Особенность ячеистого бетона – большое количество замкнутых пор, заполняющихся водой лишь при особых условиях. Вследствие этого даже после нескольких месяцев выдерживания кубов размером 10х10х10 см в воде середина образцов остается относительно сухой. Система замкнутых, не заполняемых водой пор в ячеистом бетоне, образует буферные емкости, в которые перемещается избыток замораживаемой воды. Таким образом, ячеистый бетон по своей структуре создает предпосылки для его высокой морозостойкости.
С другой стороны, влажность газобетона непосредственно после изготовления составляет 0,3-0,6 его влажности при стандартных испытаниях и 0,15-0,3 его водопоглащения при кипячении. В нормальных эксплуатационных условиях влажность ячеистого бетона всегда ниже его влажности непосредственно после запаривания. Следовательно, образцы газобетона при лабораторных испытаниях на замораживание и оттаивание имеют такую влажность, которую не должна иметь реальная конструкция из газосиликатных блоков в эксплуатационных условиях.
Исследования морозостойкости стеновых блоков из автоклавного ячеистого бетона позволили выявить ряд зависимостей этого показателя от технологических параметров изготовления и порядок величин, характеризующих морозостойкость газобетона. Так исследуя индивидуальные гидросиликаты кальция автоклавного твердения были сделаны выводы о том, что несмотря на низкую прочность высокоосновные гидросиликаты обладают значительно более высокой морозостойкостью, нежели низкоосновные.
Это объясняется тем, что высокоосновные гидросиликаты и тоберморит имеют сложную кристаллическую структуру с меняющимся количеством молекул воды, размещенной между слоями кристаллической решетки. Кристаллический сросток этих гидросиликатов отличается повышенной плотностью, открытая пористость на 20-30% выше, чем у сростка низкоосновных гидросиликатов. Именно это обстоятельство обусловливает свободную миграцию влаги при ее замораживании и расширение ее объема без возникновения напряжений и, как следствие, высокую морозостойкость гидросиликатов повышенной основности.
Многочисленные исследователи пытались установить зависимости между основными технологическими параметрами, определяющими фазовый состав новообразований газосиликатного блока, и его морозостойкостью. К этим параметрам относится вид вяжущего, состав смеси и режим автоклавной обработки. Во всех исследованиях, при одинаковом фазовом составе новообразований в газобетоне, фиксируется влияние на морозостойкость газобетона вида вяжущего. Наименьшую морозостойкость имеют стеновые блоки на основе извести, добавки цемента повышают морозостойкость газобетона.
Важнейшим фактором, обуславливающим стойкость материала при замораживании и оттаивании, называют параметры структуры пористости. Поры по их влиянию на морозостойкость делятся на три вида:
- Резервные (более 200 мкм);
- Опасные (от 200 до 0,1 мкм);
- Безопасные (менее 0,1 мкм).
Экспериментально установлено, что если отношение объема пор с диаметром более 200 мкм к объему пор с диаметром от 200 до 0,1 мкм будет более 0,09, то газобетон будет иметь достаточную морозостойкость. На практике это отношение для газобетона на порядок выше. Хотя это и не является основанием для суждения об абсолютной величине морозостойкости газосиликатных блоков, однако показывает их преимущества в сопротивлении замораживанию по сравнению с кирпичом.
Изменение удельного объема опасных пор при введении в газосиликатный ячеистый бетон добавок портландцемента является одной из основных причин положительного влияния этой добавки на морозостойкость газобетона. Например, добавка в газосиликатные блоки плотностью 500-600 кг/м3 портландцемента в количестве 20-25% по массе сухих веществ уменьшает вдвое объем опасных пор диаметром 0,1-0,2 мкм. При этом морозостойкость газосиликата резко повышается до 25 циклов.
Приведенные данные говорят о том, что по сравнению с другими стеновыми материалами газобетон автоклавного твердения имеет повышенную морозостойкость, причем этот уровень морозостойкости ячеистых бетонов обеспечивается при наименее благоприятном с точки зрения морозостойкости фазовом составе новообразований газосиликатного блока. Высокую морозостойкость автоклавного газобетона обуславливают особенности его структуры пористости. С уменьшением влажности газобетона морозостойкость его резко возрастает.
В частности, при влажности 8% по массе лишь у 20% образцов отмечены признаки появления дефектов к 1200-му циклу замораживания и оттаивания. Это делает понятным тот факт, что при натурных обследованиях зданий с нормальным температурно-влажностным режимом, несмотря на эксплуатацию этих зданий в течение 35-40 лет, в стенах при возведении которых применялись газосиликатные блоки, не было обнаружено дефектов, которые бы являлись следствием чередующегося замораживания и оттаивания.
