Dietmar Klausen – Tłumaczył Kazimierz Dąbrowski

Beton, który w stanie zawilgoconym poddany jest zmianom związanym z zamrażaniem i tajaniem śniegu przy jednoczesnym wpływie soli, musi charakteryzować się dużą odpornością na działanie tych czynników.

Środki odmrażające
Środki odmrażające powodują topnienie śniegu i lodu przez obniżenie temperatury zamarzania wody. Niezbędne do tego ciepło topnienia pobierane jest z betonu. Do topnienia stosuje się sole (najczęściej chlorek sodu NaCl do -10 !C temperatury zewnętrznej, rzadziej chlorek wapnia CaCl2 i chlorek magnezu MgCl2 – do ok. -20 !C temperatury zewnętrznej), które na beton bądź nie działają agresywnie, bądź tylko w słabym stopniu. Sole zawierające chlorki są agresywne w stosunku do stali, mogą więc powodować korozję zbrojenia w żelbecie i betonie sprężonym oraz w karoseriach samochodowych. Dlatego często stosuje się sztuczne materiały mocznikowe, alkohole i związki mocznikowo-alkoholowe (np. "Frigantin"). Nie powodują one wprawdzie korozji metalu, mogą natomiast być szkodliwe dla betonu.

Działanie środków odmrażających
Działanie środków odmrażających przedstawiono schematycznie na rys. 1.


Wskutek wnikania soli następuje w betonie spadek jej stężenia w miarę wzrostu głębokości, co wiąże się ze zmniejszeniem efektywności obniżenia punktu zamarzania. Jeżeli krzywe zmiany temperatury i topnienia przetną się wewnątrz betonu, zamarznięcie wody nastąpi przy górnej powierzchni i w dolnej niżej leżącej warstwie. Woda, zamarznięta między tymi warstwami, wytworzy przy zamarzaniu ciśnienie, które może spowodować odpryśnięcie górnej warstwy betonu.

Odporność betonu na działanie środków odmrażających można skutecznie zmniejszyć przez sztuczne wprowadzenie do betonu mikroporów powietrza. Korzystny wpływ porów, wytworzonych przez środki napowietrzające, polega przede wszystkim na tym, że ciśnienie powstające przy marznięciu wody zostaje skutecznie zmniejszone. Przyczyniają się do tego zamknięte, kuliste pory o średnicy ??0,30 mm, które są rozmieszczone w betonie równomiernie, w małych odstępach i nie są wypełnione wodą.

Wymagania
Zestawienie wymagań stawianych betonom odpornym na zamarzanie i działanie środków odmrażających podano na podstawie DIN 1045 w tabl. 1.






Składniki mieszanki betonowej
Beton o dużej odporności na mróz i sól winien być wykonywany i układany jak beton B II.

W szczególności należy:

  • Stosować elementy tak jak tego wymagają normy.
  • Przy bardzo silnym zagrożeniu przez mróz i sól (jak np. w jezdniach drogowych, czy płytach mostowych) należy stosować cementy: CEM I, CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM II/A-L lub CEM III/A (co najmniej w klasie wytrzymałości 42,5 R) względnie CEM III/B (co najmniej o klasie wytrzymałości 32,5 R przy zawartości żużla granulowanego ??50 M.%).
  • Zawartość cementu na 1 m3 betonu winna wynosić co najmniej 300 kg.
  • Kruszywo winno spełniać podwyższone wymagania odporności na mróz i sól (eFT).
  • Kruszywo winno być możliwie gruboziarniste, jego krzywa przesiewu powinna mieścić się w korzystnym zakresie krzywych przesiewu A i B.
  • Szczególne wymagania stawia się uziarnieniu kruszywa do betonowych robót drogowych.
  • Zawartość miału i drobnego piasku należy ograniczyć (również dotyczy to ograniczenia zawartości kolorowych pigmentów i miału kamiennego z dużą zawartością pyłu).
  • Stosunek wodno-cementowy nie powinien przekraczać wartości 0,5. Środki napowietrzające winny być dodawane w przypisanych ilościach minimalnych, z wyjątkiem bardzo gęstych mieszanek o niskim wskaźniku W/C ???0,40). Ilość dodatków zależy od największego ziarna kruszywa.
  • Wskazówka: minimalna zawartość porów powietrza jest stopniowana w zależności od zawartości miału i drobnego piasku.
  • Rzeczywistą ilość dodatku ustala się na podstawie wyników próby przydatności. Należy stosować środki napowietrzające sprawdzone!
  • Zagęszczenie porów – zawartość porów powietrza w świeżym betonie należy badać przy wyrównanym ciśnieniu w urządzeniu do badania zawartości porów powietrza.
  • Dodanie właściwego dodatku (np. mączki silikatowej) może wydatnie poprawić odporność na mróz i sól.
  • Zachować konsystencję możliwie gęstą, zasadniczo gęstoplastyczną o najwyższym stopniu plastyczności, uzyskanym za pomocą dodatku uplastyczniającego lub upłyniającego; należy zwrócić uwagę na wzajemną zgodność tych dodatków ze środkiem napowietrzającym.
  • Elementy betonowe (jak płyty chodnikowe, krawężniki, itp.) wykonywane z betonu ubijalnego mogą być produkowane bez sztucznego napowietrzania. Wtedy jednak wymaga się współczynnika W/C ??0,40 i betonu klasy B35. Poprawę odporności na mróz i sól można również uzyskać przy wilgotnej konsystencji mieszanki betonowej; musi się jednak przy tym zwiększyć 5-krotnie normalną ilość środka napowietrzającego.

