Die Frostbeständigkeit von Baumaterialien zeigt, wie eine bestimmte Probe ihre Eigenschaften nach mehreren aufeinanderfolgenden Zyklen des Einfrierens und Auftauens beibeh alten kann. Im Fall von Beton ist die Hauptursache für seine Zerstörung während dieser Prozesse Wasser im festen Zustand, das einen erheblichen Druck auf die Wände von Mikrorissen und Poren des Materials ausübt.
Die hohe Härte von Beton wiederum lässt Wasser nicht frei ausdehnen, daher entstehen bei der Frostbeständigkeitsprüfung von Beton hohe Spannungen. Die Zerstörung beginnt an den hervorstehenden Teilen, setzt sich dann in den oberen Schichten fort und dringt schließlich tief ein.
Ein Faktor, der die Zerstörung von Beton beschleunigt, ist auch ein unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizient der Elemente, aus denen der Baustoff besteht. Das erzeugt zusätzliche Spannung.
Die Frostbeständigkeit von Beton wird mit Methoden gemessen, die Gefrier- und Auftauvorgänge kontrollieren. Die Indikatoren des untersuchten Parameters hängen von folgenden Faktoren ab: Gefriertemperatur, Zyklusdauer, Abmessungen der untersuchten Probe, Art der Wassersättigung. Zum Beispiel der Prozess der Betonzerstörunggeht schneller, wenn bei möglichst niedrigen Temperaturen in Salzlösungen eingefroren wird.
Die Frostbeständigkeit von Beton wird berechnet, bis eine bestimmte Anzahl wiederholter Zyklen die Masse der Probe um 5 Prozent und ihre Festigkeit um 25 Prozent verringert. Die Anzahl der Verfahren, die ein Baustoff überstanden hat, bestimmt seine Marke. Der Grad der Frostbeständigkeit wird auch abhängig von dem Bereich zugeordnet, in dem dieser Beton verwendet wird.
Frostbeständiger Beton hat eine besondere Struktur. Aufgrund seiner Porosität kann das Eisvolumen keinen zu großen Druck erzeugen und verlangsamt den Zerstörungsprozess.
Die Frostbeständigkeit von Beton hängt nur von der Anzahl der Makroporen ab, da Wasser in kleinen Poren auch bei möglichst niedrigen Temperaturen nicht gefriert und somit keine zusätzlichen Spannungen erzeugt. Somit haben Art, Form und Volumen großer Poren einen großen Einfluss.
Die Frostbeständigkeit von Beton kann auf folgende Weise verbessert werden:
- Reduzierung großer Poren durch Erhöhung der Betondichte.
- Erzeugung zusätzlicher Luftporen im Beton durch das Einbringen bestimmter Zusatzstoffe. Wenn das Volumen solcher Poren ein Viertel des Volumens von gefrorenem Wasser beträgt, wird es bei der normalen Wassersättigung nicht gefüllt. In diesem Fall wird durch Eis verdrängtes, nicht gefrorenes Wasser in den freien Raum sickern, und dann wird der Druck schwächer.
Innenluftvolumen in frostbeständigem Betonsollte zwischen vier und sechs Prozent liegen. Die Luftmenge hängt nicht nur vom Zement- und Wasserverbrauch ab, sondern auch von der groben Gesteinskörnung. Das Luftvolumen in den inneren Poren des Betons nimmt zu, wenn der Verbrauch von Wasser und Zement zunimmt, und die Größe der Gesteinsfraktionen nimmt dagegen ab.
