Frost testing of high strength concrete: Frost/salt scaling at different cooling rates: Fid-Bau Portal

Frost testing of high strength concrete: Frost/salt scaling at different cooling rates

Jacobsen, Stefan / Sœther, Dag H. / Sellevold, Erik J.

Abstract The effects of variation of cooling rate and time at minimum temperature on frost deterioration of concrete have been investigated on three non-air-entrained concrete and one air-entrained concrete. It was found that at an equal number of freeze/thaw cycles, the frost/salt scaling increased when reducing the rate of cooling for the non-air-entrained concretes. A slow cooling rate produced more scaling at comparable periods in the frozen condition, compared to a rapid cooling rate and variable time at minimum temperature. Air-entrained concrete with very good frost/salt durability showed no clear effect of freeze/thaw cycle variations. Measurements of resonance frequency at prolonged cycling for two of the concretes (same binder, with/without air) showed that for the airentrained concrete, the internal cracking was increased by increasing the rate of cooling. For the non-air-entrained concretes, the internal cracking was severe for all types of cycles. Measurements of absorption during the tests revealed increased absorption with increased damage and a strong correlation between absorption and internal cracking. The scaling was found to accelerate when internal cracking increased. The two types of deterioration (scaling and cracking) therefore appear to be connected in tests where both cracking and scaling occur. The results of this investigation illustrate an important difference between frost/salt scaling and internal cracking: scaling increased with a reduced rate of cooling, whereas internal cracking increased with an increased rate of cooling.

Résumé On a étudié en laboratoire les effets de la variation du taux de refroidissement et du temps à la température minimale sur la détérioration du béton par écaillage en présence de sel fondant, sur trois bétons sans entraînement d’air et un béton à entraînement d’air. Les résultats montrent que, pour un même nombre de cycles de gel-dégel, l’écaillage augmente lorsque le taux de refroidissement est réduit pour les bétons sans entraînement d’air. À des durées comparables de gel, un taux de refroidissement lent produit un écaillage plus prononcé, en comparaison avec un taux de refroidissement rapide et un temps variable à une température minimale. Sur le béton à entraînement d’air ayant une forte durabilité contre l’écaillage, les essais ont montré que les variations des cycles gel/dégel n’avaient aucun effet significatif sur l’écaillage. Pour deux des bétons étudiés (sans et à entraînement d’air, ayant le même liant), des mesures de fréquence à résonance des cycles prolongés ont montré que pour le béton à entraînement d’air, ayant le même liant), des mesures de fréquence à d’air, la fissuration interne augmente lorsque le taux de refroidissement augmente. Pour tous les bétons sans entraînement d’air, la fissuration interne a été sévère lors de tous les différents cycles de gel/dégel. Des mesures d’absorption ont montré une augmentation d’absorption et d’endommagement, avec une bonne corrélation entre l’absorption et la fissuration interne. L’écaillage s’est accéléré lorsque la fissuration a augmenté. Les deux mécanismes de détérioration par le gel (écaillage et fissuration) semblent donc liés dans les essais où l’on trouve ces deux types de détérioration. Les résultats de cette recherche démontrent également une importante différence entre l’écaillage en présence de sels fondants et la fissuration: l’écaillage en présence de sel fondant augmente avec un taux de refroidissement réduit, tandis que la fissuration augmente lorsque le taux de refroidissement augmente.