, образцы замораживаются не на воздухе (как в предыдущих методах), а также в растворе хлористого натрия. При столь жестких условиях испытаний разрушение ускоряется в 30—40 раз. Использование метода осложняется необходимостью иметь низкотемпературную камеру.
■ Четвертый метод основан на определении объемных деформаций бетона при однократном замораживании при —18 °С. Он подкупает быстротой испытания. В тоже время несмотря на включение в ГОСТ, метод продолжает вызывать сомнения в корректности. Ряд специалистов считает, что однократное замораживание не может моделировать сложные процессы в бетоне, протекающие при многократном замораживании—оттаивании.
Расчет числа стандартных циклов по результатам ускоренных испытаний и определение марки по морозостойкости производится при помощи таблицы стандарта, фрагмент которой представлен ниже. Она же показывает степень ускорения испытания для каждого метода. Чем ниже уровень морозостойкости бетона, тем ускорение разрушения больше.
