Betons modstandsdygtighed er et materiales evne til at bevare sine egenskaber i lang tid: brandmodstand og varmebestandighed , frostbestandighed , betonresistens i et kemisk aggressivt vand- og gasmiljø, for at opretholde dets ydeevne, når der arbejdes under ugunstige miljøforhold. uden væsentlige skader og ødelæggelser.
Særlig høj ekspansion af hærdende beton (cementsten) sker under dannelsen af calciumhydrosulfoaluminat (3CaSO 4 • 3CaO • Al 2 O 3 • 3H 2 O). Betonkorrosion kan også observeres ved tilstedeværelse af fugt og forskellige sure gasser i luften. Så for eksempel, svovldioxid , der kommer ud af ovne i kedler , damplokomotiver eller fra nogle kemiske apparater, kombineret med luftfugtighed og vanddamp, danner svovlsyre , som ødelægger beton på samme måde som fri syre i vandmiljøet. Processerne med kemisk korrosion af beton kan ikke betragtes ud over de fysiske og fysisk-kemiske processer, der forekommer i beton under påvirkning af et eksternt vandigt eller gasformigt miljø. Især volumetriske deformationer som følge af fugtudveksling (absorption af vand og dets fordampning), processer med frysning og optøning, nedsivning og filtrering af vand, diffusionsprocesser af fugtbevægelse i beton osv. , har stor indflydelse .
Forøgelse af betonens modstand, uanset typen af korrosion, opnås ved at tilvejebringe den nødvendige tæthed og ensartethed af betonkonstruktionen. Tilstedeværelsen af skaller og forskellige former for lækager i form af åbne eller indbyrdes forbundne revner, revner som følge af temperatur- eller svinddeformationer fremmer mest fremkomsten og udviklingen af korrosionsprocesser.
For at øge betonens modstand mod rent kemiske korrosionsprocesser er det nødvendigt ikke kun at sikre tilstrækkelig betondensitet, men også at vælge bindemidler og tilslag, der er mest modstandsdygtige over for denne type korrosion.
Spørgsmålet om sikkerheden ved armering i beton er uløseligt forbundet med spørgsmålet om betonmodstand, så det ville være passende at overveje det her.
Stålarmering indstøbt i beton nedbrydes som regel ikke (men ruster) og kan holdes i god stand i meget lang tid. Sikkerheden ved armering forklares ved tilstedeværelsen af et alkalisk miljø i beton. Dette gælder kun for tilstrækkelig tæt beton, hvor muligheden for luftadgang direkte til stålarmeringsstængerne er udelukket. Derfor skal armeringen i strukturen dækkes med et beskyttende lag af beton, hvis minimumstykkelse varierer fra 10 (for tyndvæggede og hule plader, dæk) til 120 mm (for store hydrauliske strukturer). Hvis miljøet er ugunstigt (høj luftfugtighed, skadelige gasser osv.), bør tykkelsen af det beskyttende lag øges. Det beskyttende lag skal være tæt, uden revner eller fejl, ellers er formålet ikke berettiget. Revner i det beskyttende lag åbner luftadgang direkte til armeringen, hvilket forårsager dannelsen af en rustfilm, ledsaget af en stigning i dens volumen. Sidstnævnte forårsager trækkræfter i beton, revner og ødelæggelse af det beskyttende lag, med alle de negative konsekvenser for holdbarheden af den armerede betonkonstruktion.
Brandmodstand forstås som betons modstandsdygtighed over for kortvarig brandpåvirkning under en brand. Varmebestandighed forstås som betons modstand mod langvarig og konstant udsættelse for høje temperaturer under driftsbetingelserne for termiske enheder (ildfast beton). Beton er et af de brandsikre materialer. På grund af betonens relativt lave varmeledningsevne har en kortvarig udsættelse for høje temperaturer ikke tid til at forårsage væsentlig opvarmning af betonen og armeringen under det beskyttende lag. Vanding af stærkt opvarmet beton med koldt vand (ved slukning af en brand) er meget farligere, det forårsager uundgåeligt dannelsen af revner, ødelæggelse af det beskyttende lag og eksponering af armeringen med fortsat virkning af høje temperaturer.
