Характер разрушения бетона при действии попеременного замораживания и оттаивания

Многообразие явлений, сопутствующих действию среды на бетон, проявляется в различных формах разрушения, которые рассмотрены ниже. Это дает возможность выделить в сложном процессе воздействия среды на бетон главную причину его разрушения.

1. Поверхностное разрушение, начинавшееся в виде шелушения поверхности бетона и развивавшееся в дальнейшем в виде отслаивания. Наблюдалось в естественных условиях службы бетона и при лабораторных испытаниях морозостойкости бетонных образцов. Этот распространенный вид разрушения связан с миграцией влаги в бетоне, направленной к охлаждаемой поверхности.

2. Постепенное разрыхление бетона, сопровождавшееся увеличением его объема, повышением водопоглощения, снижением прочности и модуля упругости. В начальной стадии не всегда появлялись внешние признаки разрушения. Такой вид разрушения наблюдался у пластичных бетонов на портландцементах с повышенным количеством трехкальциевого алюмината (10- 14%), а также на пуццолановых портландцементах и шлако-портландцементах, содержавших добавку кислого гранулированного доменного шлака. Разрыхление обусловлено большой капиллярной пористостью бетона.

3. Внезапное («взрывное») разрыхление бетона, который вначале хорошо противостоял попеременному замораживанию и оттаиванию. В ряде испытаний бетона на тонкомолотых портландцементах после 100-120 циклов замораживания наблюдалось резкое понижение прочности и модуля упругости, указывающее на ухудшение структуры бетона. В дальнейшем разрушение бетона происходило довольно быстро. Такой характер разрушения связан, скорее всего, с большой усадкой тонкомолотых цементов.

4. Местное («очаговое») разрушение бетона, вызванное расслоением бетонной смеси, наличием неморозостойких зерен и комков глины в заполнителе и другими причинами. Наблюдалось в натурных и лабораторных испытаниях бетонов, а также при систематических обследованиях цементно-бетонного покрытия дороги.

5. Растрескивание бетона, сопровождавшееся его распадением на отдельные куски. К данному виду можно отнести разрушение пропаренного пластичного бетона с B/Z/ = 0,55, помещенного в зону переменного уровня морской воды. Растрескивание обусловлено, по-видимому, дефектами, возникшими в бетоне во время пропаривания.

При испытании на морозостойкость образцов-призм из цементного камня, изготовленного с В/Ц = 0,44...0,49, наблюдалась специфическая форма разрушения. Призмы разрушались быстро - через 30-60 циклов замораживания и оттаивания. Поверхностного шелушения или отслаивания на этих образцах не было, однако уже после 20 циклов были обнаружены отколы ребер и углов в виде линз. В дальнейшем количество отколов увеличивалось и уже к 30 циклам на некоторых образцах образовалась своеобразная «шейка», примерно на середине длины, и призмы распались на две половинки. Характер разрушения этих образцов объясняется большой пористостью и значительным водопоглощением цементного камня. При переходе поглощенной воды в лед развивается большое внутреннее давление, вызывающее откалывание тех частей образца, которые промерзают в первую очередь (углы, ребра).

Для получения морозостойкого бетона недостаточно нормировать величину общей пористости (или коэффициента плотности), так как не имеется достаточно закономерной связи между морозостойкостью и общей пористостью. Равным образом величина В/Ц, взятая вне связи с расходом материалов и процессом гидратации, не является критерием плотности и морозостойкости бетона.