Подвергающиеся химической агрессии бетонные и железобетонные конструкции, независимо от защиты их противокоррозийными покрытиями (мастики, обмазки, растворы и т. п.), выполняют из бетонов повышенной стойкости или из специальных бетонов, приготовляемых на кислотоупорном цементе или полимерных вяжущих. Ниже даны рекомендации на основе исследований М. М. Субботкина (НИИЖБ) и др.
Свойства бетона
Бетоны на цементах должны иметь высокую плотность, обеспечиваемую низким В/Ц (не выше 0,40—0,45).
Предел прочности при сжатии такого бетона должен быть не меньше 200 кг/см2 водонепроницаемость — не ниже марки В4 и иметь повышенную сопротивляемость усилиям растяжения.
Бетоны на основе жидкого стекла должны иметь не менее: объемный вес 2000 кг/м3, предел прочности при сжатии 200 и при растяжении 20 кг/см2, сцепление со сталью и керамикой 10, а с обычным бетоном 5 кг/см2.
Бетоны на основе нефтяных битумов должны иметь предел прочности при сжатии не менее 150 кг/см2 и водопоглощение не более 0,12%.
Добавки
Добавками, вводимыми в состав бетона, могут служить:
- минеральные, повышающие плотность бетона и понижающие коэффициент фильтрации, что целесообразно в подземных и массивных сооружениях при постоянном воздействии на них влаги;
- химические, способствующие возникновению в цементном камне новообразований, изменяющих его структуру и также значительно понижающих коэффициент фильтрации;
- органические поверхностно-активные, пластифицирующие и уменьшающие водопотребность, снижающие тепловыделение и усадку, а также повышающие морозостойкость и трещиностойкость бетона;
- полимерные.
Последние, изменяя структуру бетона и заполняя его поры полимером, снижают истираемость и фильтрацию, повышают предельную растяжимость, трещиностойкость и адгезию (связь) нового бетона со старым.
Изготовление
Для сохранности арматуры от коррозии ширина раскрытия трещин (без нанесения лакокрасочных покрытий) в бетоне должна быть не более 0,2 мм, а преднапряженные элементы конструкций для сильно агрессивных сред — рассчитываться по I и II категориям трещиностойкости.
Толщину защитных слоев по сравнению с обычной следует увеличивать на 5—10 мм в зависимости от степени агрессивности среды и защиты бетона.
Для получения солестойких, в частности сульфатостойких, бетонов применяют сульфатостойкий или иной низкоалюминатный портландцемент. Не следует применять в качестве вяжущих для этих бетонов пуццолановые или шлакопортландцементы.
Для кислотостойких бетонов при повышенной концентрации кислот применяют растворимое натриевое или калиевое стекло (жидкое стекло), к которому добавляют инициатор твердения — кремнефтористый натрий и наполнитель — тонкомолотый кислотоупорный материал (диабаз, андезит, кварц, базальт). С той же целью применяют кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, являющийся тонкоизмельченной смесью кварцевого песка и кремнефтористого натрия; эту смесь затворяют водным раствором жидкого стекла.
Плотный бетон на портландцементе и на обычных заполнителях (кварцевый песок, щебень изверженных пород) достаточно хорошо противостоит действию слабых растворов щелочей, но с увеличением концентрации раствора едких щелочей (NaOH, КОН), особенно при повышенной температуре, коррозия бетона резко увеличивается, главным образом по причине разрушения заполнителей. Бетон на портландцементе и карбонатных заполнителях (известняке, доломите) достаточно щелочестоек при высоких концентрациях растворов щелочи и высоких температурах.
Заполнители
Заполнителями для химически стойких бетонов должны служить:
- для кислотостойких — щебень из андезита, гранита, плавленого базальта и диабаза, кварцита, габбро, кислотостойкой керамики и кварцевый песок или песок от дробления указанных материалов;
- для солестойких бетонов — щебень из плотных изверженных, или метаморфических, пород (гранита, диабаза, габбро, кварцита, гнейса).
Песок должен быть крупный с Мкр —2,5 и количеством отмучиваемых пылевидных и глинистых (содержащих нежелательные алюминаты и алюмосиликаты) частиц не более 1 % по весу, а для особо ответственных конструкций — из 2—3 раздельно дозируемых фракций. Щебень следует разделять на фракции (5—10, 10—20, 20—40 мм); количество отмучиваемых частиц в нем должно быть не больше 0,5%, а частиц лещадной формы — не более 15%. Нельзя применять крупный заполнитель с наличием опалового кремнезема, халцедона и других видов аморфного кремнезема, способного к реакции со щелочами цемента, из-за которой могут возникнуть опасные напряжения в бетоне.