Under forhold med langvarig eksponering for høje temperaturer er almindelig Portland cementbeton ikke egnet til brug ved temperaturer over 250 °. Det er blevet fastslået, at når almindelig beton opvarmes til over 250-300°, falder styrken med nedbrydningen af calciumoxidhydrat og ødelæggelsen af cementstenens struktur. Ved temperaturer over 550 ° begynder kvartskorn i sand og knust granit at revne på grund af overgangen af kvarts ved disse temperaturer til en anden modifikation (tridymit), som er forbundet med en betydelig stigning i volumen af kvartskorn og dannelsen af mikrorevner i kontaktpunkterne mellem tilslagskorn og cementsten. Med en yderligere temperaturstigning ødelægges også andre strukturelle elementer af almindelig beton. Videnskabelige værker såvel som praksis har etableret muligheden for at opnå ildfast beton baseret på Portland cement, modstandsdygtig over for temperaturer på 1100-1200 ° og mere.
For at gøre dette er det nødvendigt at indføre finmalet silica eller aluminiumoxid-silica additiver i betonen, der binder frit calciumhydroxid frigivet under cementhydrering . Som fyldstoffer anvendes materialer, der har en tilstrækkelig grad af ildfasthed og varmebestandighed, f.eks. kromjernmalm, ildler, basalt, andesit, affald af højovnsslagge, tufs og murstensknust sten . Den maksimale temperatur, som strukturer kan modstå, afhænger af brandmodstanden og varmebestandigheden af tilslag og fint formalede additiver. Så når du bruger ildfast ler og jordadditiver, når den maksimale driftstemperatur for ildfast beton baseret på Portland cement 1100-1200 °. Ved en maksimal driftstemperatur på 700° er det muligt at anvende basalt , diabas , andesit , affald fra højovnsslagge , Artik tuf , knuste lersten som betontilslag og pimpsten , flyveaske , granuleret højovnsslagge og eddikesyre syre som fintmalede tilsætningsstoffer . For de samme temperaturer (op til 700 °) er det tilladt at erstatte Portland-cement i beton med Portland-slaggecement uden at indføre fint formalede additiver i dette tilfælde. Til fremstilling af varmebestandig beton med en driftstemperatur på op til 1300-1400 ° bør der anvendes aluminiumoxidcement med fine og grove tilslag af ildler eller kromjernmalm . Finmalede additiver til binding af calciumhydroxid er ikke påkrævet i dette tilfælde. Som bindemiddel til varmebestandig beton med en maksimal temperatur på op til 900-1000 ° kan flydende glas med natriumsilicofluorid også anvendes.
Cementsten i beton som en komponent er normalt mindre modstandsdygtig end stentilslag; når de udsættes for kemisk aggressive midler, ødelægges beton i første omgang. Alle årsager til korrosion af beton på Portland cement kan opsummeres i følgende hovedgrupper:
Det er vanskeligt at bestemme betonens korrosionshastighed på grund af det faktum, at antallet af faktorer, der påvirker processens kinetik, er meget stort (mere end ti). For at løse dette problem bruges modelleringsteori, som et resultat af hvilken dimensionsløse komplekser opnås, der udtrykker den fysiske og kemiske essens af fænomener og tillader at reducere eksperimentelt arbejde til at studere indflydelsen af kun to eller tre komplekse faktorer. Modelleringen af fysiske og kemiske processer såsom betonkorrosion er baseret på tre principper:
Bekræftelse af eksistensen af den adaptive udvikling af cementsten i beton er kendsgerningen af dannelsen i dens struktur under påvirkning af miljøet af de såkaldte "modificerede hydrater", som er karakteriseret ved større stabilitet end traditionelle hydrater. I dette tilfælde interkalerer "fremmede" ioner i strukturen af krystallinske hydrater, og sådanne processer er forbundet med en ændring i de krystalkemiske egenskaber og morfologiske egenskaber af hydratformationer [3] .