Использование морской воды для приготовления бетона и раствора

В большинстве стран мира не возникает потребности в использовании морской воды для приготовления бетона и раствора. Однако есть такие территории, где пресная вода настолько дефицитна, что для строительных работ приходится пользоваться морской водой. В таком случае морская вода должна применяться только для неармированного бетона. Однако большая часть бетонных несущих конструкций должна армироваться. В некоторых случаях имеется вода, засоленность которой гораздо меньше, чем у морской воды.

Было отмечено, что во многих местностях, где для замеса бетона приходится использовать морскую или солоноватую воду, заполнитель (особенно песок) также содержит соль. Каковы же опасные последствия использования морской воды для замеса бетона и строительного раствора?

Прежде всего, если вода для затворения очень солона, то для приготовления бетона и раствора нельзя использовать глиноземистый цемент. Во всех случаях, когда для замеса нет нормальной (пригодной для питья) воды, следует обратиться за консультацией к изготовителям цемента. Все рассматриваемые ниже вопросы относятся к бетону и раствору на портландцементе. Общее количество растворенных твердых веществ (солей) в воде Атлантического океана составляет около 32 000 мг/л. Из них примерно 2000 мг/л являются сульфатами (в основном сульфат магния) и 18 000 мг/л — хлоридами (в основном хлорид натрия). Установлено, что наличие сульфатов в нормальной воде Атлантического океана, используемой для приготовления бетона и раствора на портландцементе, не приводит к значительному снижению прочности и проницаемости бетона в течение длительного промежутка времени. Хлориды ускоряют схватывание и твердение цемента.

Общее влияние растворенных солей в количестве 32 000 мг/л в воде для затворения может вызвать значительные выцветы на наружных поверхностях бетонных элементов. Хлористый натрий очень агрессивен по отношению к черным металлам, поэтому подробное рассмотрение влияния концентрации хлорида может оказаться полезным.

Как отмечалось ранее, содержание хлоридов в водах Атлантики составляет примерно 18 000 мг/л; в Персидском заливе и Красном море концентрация, вероятно, будет около 22 000 мг/л, пли 2,2% по массе. Если водоцементное отношение смеси 0,45, то содержание хлорида в смеси, выраженное г процентах массы цемента, составит: 0,45-2,2=0,99%?1%. Чтобы перевести это содержание хлорида в более часто употребляемый показатель содержания хлорида кальция, применяют следующее выражение: хлорид кальция СаСl₂=40+2(35,5) = 110.

Если максимальная допускаемая доза безводного хлорида кальция в бетоне (при наиболее благоприятных условиях контроля ка строительной площадке) составляет 1,5% по массе цемента, то эквивалентное допускаемое содержание хлорида 70/110·1.5=1%.

Ранее отмечалось, что в тех районах, где для затворення бетона приходится пользоваться морской водой, заполнители, в особенности песок, могут также содержать значительное количество соли. Отсюда следует, что морская вода, используемая при производстве бетона, может вызвать коррозию арматуры. Необходимо учитывать также и то, что в морских сооружениях содержание соли в бетоне, вероятно, будет со временем увеличиваться за счет водяных брызг при ветре.

В статье Гриффина в журнале «Защита материалов» (ноябрь, 1965 г.) говорится об экспериментальном использовании соленой воды затворения и воздействии водяных брызг при ветре. Если сооружение не запроектировано специально для временного использования с относительно небольшим сроком службы, то следует уделить внимание методам исключения или уменьшения воздействия хлоридов на арматуру. Необходимые мероприятия определяются производственными возможностями и должны включать как можно больше из перечисленных ниже операций.

1. Необходимо предусматривать использование плотного непроницаемого бетона с определенной толщиной защитного слоя. Это соответствует нормативным значениям минимального расхода цемента, равного 360 кг на 1 м³ бетона, максимального водоцементного отношения 0,45, минимальной толщины защитного слоя 50 мм, а также требованиям, предъявляемым к тщательному уплотнению и выдерживанию бетона. Автор считает, что максимальная толщина защитного слоя, как правило, не должна превышать 60 мм. В противном случае толщина бетона, в котором могут возникать трещины, становится слишком большой.

2. При проектировании необходимо обращать особое внимание на то, чтобы предельная ширина трещин на наружных поверхностях не превышала 0,1 мм.

3. Рекомендуется по возможности применять оцинкованную арматуру. При этом целесообразно использовать портландцемент с содержанием хроматов не менее 65 мг/л. При отсутствии такого цемента хроматы можно добавлять в ванны горячего цинкования.

4. Наряду с мероприятиями по п. 3 арматуру можно покрывать двумя плотными слоями эпоксидной смолы после удаления ржавчины и рыхлой заводской окалины. Затвердевшее эпоксидное покрытие уменьшает сцепление, однако это можно учесть либо при проектировании (если сцепление является определяющим), либо применив арматуру с повышенным сцеплением.

В заключение этого краткого обзора, посвященного использованию морской воды при приготовлении бетона, следует упомянуть работу Дьюэра из Ассоциации цемента и бетона. Дьюэр показал, что при использовании морской воды прочность бетона при сжатии улучшается в любом возрасте, начиная от 1 сут до 4 лет по сравнению с прочностью такой же смеси, изготовленной на водопроводной воде. Следует отметить, что хотя бетон на глиноземистом цементе (при условии правильного дозирования и выдерживания) очень долговечен в морской воде, ее ни в коем случае нельзя использовать для затворения бетона или раствора на этом типе цемента.