Betonin pakkasenkestävyys ja käyttöikä

Tutkimuksen ensimmäisessä osassa tutkittiin masuunikuonan, lentotuhkan ja silikan vaikutuksia betonin pakkasenkestävyyteen. Pakkasenkestävyys määritettiin jäädytys-sulatuskokeella ja pakkas-suolakokeella. Pakkaskokeet tehtiin normaali-ikäisille (28 d) ja vanhennetuille, noin yhden vuoden ikäisille betoneille. Jäädytys-sulatuskokeessa kaikki huokoistetut betonit kestivät vaurioitumatta 500 jäädytyssulatuskierrosta. Ainoastaan huokoistamattomat vertailubetonit, jotka sisälsivät vain portlandsementtiä, vaurioituivat. Normaali-ikäisten ja vanhennettujen betonien koetulokset olivat lähes samanlaiset. Näin ollen jäädytys-sulatuskokeen perusteella ei saatu selville sideaineen tai vanhentumisen vaikutuksia pakkasenkestävyyteen. Pakkas-suolakokeessa koebetonien pakkasenkestävyyserot tulivat paremmin ilmi. Normaali-ikäisistä betoneista lentotuhka- ja masuunikuonabetonit kestivät parhaiten. Vanhennettujen betonien paremmuusjärjestys oli seuraava: 1) lentotuhkabetoni, 2) portlandsementtibetoni, 3) silikabetoni, 4) masuunikuonabetoni. Huokosanalyysien perusteella ei voitu täysin selittää betonien erilaista käyttäytymistä pakkaskokeissa. Vanhentumisen johdosta kaikkien betonien kapillaarihuokoisuus pieneni. Tutkimuksen toisessa osassa tehtiin tilastollinen selvitys käyttäen aineistona kaikkia tässä ja aikaisemmissa tutkimuksissa hankittuja pakkassuolakokeiden tuloksia. Tutkimuksen tuloksena saatiin uudet pakkasenkestävyysluvun (P) kaavat. Pakkasenkestävyysluku on ollut Suomessa eräiden rakenteiden pakkasenkestävyyden laadunvalvonnan sekä käyttöikämitoituksen perustana. Aikaisemmissa pakkasenkestävyysluvun kaavoissa on esiintynyt kuitenkin puutteita. Uusissa kaavoissa laadunvalvontaparametreinä ovat puristuslujuus, suojahuokossuhde ja vaihtoehtoisesti jokin seuraavista tiiviyttä kuvaavista parametreista: 1) kapillaarisuusluku, 2) vedelläkyllästysastekäyrän kulmakerroin ennen taitepistettä tai 3) vedentunkeutumisen vastuskerroin. Tiiviysparametrit ja suojahuokossuhde määritetään kapillaarisella vedelläimeytyskokeella. Lisäksi pakkasenkestävyysluvun kaavassa on sideaineen tyypistä riippuva kerroin ja vakiokerroin. Vakiokertoimen suuruus riippuu betonin iästä ts. lasketaanko P-luku normaali-ikäiselle vai vanhennetulle betonille