Портландцементтің беріктігі өлшемдері 4x4x16 см үлгі арқалықтарды статикалық майыстыру, ал үлгінің жартысын қысу үшін сынақтан өткізу арқылы аныкталады. Үлгілерді 1:3 (цемент:стандартгы құм) құрамдағы кәдімгі қоюлықтағы цемент-құм ерітіңдісінен дайындайды. Үлгілердің 28 тәуліктен кейін сыналғандағы қысуға беріктігі цементгің белсенділігі деп аталады. Цементгің маркасы осы көрсеткіш арқылы анықгалады. Мысалы, қысқандағы беріктігі бойынша цемент белсенділігі 52,6 МПа болса, онда маркасы 500 болғаны. Портландцемент 300, 400, 500, 550 және 600 деген маркаларға бөлінеді. Портландцеменпі үлгілердің 3 тәулік қатаюдан кейінгі қысқандағы беріктігі әдетге 30—40%-ға жетеді, ал 7 тәуліктен кейін маркалы беріктігінің 70%-ын құрайды. Портландцементгі үлгілердің статикалық майыстыруға беріктігі, оның қысқаңдағы беріктігімен салыстырғанда, тым төмен болады.
Цементтің беріктік алу жылдамдығы клинкердің минералогиялық құрамына бағынышты. Басқа минералға қарағанда үшкальцийлі силикаттың С3S белсенділігі жоғары. Бір ай қатайғаннан кейін алитті цементтің беріктікті өсуі елеулі түрде баяулайды және бір жылдық уақытта беріктіктің өсуі оның маркалы беріктігінің 10—15%-ын құрайды. Екікальцийлі силикат (С2S) 28 тәуліктік уақытқа дейін үшкальцийлі силикатпен салыстырғанда, беріктіктің баяу өсуімен сипатталады, бірақ 28 тәуліктен кейін оның қатаю процесі тоқталмайды және беріктігінің өсуі жеткілікті түрде қарқынды жүреді.
Тез қатаятын жоғарғы берікті бетонды алу үшін құрамында үшкальцийлі силикаты бар алитті портландцементті қолданады. Егер бетон конструкциясындағы беріктік баяу өсіп, жылу бөліну аз мөлшерде отсін десек, онда белитті цементті қолдану ұсынылады.
С3А беріктігі С3S мен С2S салыстырғанда едәуір төмен. Құрамында үлкен мөлшерде алюминаттары бар портландцемент қолданылған бетондар салыстырмалы томенгі деңгейді корсетеді, сонымен қатар аязға төзімділігі аз болады.
Цемент қатаю процесі кезінде цемент қамырын, ерітіндісін және бетонды дайындауға керекті мөлшерден, әруақытта кем мелшердегі сумен байланысады. Химиялық байланысқан судың мөлшерімен анықталатын цементтің гидратациялану дәрежесі, цементтің минерологиялық құрамы мен меншікті қырына байланысты және іс жүзінде 15—20%-ға жетеді.
Жайғасымды бетондарды алудағы судың шығыны, цементтің гидратациялануына керекті молшерден елеулі түрде көп болады. Артық ылғалдық буланудан кейін қуыстар мен кеуектердің пайда болуын тудырады, соның нәтижесінде цемент тасының беріктігі кемиді. Цемент тасының қуыстылығы конструкцияның шыдамдылығына да әсер етеді. Судың булануы нәтижесінде пайда болған қуыстар мен кеуектер, қолайлы жағдайда агрессивті газдар, сұйықтармен толтырылып, бетон бұйымдары мен конструкцияларының коррозияға берілуін оңайлатады.
Коррозияга шыдамдылыгы. Цемент қамыры мен бетонның корро- зияға шыдамдылығы дегеніміз олардың сыртқы агрессивті факторлардың әсерлеріне қарсыласу қабілеті.
В.М. Москвин цемент тасының үш негізгі коррозиялық түрін бөліп көрсетті:
1 түрі — цемент тасының ішіндегі құрастырушы бөлігінің коррозиясы;
2 түрі — агрессивті заттардың цемент тасының компоненттерімен әрекеттесуі салдарынан болатын коррозия;
3 түрі — бастапқы өнімге қарағанда үлкен көлем алатын, цемент қамырыңда коррозиялық өнімінің пайда болуы.
