Odpornost gradbenih materialov proti zmrzovanju kaže, kako je določen vzorec sposoben ohraniti svoje lastnosti po več zaporednih ciklih zmrzovanja in odmrzovanja. Pri betonu je glavni vzrok za njegovo uničenje med temi procesi voda v trdnem stanju, ki močno pritiska na stene mikrorazpok in pore materiala.
Po drugi strani visoka trdota betona ne omogoča, da se voda prosto širi, zato se med preskusom odpornosti proti zmrzovanju betona ustvarijo velike napetosti. Uničenje se začne od štrlečih delov, nato pa se nadaljuje v zgornjih plasteh in nazadnje prodre globoko.
Faktor, ki pospešuje uničenje betona, je tudi različen koeficient toplotnega raztezanja elementov, ki sestavljajo gradbeni material. To ustvarja dodatno napetost.
Odpornost betona proti zmrzovanju se meri z metodami, ki nadzorujejo postopke zamrzovanja in odmrzovanja. Kazalniki preučevanega parametra so odvisni od naslednjih dejavnikov: temperature zmrzovanja, trajanja cikla, dimenzij preučevanega vzorca, načina nasičenosti z vodo. Na primer, proces uničenja betonaje hitrejša, če se zamrzovanje izvaja pri najnižjih možnih temperaturah v solnih raztopinah.
Odpornost betona proti zmrzovanju se izračuna, dokler določeno število ponavljajočih se ciklov ne zmanjša maso vzorca za 5 odstotkov in zmanjša njegovo trdnost za 25 odstotkov. Število postopkov, ki jih je gradbeni material prestal, določa njegovo blagovno znamko. Stopnja odpornosti proti zmrzali je dodeljena tudi glede na območje, na katerem se bo ta beton uporabljal.
Beton, odporen proti zmrzali, ima posebno strukturo. Narava njegove poroznosti ne dovoljuje, da bi volumen ledu ustvaril prevelik pritisk in upočasni proces uničenja.
Odpornost betona proti zmrzovanju je odvisna le od števila makropor, saj voda v majhnih porah ne zmrzne niti pri najnižjih možnih temperaturah, zato ne ustvarja dodatnega stresa. Tako imajo velik vpliv narava, oblika in volumen velikih por.
Odpornost betona proti zmrzovanju je mogoče izboljšati na naslednje načine:
- Zmanjšanje velikih por s povečanjem gostote betona.
- Ustvarjanje dodatnih zračnih por v betonu z vnosom določenih dodatkov. Če je prostornina takšnih por četrtina prostornine zamrznjene vode, se v procesu običajne nasičenosti z vodo ne bo napolnila. V tem primeru bo nezamrznjena voda, ki jo izpodriva led, pronicala v prosti prostor, nato pa bo tlak oslabel.
Notranji volumen zraka v betonu, odpornem proti zmrzalimora biti med štirimi in šestimi odstotki. Količina zraka ni odvisna samo od porabe cementa in vode, temveč tudi od grobega agregata. Ko se poraba vode in cementa poveča, se količina zraka v notranjih porah betona poveča, velikost frakcij agregata pa se, nasprotno, zmanjša.
