Otpornost građevinskog materijala na mraz pokazuje kako je određeni uzorak u stanju da zadrži svoja svojstva nakon nekoliko uzastopnih ciklusa smrzavanja i odmrzavanja. U slučaju betona, glavni uzrok njegovog razaranja tokom ovih procesa je voda u čvrstom stanju, koja vrši značajan pritisak na zidove mikropukotina i pora materijala.
Zauzvrat, visoka tvrdoća betona ne dozvoljava vodi da se slobodno širi, stoga se stvaraju visoki naponi tokom ispitivanja otpornosti betona na mraz. Uništavanje počinje od izbočenih dijelova, a zatim se nastavlja u gornjim slojevima i konačno prodire duboko.
Faktor koji ubrzava razaranje betona je i različit koeficijent toplinskog širenja elemenata koji čine građevinski materijal. Ovo stvara dodatnu napetost.
Otpornost betona na mraz se mjeri korištenjem metoda koje kontroliraju postupke smrzavanja i odmrzavanja. Pokazatelji ispitivanog parametra zavise od sljedećih faktora: temperature smrzavanja, trajanja ciklusa, dimenzija ispitivanog uzorka, načina zasićenja vodom. Na primjer, proces uništavanja betonaje brže ako se zamrzavanje vrši na najnižim mogućim temperaturama u rastvorima soli.
Otpornost betona na smrzavanje se računa sve dok određeni broj ponovljenih ciklusa ne smanji masu uzorka za 5 posto i smanji njegovu čvrstoću za 25 posto. Broj postupaka koje je građevinski materijal izdržao određuje njegovu marku. Stepen otpornosti na mraz se takođe dodeljuje u zavisnosti od oblasti u kojoj će se ovaj beton koristiti.
Beton otporan na mraz ima posebnu strukturu. Priroda njegove poroznosti ne dozvoljava zapremini leda da stvori preveliki pritisak i usporava proces razaranja.
Otpornost betona na smrzavanje zavisi samo od broja makropora, jer se voda u malim porama ne smrzava ni na najnižim mogućim temperaturama, tako da ne stvara dodatni stres. Dakle, priroda, oblik i volumen velikih pora imaju veliki uticaj.
Otpornost betona na smrzavanje može se poboljšati na sljedeće načine:
- Smanjenje velikih pora povećanjem gustine betona.
- Stvaranje dodatnih zračnih pora u betonu uvođenjem određenih aditiva. Ako je volumen takvih pora četvrtina volumena smrznute vode, tada se neće ispuniti u procesu običnog zasićenja vodom. U tom slučaju, nezamrznuta voda istisnuta ledom će prodrijeti u slobodni prostor, a tada će pritisak oslabiti.
Unutarnji volumen zraka u betonu otpornom na mraztrebalo bi da bude između četiri i šest posto. Količina vazduha ne zavisi samo od potrošnje cementa i vode, već i od krupnog agregata. Volumen zraka u unutrašnjim porama betona se povećava kada se povećava potrošnja vode i cementa, a veličina frakcija agregata, naprotiv, smanjuje.