Бетон бұйымдары мен конструкцияларындағы негізгі коррозия түрлерін В.В. Кинд мынадай түрлері бойынша сипаттайды:
· бетон құрамынан, кальцийдің сулы тотығының шайылуы сал- дарынан орын алатын сілтілену;
· рН<7 судағы қышқылды коррозия;
· күкіртгі алюминатты, күкіртті алюминатты-гипсті және гипсті деп бөлінетін күкіртті коррозия;
· күкірт иондары S042_ жоқ кезде, магний катиондарының әсерінен пайда болатын магнезиялық коррозия, күкіртті магнезиялық коррозия, магний Мg2+ мен күкірт S042_ иондарының бірге әсерленуінен пайда болған күкіртті магнезиялық коррозия.
Сілтілену — цемент тасы мен бетон құрамдарынан әк сүтінің шайылып кетуі. Осы процесс тұтқыр мен толтырғыштың тістесуін нашарлатады, бетон конструкциясының беріктігін әлсіретеді.
Кальцийдің сулы тотығы көмірқьшіқылды сулармен әрекеттесіп карбонизацияланады. Мұндай жағдайда жеңіл еритін Са(ОН)2, қиын еритін СаС03 айналуы осы процестің оңды қасиеті деп саналады, бірақ С02 концентрациясының ерітіндіде өсуі 250—300 мг/л көп болған жағдайда, екінші реакцияның жүруіне қолайлы жағдай жасайды.
СаС03 + С03 + Н20 - Са(НС03)2.
Жоғарыдағы реакцияға орай пайда болған жеңіл ерігіш кальцийдің бикарбонаты Са(НС03)2 уақыт өтісімен цемент тасынан шайылып кетеді. Алиттің гидратациялануы кезінде Са(ОН)2 тиісті үлесі бөлінеді, осындай тәртіппен цемент тасы біртіндеп ериді.
Судағы цемент тасының сілтіленуін азайту үшін неміс ғалымы Михаэлис пен орыс ғалымы А.А. Байков қатаятын портландцементте пайда болатын бос әкті белсенді кремнийлі тотықпен, мысалы, табиғи пуццоландармен байланыстыруды ұсынды. Қатаюы кезінде бос әкті азырақ бөлетін белитті цемент әктің сүзіліп кетуіне көбірек шыдамды және ұзақ қарсыласады.
Цемент қамырының аязга шыдамдылыгы. Су мен аяз алма-кезек әсер еткенде бетон бұйымдары мен конструкциялары күшті зақымданады. Теріс температура жағдайында цемент тасының қуыстарындағы сулар мұзға айналады. Су мұздану кезінде өзінің көлемін 10%-ға ұлғайтады, осының салдарынан капиллярлар мен қуыстардағы ішкі қабырғаларда кернеу пайда болады және цемент қамырының жүйе құрылысы қирайды.
Цемент қамыры мен бетонның аязға төзімділігі ең алдымен, оның тығыздығы мен ішкі жүйесінің қуыстылық сипаттамасына байланысты.
Гидравликалық қоспаның мөлшері өскен сайын цементтің аязға төзімділігі нашарлайды. Клинкерлі цемент минералдарының арасында ең төменгі аязға төзімділік үшкальцийлі алюминатқа тән. Ерітінді мен бетон дайындауға шығындалатын судың мөлшері, олардың аязға төзімділігіне елеулі түрде әсер етеді. Цемент тасының ішкі жүйе құрамын оңтайлы жайғастыруға жұмсалған су мөлшері өскен сайын жүйедегі қуыстардың саны ұлғаяды, осының нәтижесінде аязға төзімділік азаяды.
Цемент негізіндегі бетонның аязға төзімділігін белсенді заттарды қолдану арқылы арттыруға болады. Гидрофобты қоспалар, мысалы, сабыннафт, соапсток ж.б. жүйе құрылыстың біркелкілігін арттырады, ашық қуыстар мен капиллярлардың санын кемітеді, олардың қырларын гидрофобизациялайды, осындай жолмен судың енуін қиындатады және цемент тасының суға төзімділігін арттырады.
Гидрофилъді қоспалар, мысалға күкіртті-спиртті ашытқы (КСА), күкіртті-ашымалы-ашытқы (КАА) ж.б. цемент ерітіндісі мен бетонның қозғалмалық қасиеттерін сақтай отырып, судың шығынын кемітеді, осының нәтижесінде цемент қамырындағы қуыстықтың саны азаяды, тығыздығы ұлғаяды. Оның су өткізбеушілігі мен аязға төзімділігі артады. Гидрофобты және гидрофильді бетті белсенді қоспалардың шығыны 0,1—0,25% мөлшерінде болады.
