Под стойкостью бетона понимают способность его длительное время сохранять свою прочность н работать в неблагоприятных для него условиях среды без разрушения. Важнейшие характеристики стойкости бетона: воздухо- и морозостойкость, стойкость против воздействия химически агрессивных сред, жаро- и огнестойкость.
Воздухостойкость. Под воздухостойкостью понимают способность бетона противостоять разрушающему действию чрезмерной усадки вследствие карбонизации и попеременному увлажнению и высушиванию.
Карбонизация бетона, т. е. присоединение С02 свободной известью, выделяющейся при гидролизе фаз элита и белита, приводит к сильной поверхностной усадке цементного камня, которой препятствуют крупный заполнитель и внутренние слои самого бетона. В результате в нем могут появиться поверхностные трещины, которые могут послужить каналами для распространения коррозии в глубь бетона. Кроме того, карбонизация разрушает некоторые из новообразований портландцемента.
Переменное увлажнение и высушивание приводят к возникновению на поверхности знакопеременных напряжений, которые также способствуют образованию трещин. Опыты показывают, что бетоны на портландцементе практически воздухостойки. Несколько меньше воздухостойкость у бетонов на пуццолановых портландцементах и совсем невоздухостойки бетоны на бесклинкерных вяжущих (известково-пуццолановые, из-вестково-зольные и др.).
Морозостойкость. Морозостойкость — это сопротивляемость бетона, насыщенного водой, многократному попеременному замораживанию и оттаиванию. Основной причиной разрушения насыщенного водой бетона при замораживании является расширение воды, находящейся в его порах, при переходе ее в лед. Это расширение создает внутреннее давление на стенки пор, которое может привести к их разрыву. Для того чтобы давление достигло величины, превосходящей временное сопротивление материала растяжению, необходимо заполнение пор не менее чем на 85—90% их объема.
В естественных условиях полное водонасыщение обычно не наблюдается, вследствие чего бетон и выдерживает большое число циклов перехода температуры через нуль. Бетон, даже тяжелый, имеет ограниченную теплопроводность; амерзание его, начинаясь с поверхности конструкции, лишь постью распространяется вглубь. Поэтому разрушение бетона совгным действием воды и мороза, особенно в гидротехнических зоружениях в зоне переменного уровня воды, происходит только на поверхности.
Большое влияние на морозостойкость бетона оказывает характер пористости, а также величина пор. В микрокапиллярах вода не замерзает даже при температурах минус 40—50°. Опасны макропоры, особенно сообщающиеся между собой, так как по ним перемещается влага при насыщении. Мелкие воздушные поры — сфероиды, образующиеся при введении в бетон воздухововлекаю-щих добавок, наоборот, полезны, так как они служат запасными резервуарами для образующегося льда. Практика подтверждает положительное влияние на морозостойкость бетона этих добавок.
Морозостойкость бетона определяется прежде всего морозостойкостью цементного камня. Наиболее морозоетойки цементы с малым содержанием СзА (не более 5%). Мало морозостойки пуццолановые портландцементы. Морозостойкость бетона несколько повышается за счет введения поверхностно-активных добавок гидрофилизующего (ССБ и др.) и гидрофобизующего (мылонафт, абиетиновая, смола и др.) действия. Эти добавки, пластифицируя бетонные смеси, уменьшают количество воды затворения, а следовательно, число открытых пор в затвердевшем бетоне и способствуют образованию в нем закрытых пор. Шлакопортландцемент по морозостойкости занимает промежуточное положение между портландцементом и пуццолановым портландцементом.
На морозостойкость бетона влияет в некоторой степени морозостойкость заполнителя. Практика показывает, что для того чтобы бетон начал разрушаться от неморозостойкости крупного заполнителя, надо чтобы вначале разрушился и отслоился слой цементного раствора, обнажив зерна заполнителя.
Степень морозостойкости бетона оценивается его маркой по морозостойкости (Мрз), которая может иметь марки; 50, 100, 150, 200 и 300 для тяжелого бетона и 10, 15, 25, 35, 50, 100 и 200 для легкого и ячеистого. Эти марки показывают количество циклов переменного замораживания до температуры не выше минус 15° и оттаивания в воде комнатной температуры, которые должны выдержать образцы без снижения прочности более чем на 25% и потери в весе более чем на 5%.
Стойкость бетона против химически агрессивных сред. Агрессивные среды подразделяются: по происхождению —на природные (минерализованные воды, засоленные грунты и т. п.); производственные (сточные воды, агрессивные газы и т. п.); по состоянию агрессивно действующих агентов — на газообразные (парообразные), жидкие и твердые.
Степень агрессивного воздействия газов определяется их видом, концентрацией, температурой и относительной влажностью воздуха, а также скоростью обмена агрессивной среды. Активность газов изменяется в зависимости от степени растворимости их в воде, растворимости в ней новообразований и т. п. По степени агрессивного воздействия газов на цементные бетоны их можно разделить на три группы: газы со слабой степенью «оздействия (СО2, CS3, SiF4), со средней (SO2, H2S), с сильной (S03, HF, НС1, N02, С12).
Степень агрессивного воздействия жидких сред зависит от их БНда, концентрации и температуры, а для растворов кислот, оснований и солей, кроме того, от степени их электролитической диссоциации, водородного показателя рН и активности ионов. По показателю рН растворы делятся на кислые (рН менее 7), нейтральные (рН = 7) и основные (рН более 7).
