Betongs motståndskraft är förmågan hos ett material att behålla sina egenskaper under lång tid: brandbeständighet och värmebeständighet , frostbeständighet , betongbeständighet i en kemiskt aggressiv vatten- och gasmiljö, för att bibehålla sin prestanda vid arbete under ogynnsamma miljöförhållanden utan betydande skada och förstörelse.
Särskilt hög expansion av härdande betong (cementsten) sker vid bildning av kalciumhydrosulfoaluminat (3CaSO 4 • 3CaO • Al 2 O 3 • 3H 2 O). Betongkorrosion kan också observeras i närvaro av fukt och olika sura gaser i luften. Så, till exempel, svaveldioxid som kommer ut ur ugnarna i pannor , ånglok eller från någon kemisk apparat, i kombination med luftfuktighet och vattenånga, bildar svavelsyra , som förstör betong på samma sätt som fri syra i vattenmiljön. Processerna för kemisk korrosion av betong kan inte betraktas bortsett från de fysikalisk- och fysikalisk-kemiska processer som sker i betong under påverkan av en yttre vatten- eller gasmiljö. I synnerhet har volymetriska deformationer till följd av fuktutbyte (absorption av vatten och dess avdunstning), processer för frysning och upptining, läckage och filtrering av vatten, diffusionsprocesser av fuktrörelser i betong, etc. , ett stort inflytande .
Att öka betongens motstånd, oavsett typ av korrosion, uppnås genom att tillhandahålla den nödvändiga densiteten och enhetligheten hos betongkonstruktionen. Närvaron av skal och olika typer av läckor i form av öppna eller sammanlänkade sprickor, sprickor till följd av temperatur- eller krympdeformationer gynnar mest uppkomsten och utvecklingen av korrosionsprocesser.
För att öka betongens motståndskraft mot rent kemiska korrosionsprocesser är det nödvändigt att inte bara säkerställa tillräcklig betongdensitet, utan också att välja bindemedel och ballast som är mest resistenta mot denna typ av korrosion.
Frågan om säkerheten för armering i betong är oupplösligt kopplad till frågan om betongmotstånd, så det skulle vara lämpligt att överväga det här.
Stålarmering inbäddad i betong bryts som regel inte ner (men rostar) och kan hållas i gott skick under mycket lång tid. Säkerheten för armering förklaras av närvaron av en alkalisk miljö i betong. Detta gäller endast för tillräckligt tät betong, där möjligheten till lufttillträde direkt till armeringsjärnen är utesluten. Därför måste armeringen i strukturen täckas med ett skyddande lager av betong, vars minsta tjocklek sträcker sig från 10 (för tunnväggiga och ihåliga plattor, däck) till 120 mm (för stora hydrauliska strukturer). Om miljön är ogynnsam (hög luftfuktighet, skadliga gaser etc.) bör skyddsskiktets tjocklek ökas. Skyddsskiktet måste vara tätt, utan sprickor eller brister, annars är dess syfte inte motiverat. Sprickor i skyddsskiktet öppnar direkt åtkomst till armeringen, vilket orsakar bildandet av en rostfilm, åtföljd av en ökning av dess volym. Det senare orsakar dragkrafter i betong, sprickbildning och förstörelse av skyddsskiktet, med alla negativa konsekvenser för den armerade betongkonstruktionens hållbarhet.
Brandmotstånd förstås som betongens motståndskraft mot kortvariga brandpåverkan under en brand. Värmebeständighet förstås som betongens motstånd mot långvarig och konstant exponering för höga temperaturer under driftsförhållandena för termiska enheter (eldfast betong). Betong är ett av de brandsäkra materialen. På grund av betongens relativt låga värmeledningsförmåga har en kortvarig exponering för höga temperaturer inte tid att orsaka betydande uppvärmning av betongen och armeringen under skyddsskiktet. Att vattna kraftigt uppvärmd betong med kallt vatten (när man släcker en brand) är mycket farligare, det orsakar oundvikligen bildandet av sprickor, förstörelse av skyddsskiktet och exponering av armeringen med fortsatt verkan av höga temperaturer.
