12.1 : Działanie mrozu na beton

Konstrukcje betonowe w zimnym klimacie, takie jak te wzdłuż dróg, mogą zatrzymywać wilgoć. Ta wilgoć sprawia, że ​​są podatne na uszkodzenia spowodowane mrozem, gdy temperatura spada poniżej zera. Dodanie wilgoci pogarsza uszkodzenia podczas wahań temperatury, co prowadzi do powtarzającego się zamarzania i rozmrażania. Sole odladzające, rozprowadzane na tych konstrukcjach w celu stopienia lodu, przyczyniają się do cyklu zamarzania i rozmrażania i wciągają jeszcze więcej wilgoci do betonu.

Ten cykl zamrażania i rozmrażania powoduje przede wszystkim osadzanie się kamienia na powierzchni, gdzie woda wsiąka w beton i zamarza, rozszerzając się i wywierając ciśnienie. Ciśnienie to może spowodować pęknięcie warstwy powierzchniowej betonu, co skutkuje pęknięciami i odpryskami. Kiedy woda w porach betonu zamarza, może to spowodować brak równowagi termodynamicznej z otaczającą wodą żelową, powodując, że więcej wody wnika i zamarza, zwiększając tym samym ciśnienie. Ponadto ciśnienie osmotyczne soli w wodzie może wtłoczyć więcej wody do porów, nasilając ciśnienie podczas cykli zamrażania i rozmrażania.

Głębiej w betonie, w pobliżu krawędzi i spoin mogą rozwinąć się pęknięcia typu D. Te głębokie pęknięcia w kształcie litery D wskazują na poważne problemy z trwałością betonu. Beton pozbawiony napowietrzonych pustych przestrzeni jest najbardziej podatny na cykle zamrażania i rozmrażania. Te puste przestrzenie to niewielkie przestrzenie w betonie, które działają jak bufory, umożliwiając zamarzającej wodzie rozszerzanie się bez powodowania uszkodzeń. Bez tych pustych przestrzeni, rozszerzanie się powoduje więcej pęknięć i ostatecznie prowadzi do odpryskiwania, które występuje, gdy części betonu odrywają się, osłabiając ogólną konstrukcję.