La resistenza al gelo dei materiali da costruzione mostra come un particolare campione sia in grado di mantenere le proprie proprietà dopo diversi cicli successivi di congelamento e scongelamento. Nel caso del calcestruzzo, la principale causa della sua distruzione durante questi processi è l'acqua allo stato solido, che esercita una notevole pressione sulle pareti delle microfessure e dei pori del materiale.
A sua volta, l'elevata durezza del calcestruzzo non consente all'acqua di espandersi liberamente, pertanto durante la prova di resistenza al gelo del calcestruzzo vengono create elevate sollecitazioni. La distruzione inizia dalle parti sporgenti, poi prosegue negli strati superiori, e infine penetra in profondità.
Un fattore che accelera la distruzione del calcestruzzo è anche un diverso coefficiente di dilatazione termica degli elementi che compongono il materiale da costruzione. Questo crea ulteriore tensione.
La resistenza al gelo del calcestruzzo viene misurata utilizzando metodi che controllano le procedure di congelamento e scongelamento. Gli indicatori del parametro studiato dipendono dai seguenti fattori: temperatura di congelamento, durata del ciclo, dimensioni del campione studiato, metodo di saturazione dell'acqua. Ad esempio, il processo di distruzione concretaè più veloce se il congelamento viene effettuato alle temperature più basse possibili in soluzioni saline.
La resistenza al gelo del calcestruzzo viene calcolata fino a quando un certo numero di cicli ripetuti riduce la massa del campione del 5 percento e ne riduce la resistenza del 25 percento. È il numero di procedure a cui un materiale da costruzione ha resistito a determinarne il marchio. Anche il grado di resistenza al gelo viene assegnato in base all'area in cui verrà utilizzato questo calcestruzzo.
Il calcestruzzo resistente al gelo ha una struttura speciale. La natura della sua porosità non consente al volume del ghiaccio di creare troppa pressione e rallenta il processo di distruzione.
La resistenza al gelo del calcestruzzo dipende solo dal numero di macropori, poiché l'acqua nei piccoli pori non congela nemmeno alle temperature più basse possibili, quindi non crea ulteriore stress. Pertanto, la natura, la forma e il volume dei pori dilatati hanno una grande influenza.
La resistenza al gelo del calcestruzzo può essere migliorata nei seguenti modi:
- Ridurre i pori dilatati aumentando la densità del calcestruzzo.
- Creazione di ulteriori pori d'aria nel calcestruzzo introducendo determinati additivi. Se il volume di tali pori è un quarto del volume dell'acqua congelata, non verrà riempito durante il normale processo di saturazione dell'acqua. In questo caso, l'acqua non congelata spostata dal ghiaccio penetrerà nello spazio libero e quindi la pressione si indebolirà.
Volume d'aria interno in calcestruzzo resistente al gelodovrebbe essere tra il quattro e il sei percento. La quantità di aria dipende non solo dal consumo di cemento e acqua, ma anche dall'aggregato grosso. Il volume d'aria nei pori interni del calcestruzzo aumenta all'aumentare del consumo di acqua e cemento e la dimensione delle frazioni di aggregato, al contrario, diminuisce.
