Большинство дефектов бетона приходят снаружи: вода, мороз, углекислый газ. Но есть разрушение, которое зреет внутри самого монолита из-за реакции между его собственными компонентами — щёлочно-кремнезёмная реакция, АСР (в международной практике ASR, alkali-silica reaction). Её называют «раком бетона»: она проявляется через годы, развивается медленно и почти не лечится. Хорошая новость в том, что её на 100 % можно предотвратить на стадии подбора состава. Разберём, как.

Что такое АСР и почему она опасна

АСР — это химическая реакция между активным (реактивным) кремнезёмом в составе некоторых заполнителей и щелочами, которые приносит в бетон цемент. Продукт реакции — щёлочно-кремнезёмный гель. Сам по себе гель не страшен, но он жадно поглощает воду и при этом набухает, увеличиваясь в объёме. Расширение происходит внутри уже затвердевшего бетона, который сопротивляться ему не может, — и монолит разрывает изнутри. Опасность в скрытности: первые годы конструкция выглядит идеально, а потом начинает медленно, но необратимо растрескиваться.

Три условия, без которых реакции не будет

АСР запускается только при одновременном совпадении трёх факторов — это ключ к её профилактике. Уберите любой из трёх — реакции не будет:

  1. Реактивный заполнитель — щебень или песок с активными формами кремнезёма (опал, халцедон, кристобалит, вулканические стёкла, некоторые кварциты и кремни).
  2. Достаточная щёлочность — высокое содержание оксидов натрия и калия в поровой влаге, источник которых — цемент.
  3. Влага — без воды гель не набухает; именно поэтому страдают конструкции во влажной среде, а сухие внутренние практически защищены.

Вся стратегия предотвращения строится на том, чтобы исключить хотя бы одно из этих условий.

Механизм: от геля к трещинам

Активный кремнезём заполнителя реагирует со щёлочами и гидроксильными ионами поровой жидкости, образуя на границе зерна заполнителя щёлочно-кремнезёмный гель. Гель гигроскопичен: впитывая воду из бетона и окружающей среды, он набухает и создаёт давление, которое многократно превышает прочность бетона на растяжение. Вокруг реактивных зёрен появляются микротрещины, они сливаются, и на поверхности проступает характерная картина — карта трещин (сетка нерегулярных трещин, напоминающая паутину или «крокодилову кожу»), часто с белёсыми высолами геля по краям. В отличие от усадочных трещин, эти раскрываются со временем и сопровождаются общим расширением конструкции — заклинивает швы, выгибает плиты. Как отличить АСР от других трещин — частично в статье «Почему трескается бетон».

Способ 1: контроль заполнителя

Самый прямой путь — не использовать реактивный заполнитель. Потенциально опасные породы выявляют лабораторными испытаниями: петрографическим анализом (минералог под микроскопом ищет активные формы кремнезёма) и ускоренными методами, где образцы выдерживают в щёлочном растворе и измеряют расширение. Наша аккредитованная лаборатория контролирует инертные материалы, и это первая линия защиты: на проверенных нереактивных заполнителях АСР невозможна в принципе. Качество щебня и песка вообще влияет на бетон сильнее, чем кажется, — об этом в статьях «Пропорции бетона» и «ГОСТ 7473-2010 на товарный бетон».

Способ 2: низкощелочной цемент

Если есть сомнения в заполнителе, второй рычаг — снизить количество щёлочей в бетоне. Применяют низкощелочной цемент, в котором суммарное содержание щелочей (в пересчёте на эквивалент Na₂O) ограничено — обычно не выше 0,6 %. Параллельно ограничивают общее содержание щелочей на кубометр бетона: чем меньше щёлочи в системе, тем меньше геля образуется и тем безопаснее даже умеренно реактивный заполнитель. Важно не подливать «лишних» щелочей и со стороны добавок — поэтому химию подбирают совместимой с цементом (см. «Добавки в бетон»).

Способ 3: активные минеральные добавки

Третий, очень эффективный способ — ввести в бетон активные минеральные добавки: молотый доменный шлак, золу-унос, микрокремнезём. Работают они двояко. Во-первых, связывают свободную известь и часть щелочей в нерастворимые соединения, лишая реакцию «топлива». Во-вторых, делают структуру плотнее, снижая подвижность ионов и доступ влаги. На практике комбинация умеренно реактивного заполнителя с достаточной долей такой добавки полностью подавляет вредное расширение. Плюс — попутно растут водонепроницаемость и стойкость к другим видам коррозии (см. «Морозостойкость F и водонепроницаемость W»).

АСР и условия Хабаровска

Для нашего региона критичен третий фактор — влага. Высокий уровень грунтовых вод в пойме Амура и пучинистые суглинки держат фундаменты и подпорные конструкции в постоянно влажной среде, а это идеальные условия для набухания геля, если в составе оказался реактивный заполнитель. Добавьте сюда циклы заморозки-оттаивания: морозное разрушение и АСР усиливают друг друга, ускоряя растрескивание. Поэтому для ответственных и долговечных конструкций — мостов, гидротехнических сооружений, резервуаров — мы исходно закладываем нереактивные материалы и контролируемый состав, а не надеемся, что «пронесёт». Лечить АСР в готовой конструкции практически нечем — её только предотвращают заранее.

Нужен бетон для долговечной ответственной конструкции? Подберём состав на проверенных заполнителях с контролем щелочности — с паспортом качества и доставкой от 1 м³. Оставьте заявку или смотрите цены.