Шлакопортландцементы.

Гранулированные шлаки, используемые в цементной промышленности, представляют собой стекловидные продукты, которые за счет их активизации известью приобретают гидравлические свойства. Хотя в них содержится меньше СаО, чем в портландцементном клинкере, при взаимодействии с водой они образуют те же гидратные фазы: C—S—Н, эттрингит и С4АН1:); однако процессы гидрации в них протекают медленнее, чем в портландцементе.

В смешанных цементах активацию шлака вызывает Са (ОН)2, выделяющийся при гидратации CaS и C2S клинкера.

При содержании в шлакопортландцементе более 80 % шлака в пасте может не оказаться Са (ОН)2.

Добавление шлаков к портландцементу в сильной степени снижает расширение материала при его хранении в морской воде. Эти деформации могут быть уменьшены более чем на 80 %, если в цементе содержалось 80 % шлака.

Введение в портландцемент шлака и золы-уноса улучшает стойкость бетона в водах шахт калийных месторождений, содержащих 27,5 % хлорида кальция и 3,9 % хлорида магния. На показаны результаты испытания в растворе соли уходе за образцами до их испытаний, тогда как для образцов, изготовленных на сульфатостойком цементе с добавками золы-уноса, достаточно было их предварительного выдерживания в нормально-влажных условиях в течение 15 сут. Наименее стойкими при этом оказались растворные образцы на сульфатостойком цементе без добавки золы-уноса.

При гидратации шлакопортландцемента в морской воде в течение до одного года можно наблюдать образование маленьких кристалликов эттрингита, которые, однако, не ухудшают прочность материала. Новообразования С—S—Н-фазы в таких цементных пасте и камне располагаются вокруг зерен шлака, на границах зерен шлака отношение C/S = 0,6 и часть кальция может быть замещена магнием. Большая стойкость таких цементов в морской воде объясняется пониженным содержанием в них Са (ОН)2.

Глиноземистый цемент. Этот цемент благодаря быстрому твердению должен иметь преимущества перед другими при строительстве морских сооружений. Однако фаза САН, в нем превращается в САН с увеличением пористости и уменьшением прочности бетона, поэтому имеются некоторые сомнения в отношении их использования. Эти сомнения сохраняются, хотя известно много примеров того, что в условиях умеренного и холодного климата бетоны на таком цементе ведут себя хорошо, особенно, если они приготовлены при низком В/Ц.

Лабораторные работы показывают, что уход за таким бетоном при температуре 70 °С обеспечивает его долговечность.

Коррозия арматуры в бетоне носит электрохимический характер; этот процесс контролируется электрическим сопротивлением у поверхности стали, рН цементной пасты в зоне контакта с арматурой, диффузией к ней таких электролитов, как хлориды, и содержанием в бетоне кислорода. Для протекания этой электрохимической реакции бетон должен быть достаточно проницаемым для подвода к арматуре кислорода и в то же время для связывания гидроксид-ионов при их взаимодействии с Mg2+ и СО,.

Проникание к арматуре хлорид-ионов уменьшает эффективность защитной пленки оксида железа на аноде. Для того чтобы началась коррозия арматуры, должно выполняться пороговое отношение С1-/ОН- = 0,63. Таким образом, в приливной зоне, где железобетонные конструкции контактируют с атмосферным кислородом, степень коррозии стали зависит от рН бетона на границе с металлом и от концентрации хлоридов. Недавние исследования показали, что в этих условиях могут быть эффективными такие ингибиторы коррозии, как NaN02, однако лишь на ограниченный период времени

Из приведенного выше обсуждения становится очевидным, что наибольший эффект повышения долговечности бетона достигается при уменьшении его проницаемости и нанесения протекторных покрытий на арматуру. Поэтому так важны правильно поставленные исследования бетона и практика бетонирования для обеспечения долговечности железобетона. Ниже приливной зоны из-за недостатка кислорода и образования защитных пленок проблема защиты от коррозии железобетона решается легче, чем в приливной зоне. Однако здесь бетон склонен к эрозии и при замораживании возможно удаление защитных пленок. Отсюда возникает необходимость и уплотнении воздухосодержащнх бетонов.

Разрушение бетона, происходящее при действии на него изгибающей нагрузки, приводит к более интенсивной диффузии к арматуре С1~ и других ионов. Коррозия стали в этих условиях вызывает дальнейшее разрушение бетона продуктами коррозии. В отсутствие соответствующего покрытия коррозия арматуры в конструкциях, длительно находившихся в морской воде, наблюдалась независимо от содержания цемента Нанесение гальванопокрытия на арматуру обеспечивает ее хорошую защиту, хотя известны случаи, когда этот метод оказался неудовлетворительным в приливной зоне. Другой фактор, усиливающий коррозию арматуры — циклическое нагружение бетона. При этом возможно его усталостное разрушение.