ВОЗДЕЙСТВИЕ МОРОЗА

Стойкость бетона, помещенного в условия замораживания — оттаивания, является критериальным фактором, определяющим возможность его применения в холодном климате. Хорошая морозостойкость может быть получена при соответствующих подборе и бетона, и материалов. Морозостойкость зависит не только от водоцементного отношения, качества заполнителей и соответствующего воздухововлечения, но и в значительной степени от условий выдерживания. Сухой бетон может неопределенно долго выдерживать замораживание и оттаивание, тогда как насыщенный даже при должном воздухововлечении может получить серьезные повреждения через несколько циклов замораживания—оттаивания.

Основной проблеме — разрушению различных пористых материалов вследствие замораживания — было посвящено много исследований. Были идентифицированы общие аспекты феномена замораживания. Произошел прогресс в вопросах, связанных с определением условий, при которых происходит повреждение в простых поровых системах, таких как пористое стекло. Были предприняты попытки описать процессы замораживания с помощью термодинамического подхода. Используя термодинамические уравнения, полученные для относительно простых систем, можно интерпретировать такие системы, как твердеющая портландцентная паста. Такой подход подпитывает теоретическую базу для объясняет действия мороза в бетоне.

Рост льда в капилляре должен быть сопряжен с образованием материала, имеющего более высокий химический потенциал, чем у массивного льда.

В насыщенном водой бетоне, где масса льда может находиться на внешней поверхности, представленные термодинамические системы должны быть рассмотрены в качестве приближенных, зависящих от времени; лед будет в конечном счете мигрировать и образовываться на внешней поверхности как массивный лед.

Действие мороза на пористое стекло модель для цементной пасты. Норовая структура пористого стекла такова, что оно может быть использовано в качестве модели для изучения взаимодействия различных адсорбатов с другими поровыми системами, такими, как затвердевшая портландцементная паста 191—961. Изучение поведения воды в пористом стекле при температуре ниже 0 °С обеспечивает достаточную информацию, чтобы служить основой для понимания механизма действия мороза па затвердевшую цементную пасту.

Расширение, обусловленное замораживанием в мелких порах, возрастало с увеличением толщины образца и скорости охлаждения. Остаточное расширение и мера повреждения вследствие замораживания также зависят от размера образца и скорости охлаждения. Пористые стекла являются материалом с узкой областью распределения пор по размерам — в основном с порами, имеющими диаметр около 60 Ас. В температурной области, в которой проявляется действие температур от 0 до — 18°С, вода будет мигрировать из пор, если дано достаточно времени и если лед в массе зарождается поблизости от пробы. В противном случае большие количества воды будут замерзать в мелких порах, вызывая напряжения. Эта система не находится в состоянии термодинамического равновесия.

В поровых системах термодинамическое равновесие между водой в тонких порах и льдом может быть достигнуто либо за счет понижения химического потенциала воды, помещенной в условия растяжения.

Таким образом, стремление воды к десорбции из мелких нор будет меньше для раствора, чем для чистой воды. Когда происходит замерзание, в образцах, содержащих соль, останется больше воды, чем в образцах, свободных от соли. Следовательно, в образцах, содержащих соль, будет наблюдаться большее расширение. При концентрации соли выше 9 % расширение уменьшается п, согласно Литвану, более высокая вязкость раствора соли делает всю систему жесткой. Возможно, что при более высокой концентрации соли замораживание раствора в тонких порах не приводит к такому же объемному расширению, как у чистой воды.

Вербек и Клигер, изучая иные, нежели хлориды, антиобледенители (мочевину, спирт и этиленгликоль) нашли, что их действие подобно действию, производимому NaCl; это показывает, что первопричина не в химических свойствах реагентов. Как подчеркнул Литван, главной является та точка зрения, согласно которой требуется лишь 77 % в для насыщения образцов насыщенным раствором NaCl. Таким образом, в присутствии растворов солей наблюдается высокая степень насыщения, причем даже пузырьки воздуха начинают заполняться водой. Это влечет за собой более значительное повреждение бетона..