Ehitusmaterjalide külmakindlus näitab, kuidas konkreetne proov suudab säilitada oma omadused pärast mitut järjestikust külmutamis- ja sulatamistsüklit. Betooni puhul on nende protsesside käigus selle hävimise peamiseks põhjuseks tahkes olekus vesi, mis avaldab olulist survet materjali mikropragude ja pooride seintele.
Betooni kõrge kõvadus ei lase omakorda veel vab alt paisuda, mistõttu tekivad betooni külmakindluse katsel suured pinged. Hävitamine algab väljaulatuvatest osadest ja jätkub seejärel ülemistes kihtides ning tungib lõpuks sügavale.
Tegur, mis kiirendab betooni hävimist, on ka ehitusmaterjali moodustavate elementide erinev soojuspaisumise koefitsient. See tekitab täiendavat pinget.
Betooni külmakindlust mõõdetakse külmumis- ja sulatamisprotseduure kontrollivate meetoditega. Uuritava parameetri näitajad sõltuvad järgmistest teguritest: külmumistemperatuur, tsükli kestus, uuritava proovi mõõtmed, vee küllastumise meetod. Näiteks betooni hävitamise protsesson kiirem, kui külmutamine toimub soolalahustes võimalikult madalal temperatuuril.
Betooni külmakindlust arvutatakse seni, kuni teatud arv korduvaid tsükleid vähendab proovi massi 5 protsenti ja tugevust 25 protsenti. Just protseduuride arv, mida ehitusmaterjal on vastu pidanud, määrab selle kaubamärgi. Külmakindluse aste määratakse ka sõltuv alt piirkonnast, kus seda betooni kasutatakse.
Külmakindlal betoonil on eriline struktuur. Selle poorsus ei lase jää mahul liigset survet tekitada ja aeglustab hävimisprotsessi.
Betooni külmakindlus sõltub ainult makropooride arvust, kuna väikestes poorides vesi ei külmu isegi madalaima võimaliku temperatuuri juures, mistõttu ei tekita see lisapingeid. Seega on suurte pooride olemus, kuju ja maht suur mõju.
Betooni külmakindlust saab parandada järgmistel viisidel:
- Suurte pooride vähendamine betooni tiheduse suurendamise teel.
- Täiendavate õhupooride tekitamine betoonis teatud lisandite lisamisega. Kui selliste pooride maht on veerand külmutatud vee mahust, siis tavalise veega küllastumise protsessis seda ei täideta. Sel juhul imbub jää poolt väljatõrjutud külmumata vesi vabasse ruumi ja seejärel rõhk nõrgeneb.
Siseõhuhulk külmakindlas betoonispeaks jääma nelja kuni kuue protsendi vahele. Õhuhulk ei sõltu ainult tsemendi ja vee tarbimisest, vaid ka jämedast täitematerjalist. Õhu maht betooni sisemistes poorides suureneb, kui vee ja tsemendi tarbimine suureneb, ja täitematerjalide fraktsioonide suurus, vastupidi, väheneb.