    Układanie betonu
    W przypadku betonu odpornego na działanie mrozu obowiązują normalne zasady układania betonu.

    Badania
    Badania odporności betonu na działanie mrozu i soli odmrażającej nie są uregulowane normą. Dotychczasowe znane metody badań różnią się między sobą, stąd i różnice w osiąganych wynikach. Ogólnie rzecz biorąc, beton jest prawidłowo wykonany, ułożony w formach i pielęgnowany, gdy są spełnione wymagania w zakresie współczynnika W/C, głębokości wnikania wody i zawartości porów (tabl. 1 i 2). Wyroby betonowe o szczelnej strukturze, stosowane w budownictwie drogowym (np. płyty chodnikowe, itp.) mogą być badane przez posypanie soli na zamarzniętą warstwę wody ("metoda posypania solą") lub przez badanie testowe. Metoda "kostkowa" Setzera pozwala podzielić betony na charakteryzujące się wysoką, średnią i małą odpornością na działanie mrozu i soli odmrażającej.

    Środki ochronne – Wskazówka praktyczna
    Powierzchnie betonu mogą być posypane solami odmrażającymi, jeżeli beton przynajmniej raz uległ wyschnięciu. Zaleca się w "ZTV Beton" impregnacje powierzchni górnej betonu np. za pomocą roztworu, zawierającego olej lniany, żywicą epoksydową, albo poliuretanową.

    Literatura
    ZTV-Beton-StB93 (Ausgabe 1993) Zus-tzlichen Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien f.r den Bau von Fahrbahndecken aus Beton. Forschungsgesellschaft f.r Stra§en – und Verkehrswesen (Dodatkowe, techniczne warunki umowne i wytyczne budowy nawierzchni z betonu. Stowarzyszenie badawcze dróg i ruchu drogowego).
    WEIGLER, H. und KARL, S.: Beton; Arten, Herstellung, Eigenschaften. (Beton; rodzaje, produkcja, właściwości) Ernst & Sohn, Berlin 1989.
    CDF-Test von SETZER (1991): Beton+FertigteilJachrbuch 1996, 44 (Beton + prefabrykacja – rocznik 1996, 44) Ausgabe, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin 1996.
    SIEBEL, E.: Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand von Beton. Beurteilung mittels W.rfelverfahren (Odporność betonu na działanie mrozu i soli odmrażającej. Ocena na podstawie badań na próbkach kostkowych). Beton 42 (1992) H.9, str. 496-501.
    PN-88/B-06280. Beton zwykły. p.6.5. Badanie betonu na stopnie mrozoodporności i wodoszczelności.
    PN-86/B-06712. Kruszywa mineralne do betonu.
    PN-85/b-23010. Domieszki do betonu. Klasyfikacja: określenia.
    PN-88/B-30000. Cement portlandzki.
    DIN 1045. Beton und Stahlbeton; Bemessung und Ausf.hrung (Beton i żelbet. Projektowanie i wykonawstwo).
    DIN 1045/A1. Beton und Stahlbeton; Bemessung und Ausf.hrung; ńnderungen und Fehlerberichtigungen zur Ausgabe, Juli 1088 (Beton i żelbet. Wymiarowanie i wykonawstwo. Zmiany i uwzględnienie błędów wydania z 1988 r.).
    DIN 4226 cz.1. Zuschlag f.r Beton; Zuschlag mit dichtem Gef.ge; Begriffe, Bezeichnungen und Anforderungen (Kruszywo do betonu; kruszywo o szczelnej strukturze. Pojęcia, oznaczenia i wymagania).
    DIN 1048 cz.1. Pr.fverfahren f.r Beton; Frisch-beton (Badanie betonu świeżego).
    DIN 1048 cz.5. Pr.fverfahren f.r Beton; Fest-beton, gesondert hergestellte Probekżrper (Badanie betonu stwardniałego. Specjalne kształty próbek).
    DIN 1164-1. Zement; Zusammensetzung, Anforderungen (Cement; składniki, wymagania).