Under förhållanden med långvarig exponering för höga temperaturer är vanlig portlandcementbetong inte lämplig för användning vid temperaturer över 250 °. Det har konstaterats att när vanlig betong värms över 250-300°, minskar hållfastheten med nedbrytningen av kalciumoxidhydrat och förstörelsen av cementstenens struktur. Vid temperaturer över 550 ° börjar kvartskorn i sand och krossad granit att spricka på grund av övergången av kvarts vid dessa temperaturer till en annan modifiering (tridymit), som är förknippad med en betydande ökning av volymen av kvartskorn och bildandet av mikrosprickor vid kontaktpunkterna mellan ballastkorn och cementsten. Med en ytterligare ökning av temperaturen förstörs även andra strukturella element av vanlig betong. Vetenskapliga arbeten, såväl som praxis, har etablerat möjligheten att erhålla eldfast betong baserad på Portlandcement, resistent mot temperaturer på 1100-1200 ° och mer.
För att göra detta är det nödvändigt att införa finmald kiseldioxid eller aluminiumoxid-kiseldioxidtillsatser i betongen som binder fri kalciumhydroxid som frigörs under cementhydrering . Som fyllmedel används material som har en tillräcklig grad av eldfasthet och värmebeständighet, till exempel kromjärnmalm, eldlera, basalt, andesit, masugnsavfallsslagg, tuff och tegelkross . Den maximala temperaturen som konstruktioner tål beror på brandbeständigheten och värmebeständigheten hos ballast och finmalda tillsatser. Så när man använder eldfast lera och marktillsatser når den maximala driftstemperaturen för eldfast betong baserad på Portlandcement 1100-1200 °. Vid en maximal driftstemperatur på 700° är det möjligt att använda basalt , diabas , andesit , masugnsavfallsslagg , Artik- tuff , trasiga lertegelstenar som betongmaterial och pimpsten , flygaska, granulerad masugnsslagg och ättiksyra syra som finmalda tillsatser . För samma temperaturer (upp till 700°) är det tillåtet att ersätta portlandcement i betong med portlandslaggcement utan att i detta fall införa finmalda tillsatser. För beredning av värmebeständig betong med en brukstemperatur på upp till 1300-1400 ° bör aluminiumoxidcement med fina och grova aggregat av eldlera eller kromjärnmalm användas . Finmalda tillsatser för att binda kalciumhydroxid behövs inte i detta fall. Som bindemedel för värmebeständig betong med en maximal temperatur på upp till 900-1000 ° kan även flytande glas med natriumkiselfluorid användas.
Cementsten i betong som komponent är vanligtvis mindre motståndskraftig än stenaggregat, när den utsätts för kemiskt aggressiva ämnen förstörs betongen i första hand. Alla orsaker till korrosion av betong på Portlandcement kan sammanfattas i följande huvudgrupper:
Att bestämma korrosionshastigheten för betong är svårt på grund av det faktum att antalet faktorer som påverkar processens kinetik är mycket stort (mer än tio). För att lösa detta problem används modelleringsteori, som ett resultat av vilken dimensionslösa komplex erhålls som uttrycker den fysiska och kemiska essensen av fenomen, och gör det möjligt att reducera experimentellt arbete till att studera påverkan av endast två eller tre komplexa faktorer. Modelleringen av fysikaliska och kemiska processer som betongkorrosion bygger på tre principer:
Bekräftelse på förekomsten av den adaptiva utvecklingen av cementsten i betong är faktumet av bildningen i dess struktur under påverkan av miljön av de så kallade "modifierade hydraterna", som kännetecknas av större stabilitet än traditionella hydrater. I det här fallet interkaleras "främmande" joner i strukturen av kristallina hydrater, och sådana processer är förknippade med en förändring i kristallkemiska egenskaper och morfologiska egenskaper hos hydratformationer [3] .