BETON MROZOODPORNY

Destrukcja

mrozowa

betonu

powodowana

jest

naprężeniami rozciągającymi powodowanymi:



wzrostem objętości wody przy jej przechodzeniu w lód,



dyfuzją - przemieszczaniem się wody w porach betonu.

Zamarzająca woda przechodząc w lód zwiększa swoją
objętość o 9 % (w temperaturze – 2

0

C, - 4

0

C), a w

temperaturze rzędu – 22

0

C o 13%.

Woda zamarzająca w porach działa rozsadzająco.

Wielkość siły działającej na beton zależy od szeregu
czynników:

1.

Charakterystyki porowatości.



Rodzaje porów.

W każdym, nawet bardzo starannie zagęszczonym
betonie występują pory i pustki różnego rodzaju.
Mogą to być:

-

pory kontrakcyjne o średnicy 10

- 4

µm = 10

- 7

mm,

-

pory żelowe o średnicy 10

- 3

µm = 10

- 6

mm,

-

pory kapilarne, związane z występowaniem wody

zarobowej w mieszance, mają kształty kulek,
soczewek, kanalików, średnica rzędu 5 •10

– 4

do 2

•10

– 2

,

-

pory powietrzne, pęcherzyki powietrza dostają się

do mieszanki betonowej podczas mieszania w
betoniarce lub z wodą zarobową, wielkość 0,5 – 4,0
mm

-

pory sedymentacyjne, powstają w wyniku

osiadania mieszanki

np, podczas zagęszczania

pory ośrednicy od 0,01- 0,1 mm,

-

pory strukturalne z reguły powodowane są

niedoborem zaczynu lub zaprawy.



Wymiary porów

2

Tylko niektóre z wyżej podanych porów mają wpływ na
destrukcje mrozową betonu.

-

pory o średnicy powyżej 0,3 mm, zwłaszcza pory

otwarte nie są szkodliwe, ponieważ woda z nich
wycieka.

-

w porach o wymiarach poniżej 10

– 4

woda już nie

zamarza.



Stopień wypełnienia pustek wodą.

Przy nasyceniu betonu wodą do 92 % (nasycenie
krytyczne) mróz nie jest już szkodliwy dla betonu.

2.

Mechanizm destrukcji.



Pęcznienie przy przechodzeniu wody w lód.

Największa

wilgotność

panuje

w

rejonach

przypowierzchniowych elementów betonowych lub
żelbetowych. Woda zamarzająca w porach powoduje
występowanie

naprężeń

rozciągających.

Przy

przekroczeniu przez te naprężenia wytrzymałości
zaczynu czy zaprawy na rozciąganie rozpoczyna się
propagacja mikrozarysowań w sąsiedztwie tych porów.
Po kolejnych cyklach

zamrażania i odmrażania wzrasta

nasiąkliwość, nasycenie wodą i propagacja rys w
betonie. Rośnie ilość zarysowań, które stopniowo
zamien

iają się w spękania. Na powierzchni beton

łuszczy się, odspajają się luźne jego fragmenty.



Destrukcja powodowana przemieszczan

iem się

wody lub pary w betonie -

dyfuzją. Przemieszczanie to

powodowane jest różnicą ciśnień. Woda wędruje w
kierunku obszarów gdzie panują większe ciśnienia – do
strefy

przypowierzchniowej.

Do

tej

strefy

doprowadzana jest woda zwiększająca efekt pęcznienia.
Przemieszczaniu się wody towarzyszy występowanie
ciśnienia hydraulicznego wielkość którego zależy od
oporów przepływu to jest długości drogi pomiędzy
pustką z której wypływa woda a pustką gdzie panuje ł

3

większe ciśnienie. Im droga ta będzie krótsza, tym w
betonie panują mniejsze ciśnienia.
Długość drogi przemieszczania się wody można opisać
wg Powersa wzorem

a =

















1

)

1

(

4

,

1

2

3

1

L

Vp

D

gdzie:
a -

„współczynnik odległości” – połowa drogi pomiędzy

porami,

L -

zawartość powietrza [ % ],

D -

średnica porów,

Vp -

objętość zaczynu cementowego [ C + W %].

O ile według Powersa współczynnik odległości nie
przekracza wielkości a

kryt

= 0,22 - 0,25 mm, czyli

odległość pomiędzy porami nie przekracza tej
wielkości, w elemencie nie występuje destrukcja
mrozowa.

Taki stan można uzyskać zwiększając porowatość
betonu stosując domieszki napowietrzające.
Domieszki te działają spieniająco tworząc zamknięte
pęcherzyki powietrza o wielkości 20 – 250 µm (0,02 –
0,25 mm) równomiernie rozłożone w całej masie
betonu.
W czasie twardnienia betonu pęcherzyki ulegają
mineralizacji na swojej powierzchni stając się jakby
trwałym składnikiem powietrza.


Rola wprowadzonych do mieszanki pęcherzyków
powietrza

– stwardniałym betonie:



przerywają ciągłość kapilar zmniejszając przenikanie
wody do betonu a tym samym zmniejszając jego
wilgotność,

4



zmineralizowane powierzchnie porów nie pozwalają
przenikać wody do pęcherzyków. O ile w sąsiedztwie
poru powstaje lód przemieszcza się on do
pęcherzyka dzięki pewnej elastyczności jego
powierzchni.



w przypadku dyfuzji ilość pęcherzyków w betonie
powinna być taka aby „współczynnik odległości” nie
przekroczył wielkości podanych przez Powersa.

A.

B.

Przemieszczanie się wody w wyniku dyfuzji.

Odległość przemieszczania i wielkość ciśnienia

hydraulicznego w betonie.

A. -

bez domieszki napowietrzającej.

B. -

z domieszką napowietrzającą

Mrozoodporność betonu z domieszką napowietrzającą
jest kilkanaście razy większa niż betonu bez domieszki.
Zalecane napowietrzenie -

rzędu 3 – 8 %.

5

Ilość powietrza dobiera się na podstawie wielkości
maksymalnego ziarna kruszywa oraz warunków pracy
elementu.

Uziarnienie

kruszywa

0/8

0/16

0/32

0/63

Warunki

% zawartość powietrza

Beton narażony na
bezpośrednie
działanie czynników
atmosferycznych

4,5 - 6,5

3,5 - 5,5

3,0 - 0,5

2,0 - 4,0

Beton narażony na

stały dostęp wody

5,5 - 7,5 4,5 - 6,5 4,0 - 6,0

3,0 -5,0

Przykładowe domieszki napowietrzające:
Rokpol B3A 0,08 - 0,2 % mc.
Abiesod 84 0,02 - 0,3 %
Betonplast N 1,5 - 2,5 %