Yapı malzemelerinin donma direnci, belirli bir örneğin birkaç ardışık donma ve çözülme döngüsünden sonra özelliklerini nasıl koruyabildiğini gösterir. Beton söz konusu olduğunda, bu işlemler sırasında tahribatının ana nedeni, mikro çatlakların duvarlarına ve malzemenin gözeneklerine önemli bir baskı uygulayan katı haldeki sudur.
Buna karşılık, betonun yüksek sertliği suyun serbestçe genleşmesine izin vermez, bu nedenle betonun donma direnci testi sırasında yüksek gerilimler oluşur. Tahribat, çıkıntılı kısımlardan başlar ve daha sonra üst katmanlarda devam eder ve sonunda derinlere nüfuz eder.
Betonun tahribatını hızlandıran bir faktör de yapı malzemesini oluşturan elemanların farklı bir termal genleşme katsayısıdır. Bu ek gerilim yaratır.
Betonun donma direnci, donma ve çözülme prosedürlerini kontrol eden yöntemler kullanılarak ölçülür. İncelenen parametrenin göstergeleri aşağıdaki faktörlere bağlıdır: donma sıcaklığı, döngü süresi, çalışılan numunenin boyutları, su doygunluğu yöntemi. Örneğin, somut yıkım sürecituz çözeltilerinde mümkün olan en düşük sıcaklıklarda dondurma yapılırsa daha hızlıdır.
Betonun donma direnci, belirli sayıda tekrarlanan döngü numunenin kütlesini yüzde 5 az altana ve gücünü yüzde 25 az altana kadar hesaplanır. Bir yapı malzemesinin markasını belirleyen dayandığı prosedürlerin sayısıdır. Donma direnci derecesi de bu betonun kullanılacağı alana göre belirlenir.
Donmaya dayanıklı beton özel bir yapıya sahiptir. Gözenekliliğinin doğası, buz hacminin çok fazla basınç oluşturmasına izin vermez ve yıkım sürecini yavaşlatır.
Betonun donma direnci sadece makro gözenek sayısına bağlıdır, çünkü küçük gözeneklerdeki su mümkün olan en düşük sıcaklıklarda bile donmaz, bu nedenle ek stres oluşturmaz. Bu nedenle, büyük gözeneklerin doğası, şekli ve hacmi büyük bir etkiye sahiptir.
Betonun donma direnci aşağıdaki yollarla geliştirilebilir:
- Betonun yoğunluğunu artırarak büyük gözenekleri küçültmek.
- Belirli katkı maddeleri ekleyerek betonda ek hava gözenekleri oluşturmak. Bu tür gözeneklerin hacmi donmuş su hacminin dörtte biri ise, normal su doygunluğu sürecinde doldurulmayacaktır. Bu durumda, buzla yer değiştiren donmamış su boş alana sızacak ve ardından basınç zayıflayacaktır.
Donmaya dayanıklı betonda iç hava hacmiyüzde dört ila altı arasında olmalıdır. Hava miktarı sadece çimento ve su tüketimine değil, aynı zamanda iri agregaya da bağlıdır. Su ve çimento tüketimi arttıkça betonun iç gözeneklerindeki hava hacmi artar ve bunun aksine agrega fraksiyonlarının boyutu azalır.
