Rakennusmateriaalien pakkaskestävyysosoittaa, kuinka yksi tai toinen näyte pystyy säilyttämään ominaisuutensa useiden peräkkäisten jäädyttämis- ja sulatusjaksojen jälkeen. Betonin tapauksessa tärkein syy sen tuhoutumiseen näiden prosessien aikana on vesi kiinteässä tilassa, joka kohdistaa huomattavaa paineita materiaalin mikrohalkeamien ja huokosten seiniin.
Betonin korkea kovuus puolestaan eivesi voi levittää vapaasti, joten betonin pakkaskestävyyden testaamiseksi syntyy suuria rasituksia. Tuhoaminen alkaa ulkonevilla osilla ja jatkuu sitten ylemmissä kerroksissa ja lopulta tunkeutuu syvälle.
Betonin tuhoutumista nopeuttava tekijä on myös rakennusmateriaalin muodostavien elementtien erilainen lämpölaajenemiskerroin. Tämä aiheuttaa ylimääräistä stressiä.
Betonin pakkaskestävyys mitataanmenetelmät, joilla hallitaan jäädyttämistä ja sulatusta. Tutkitun parametrin parametrit riippuvat seuraavista tekijöistä: jäätymislämpötila, syklien kesto, testinäytteen mitat, veden kyllästymismenetelmä. Esimerkiksi betonin tuhoamisprosessi tapahtuu nopeammin, jos jäädyttäminen suoritetaan suolaliuoksissa mahdollisimman alhaisissa lämpötiloissa.
Betonin pakkaskestävyys lasketaan ennenhetkessä, kunnes tietty määrä toistettuja jaksoja ei vähennä näytteen massaa 5 prosentilla eikä sen lujuutta 25 prosentilla. Rakennusmateriaalin tuotemerkin määrittelee niiden toimenpiteiden lukumäärä, jotka rakennusmateriaali on kestänyt. Pakkaskestävyysaste määritetään myös sen mukaan, missä palloa tätä betonia käytetään.
Pakkaskestävällä betonilla on erityinen rakenne. Sen huokoisuuden luonne ei salli jäämäärän luoda liian suurta painetta ja hidastaa tuhoamisprosessia.
Морозостойкость бетона зависит только от makrohuokosten lukumäärä, koska pienissä huokosissa oleva vesi ei jäädydy edes matalimmissa mahdollisissa lämpötiloissa, joten se ei aiheuta lisärasitusta. Täten suurten huokosten luonteella, muodolla ja tilavuudella on suuri vaikutus.
Betonin pakkaskestävyyttä voidaan parantaa seuraavilla tavoilla:
- Vähentämällä suuria huokosia lisäämällä betonitiheyttä.
- Lisäilmahuokosten luominen betonillaottamalla käyttöön tiettyjä lisäaineita. Jos tällaisten huokosten tilavuus on neljäsosa jäädytetyn veden tilavuudesta, niin se ei täyty normaalin veden kylläisyyden aikana. Samaan aikaan jään syrjäyttämä jäätymätön vesi vuotaa vapaaseen tilaan, jolloin paine heikkenee.
Sisäilman tilavuus pakkaskestävässä betonissapitäisi olla välillä neljästä kuuteen prosenttia. Ilman määrä riippuu paitsi sementin ja veden kulutuksesta myös karkeasta kiviainesta. Ilmatilavuus betonin sisähuokoissa kasvaa, kun veden ja sementin virtaus kasvaa, ja aggregaattifraktioiden koko päinvastoin pienenee.
