Одним из основных факторов, определяющих долговечность бетонных и железобетонных конструкций, является морозостойкость.
В процессе твердения цементных систем на начальном этапе формирования структуры бетона в цементном тесте образуется система взаимосвязанных капиллярных пор, беспорядочно расположенных по всему объему материала.
В процессе гидратации общая капиллярная пористость цементного камня и бетона уменьшается и при достижении определенной степени гидратации система взаимосвязанных капиллярных пор становится условно дискретной, т.е. поры в цементном камне, находящиеся ранее в виде сообщающихся друг с другом капилляров, оказываются разобщенными цементным гелем, в котором также имеются поры, но значительно меньших размеров. При образовании подобной структуры проницаемость бетона уменьшается. Подобное состояние системы наступает тем раньше, чем ниже начальное водоцементное отношение. Одновременно в бетоне происходит образование пор, заполненных воздухом, которые при определенных условиях могут стать резервными, придающими бетону свойства морозостойкости.
В технологии бетона одним из основных вопросов, определяющих высокую морозостойкость бетона, является вопрос об оптимальных параметрах «условно замкнутых пор». Наиболее распространенным способом получения высокой морозостойкости бетонов является нормирование содержания воздуха в бетонной смеси. Оптимальный объем пор, обеспечивающий высокую морозостойкость без существенной потери прочности, должен составлять 2…4 %. С этой целью в состав бетона вводят воздухововлекающие и микрогазообразующие добавки.
Для повышения морозостойкости бетона, как правило, используют добавки четвертого класса (органические ПАВ), которые подразделяются на гидрофилизирующие и гидрофобизирующие.
Влияние гидрофильных ПАВ проявляется в пластификации растворных и бетонных смесей, что позволяет при сохранении необходимой подвижности снизить В/Ц и, следовательно, повыситьпрочность и морозостойкость бетонов и растворов.
Влияние гидрофобизирующих добавок ПАВ на морозостойкость проявляется в воздухововлечении или газообразовании в бетонной смеси. При этом происходит гидрофобизация стенок пор, капилляров, а также поверхности конструкций из бетона. Образовавшиеся пузырьки воздуха создают в структуре бетона условно замкнутые поры, что приводит к повышению морозостойкости бетона.