Известно, что главным фактором, определяющим морозостойкость бетона данного состава, является водоцементное отношение (В/Ц), от величины которого зависит капиллярная пористость цементного камня. В частности, действующие нормативные документы по проектированию высоко-морозостойких бетонов для сооружений Крайнего Севера ограничивают В/Ц – не более 0,40. Влажность бетона и степень его водонасыщения являются также важными факторами, влияющими на стойкость бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Сухой бетон или бетон, в котором составные части (цементный камень и крупный заполнитель) не насыщены до критического состояния, показывают высокую долговечность в природе. Влажный бетон может разрушаться при воздействии циклического замораживания и оттаивания и причиной тому может быть разрушение цементного камня или заполнителя, или же их совместное разрушение [1]. Поэтому очень важно, чтобы влажность образцов бетона к моменту замораживания и последующего испытания на морозостойкость соответствовала бы влажности бетона реальных конструкций, поскольку от нее зависит степень водонасыщения бетона в целом (Кн) и его структурных составляющих – цементного камня и зерен крупного заполнителя, в частности.

Учитывая, что крупный заполнитель составляет значительную часть объема бетона вопросу влияния качества крупного заполнителя на морозостойкость бетона посвящено ряд работ отечественных и зарубежных авторов [1-5]. Так, в работах [1, 4] установлено, что время и степень водонасыщения зерен крупного заполнителя, покрытых растворной оболочкой, зависит от размера и характера их порового строения: время для достижения критического водонасыщения, приводящего к разрушению образца, удлиняется (увеличивается) при уменьшении размеров зерна.

В связи с вышеизложенным целью данного исследования является изучение влияния размеров зерен крупного заполнителя на морозостойкость бетона с различными В/Ц и Кн. Последний фактор, по существу, моделирует реальную влажность, которая может установиться в бетонных конструкций в процессе эксплуатации.

Морозостойкий бетон при замораживании испытывает деформации сокращения (уменьшение размеров) и напротив, бетон чувствительный к действию мороза расширяется. Циклическое замораживание и оттаивание бетона, испытывающего деформацию расширения, сопровождается накоплением остаточных деформаций, свидетельствующих о нарушении сплошности его структуры. В наших опытах [1] было установлено, что интенсивность накопления остаточных деформаций образцами бетона в процессе их испытания на морозостойкость, определяется величиной деформации расширения, наблюдаемой при первом цикле замораживания. В этой связи морозостойкость исследуемых бетонов оценивалась по величине деформации образцов при одноразовом замораживании.

Материалы, образцы и методика исследования. Для проведения опытов использовались следующие материалы: портландцемент с Rц=43,9 МПа; кварцевый песок с Мк=2,3; высушенный при 105⁰С известняковый щебень крупностью фракций: 2,5 - 5, 5 - 10 и 10 - 20 мм. Для обеспечения морозостойкости цементного камня вводилась добавка ГКЖ-94 в количестве 0,1 % от массы цемента.

В опытах применялись бетонные образцы 7х7х15 см с упорами, длина которых с точностью до 0.001 мм измерялась при температурах: +20, -5, -10, -15 и -20 ⁰С. По разнице длины образцов определялись относительные деформации сокращения (расширения) по формуле , где - абсолютное изменение длины образца, мм;

l – длина образца при t=20 ⁰C, мм.

Для достижения =100 % образцы бетона после водонасыщения под вакуумом (остаточное давление 0,5 мм ртутного столба) 60 суток хранились в воде с t=18-20 ⁰C. При свободном водонасыщении в течении 60 суток =89-92 %; после 30 суток насыщения = ≤ 85 %.