Способы предупреждения щелочной коррозии.

В тех случаях, когда приходится использовать реакционно-активный заполнитель, обычно ориентируются на один из следующих способов. Прежде всего, естественно, применяют цемент, содержащий менее 0,6 % Na20. Если же приходится использовать высокощелочной цемент, то его частично, на 20—30 %, заменяют иуццолаповыми добавками. Однако следует иметь в виду, что некоторые пуццоланы сами содержат щелочи, поэтому предусматривается проведение испытаний по стандарту (ASTM C44I—59) для оценки пригодности имеющихся пуццолановых добавок, чтобы исключить щелочную коррозию бетона.

Механизм их действия не совсем понятен; по-видимому, они, во-первых, снижают общую концентрацию щелочей в смешанном вяжущем, во-вторых, они могут реагировать со щелочами, образуя соединения, не вызывающие нежелательного действия на бетон. В-третьих, может играть важную положительную роль и тот факт, что они связывают гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации цемента, и понижают концентрацию Са (ОН)2 в поровон жидкости бетона.

Пауэре и Стейнор обратили внимание на вторую причину снижения пуццоланами щелочной коррозии; ими было обнаружено, что в жидкой фазе бетона уменьшилась концентрация щелочей и соответственно изменилась степень их взаимодействия с заполнителем. Они пришли к заключению, что в присутствии пуццолановых добавок образуется известково-щелочекремнеземный комплекс, который в отличие от щелочесиликатиого геля не способен к набуханию. Шлакопортландцемент,

благодаря присутствию в нем доменного шлака, также предупреждает развитие щелочной коррозии.

Обнаружено,- что крупный заполнитель, содержащий стекловидную фазу, подавляет объемные расширения в бетоне в присутствии щелочей. Однако добавление пуццолановых добавок к цементу может оказаться бесполезным, если процесс коррозии бетона контролируется щелочекарбонатными реакциями. К одному из способов предотвращения щелочной коррозии можно отнести также замену части реакционно-активного заполнителя устойчивым в этих условиях (если только это окажется экономически оправданным). Установлено, что величина объемных расширений бетона зависит от размера частиц заполнителя; таким образом, опасность щелочной коррозии можно уменьшить, контролируя дисперсность заполнителя.

Расширение пористых бетонов может быть предотвращено наличием достаточного объема крупных пор. Это обеспечивается введением воздухововлекающих добавок, применением тощих бетонных, смесей, легких или пористых заполнителей и других мероприятий. При использовании реакционноспособного кремнезема для предотвращения щелочной коррозии растворов идут на изготовление изделий с низким ВЦ. Однако в том случае, когда процесс протекает по механизму щелочно-карбонатной реакции, снижение ВЦ может привести к увеличению объемных расширений бетона.

В некоторых случаях деформацию расширения бетона удается ограничить путем выдерживания изделий в жестких формах. Если в бетоне содержится очень ограниченное количество воды, то это предотвращает его объемное расширение. Поэтому в изделиях, эксплуатирующихся в воздушно-сухих условиях, удается свести к минимуму опасность их щелочной коррозии.

В дополнение ко всему вышесказанному отметим также, что ведутся исследования добавок-ингибиторов щелочной коррозии бетона. Мак-Кой и Калдвелл использовали для снижения его деформаций расширения 1 % солей лития. Лугннина и Михалев предложили для этой цели добавки фосфатов. Метод исследовал эффективность различных добавок в системах, содержащих высокощелочной цемент и реакционно-активный заполнитель, и нашел, что по тормозящему объемные расширения действию анионы добавок (при одинаковом катионе) располагаются в ряд. Были изучены также соли бария при их введении в клинкер, не содержащий гипса.

Существует много стандартизованных методов испытания заполнителей с целью исключения щелочной коррозии бетона при их применении. Этот факт свидетельствует о том, что ни один из них не может считаться абсолютно безукоризненным, поэтому желательно применять сразу несколько методов. Петрографическое определение заполнителей, проводимое согласно ASTM C295—65, обычно служит для оценки пород. В том случае, когда не помогает петрографический микроскоп, применяют сканирующую электронную микроскопию, рентгеновскую дифрактометрию, различные термические анализы, инфракрасную спектроскопию (ИКС)

Стандартные кривые строят в координатах: количество растворившегося SiOa — уменьшение щелочности раствора. По ним заполнители относят к одной из трех категорий: безопасных, потенциально опасных и опасных. Однако некоторые заполнители, безопасные по данным ускоренного химического анализа, оказываются в действительности реакционно способными и наоборот. Кроме того, эту методику трудно использовать для интерпретации данных, касающихся заполнителей, содержащих карбонаты магния или железа, а также серпентинит: в их присутствии наблюдается сильное снижение концентрации гидроксидионов. Ошибочные данные получают и при использовании этого метода для карбонатов, поэтому ускоренный химический анализ целесообразно комбинировать с другими методами оценки заполнителей.

Испытание растворных образцов балочек основано на измерении удлинения образцов балочек из раствора на измельченном до определенных размеров испытуемом заполнителе (метод по ASTM C227—71). Этот заполнитель смешивают с высокощелочным цементом (или с цементом, реально применяемым для приготовления бетона); балочки из раствора хранят в условиях 100%-ной относительной влажности 37,8С. При увеличении длины образца более чем на 0,1 % за 6 мес заполнитель относят к числу опасных, при линейных деформациях 0,05 % за 3 мес его квалифицируют как потенциально опасный. В этих случаях требуется принимать соответствующие профилактические меры.