Любой бетон и железобетон подвержен разрушению, как и любая другая строительная конструкция.
В бетонных конструкциях могут образовываться трещины, которые впоследствии приводят к более серьезным разрушениям. Трещины и начальные разрушения бетона появляются вследствие воздействия на конструкцию, внешних факторов. Данных факторов достаточно много и многие из них связаны с различными природными процессами.
Факторы, воздействующие на бетон
Факторы, которые воздействуют на бетонные конструкции и являются причиной их разрушения можно разделить на 2 большие группы, это факторы, воздействующие на открытые бетонные и железобетонные конструкции и факторы, воздействующие на подземные части этих конструкции или отдельные элементы.
Первая группа факторов
К первой группе относятся факторы, которые воздействуют на открытые бетонные элементы:
- природные процессы:
- дождь,
- ветер,
- пыльные и песчаные бури,
- заморозки,
- оттепели,
- землетрясения;
- деформация грунта:
- пучение морозного грунта,
- нагрузка от веса всего строения,
- размягчение и размывание грунта;
- агрессивные жидкости:
- бензин,
- керосин,
- масло,
- нефтепродукты,
- кислоты,
- щелочи;
- гидротехническое воздействие:
- морские приливы и отливы,
- изменение уровня воды в водоемах,
- рабочие процессы гидротехнического сооружения.
Вторая группа факторов
Ко второй группе относятся точно такие же факторы, но в данном случае они воздействуют на подземные части бетонных и железобетонных конструкций:
- деформация грунта;
- касательные силы пучения грунта;
- воздействие водной среды (приливы, отливы и т. д.);
- грунтовые воды;
- другие возможные подземные воздействия.
Для борьбы с воздействием водной среды, в том числе и грунтовых вод, используют сульфатостойкий цемент, на основе которого готовят сульфатостойкий бетон, хотя последний может быть изготовлен и с применением обычного портландцемента.
Сульфатостойкий цемент
В природной воде содержится большое количество разнообразных, растворенных солей и сульфатов. Наличие данных солей и формирует химический состав воды. И по понятным причинам, химический состав речных, морских и грунтовых вод разный. Так же он может быть разным и для каждого отдельного места вдоль реки или морского берега, а так же он может меняться со временем.
И поэтому для бетонных и железобетонных конструкций было бы логично придумать такой состав бетонной смеси, который придал бы готовому бетону свойства позволяющие защищать всю конструкцию от воздействия сульфатной коррозии. Особенно это актуально для бетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях высокой влажности или регулярного водонасыщения.
Для строительства конструкций, которые будут подвергаться воздействию влажной среды, были получены сульфатостойкий бетон и сульфатостойкий цемент, но между ними есть небольшая разница, давайте разберемся в ней.
Сульфатостойкий бетон может быть изготовлен как с применением сульфатостойкого цемента, так и с использованием обычного. При приготовлении сульфатостойкой бетонной смеси на обычном цементе, в нее добавляют специальные модифицирующие добавки, которые и придают готовому бетону сульфатостойкие свойства. Но все-таки для большего качества рекомендуется использовать не добавки, а специальный сульфатостойкий цемент.
Сульфатостойкий цемент придает готовой бетонной конструкции сульфатостойкий свойства, начиная с этапа замешивания бетонной смеси и заканчивая готовой конструкцией, которая будет обладать защитными свойствами на протяжении всей жизни.
Химия процесса
Для того чтобы понять как сульфатостойкий цемент защищает сооружение от воздействия солей и сульфатов, необходимо разобраться в протекающих химических процессах.
В составе бетонной смеси имеются 4 минерала, которые участвуют в схватывании и набора прочности бетона.
Вот эти минералы:
- двухкальциевый силикат (C2S);
- трёхкальциевый силикат (C3S);
- трёхкальциевый алюминат (C3A);
- четырёхкальциевый алюмоферит (C4AF).
При этом некоторые из минералов вступают в химические реакции со сторонними элементами, не входящие в состав бетонной смеси, и это приводит впоследствии к сульфатной коррозии.
Один из таких минералов это трёхкальциевый алюминат (C3A), который при химическом взаимодействии с растворенными в воде сульфатами, образует гидросульфоалюминат кальция. Впоследствии данное химическое соединение кристаллизуется в бетонном камне, что не может пройти бесследно. А последствие всего этого то, что бетонный камень расширяется и начинает постепенно разрушаться из-за снижения плотности.
А самое агрессивное воздействие сульфатов происходит при периодическом увлажнении и высушивании. Это часто случается с мостовыми опорами при постоянном изменении уровня воды.
