VẬT LIỆU CHE CHẮN VÀ MỘT SỐ YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU CHE CHẮN 3.1 Vật liệu che chắn
3.1.2.1. Tính chất vật lý và hóa học
a. Tính chất vật lý
Bê tông là vật liệu dòn, tính đồng nhất kém và dị hướng. Trong bê tông, chất kết dính đóng vai trò liên kết các cốt liệu thô và cốt liệu mịn và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá. Ba đặc tính quan trọng của bê tông là: tính lưu động, độ bền thích hợp và chi phí tối thiểu. Điều chỉnh nó bằng việc thay đổi tỷ lệ xi măng/ nước, tỷ lệ xi măng/ cốt liệu, cỡ cốt liệu, tỷ lệ cốt liệu mịn/ cốt liệu thô, loại xi măng.
Bê tông có cường độ chịu nén cao, bền trong môi trường. Chất lượng bê tông tốt có thể chịu được cường độ lớn hơn 40 MPa. Độ bền bị ảnh hưởng lớn bởi tỷ lệ nước/ xi măng. Trong quá trình chịu lực độ bền bị ảnh hưởng bởi các tác dụng tải trọng (ngắn, dài hạn), ảnh hưởng của môi trường (khô, ẩm). Mặc dù chịu nén tốt nhưng bê tông chịu kéo rất kém. Cốt thép được dùng trong bê tông nhằm tăng khả năng chịu kéo của bê tông. Bê tông có hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ so với thép và do đó chúng có thể làm việc tốt với nhau khi nhiệt độ thay đổi.
Bê tông có các lỗ rỗng chứa khí hoặc nước, chúng ảnh hưởng rất lớn đến độ bền và khả năng chịu lực của bê tông.
b. Tính chất hóa học
Canxi silicat thủy hóa, sản phẩm chính của quá trình thủy hóa của bê tông, có độ rỗng khoảng 28% (lỗ rỗng gel). Nước dư thừa sẽ chiếm chỗ trong bê tông tạo thành các lỗ rỗng mao dẫn. Các chất dẫn điện sẽ xuất hiện trong các lỗ rỗng,
tạo thành các khuyết tật lớn của bê tông. Nó chứa các ion Na+, K+, Ca2+, OH-, SO42- cũng như oxi hòa tan. Điểm đáng chú ý của xi măng thủy hóa là các pha chứa nước nhanh chóng đạt được pH cao. Dung dịch có tính kiềm này trong các lỗ rỗng của bê tông tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành lớp thụ động trên bề mặt cốt thép. Lớp thụ động này được hình thành từ các oxit không hòa tan, sản phẩm của các phản ứng nhiệt động học của thép, nước và oxi trong môi trường có pH cao. Màng thụ động đóng vai trò rào cản, cản trở quá trình ăn mòn cốt thép.
Bê tông không có lớp bảo vệ, do đó dễ dàng bị xâm nhập bởi các chất từ môi trường bên ngoài. Hai dạng phá hoại hóa học quan trọng là ăn mòn sunfat và phản ứng giữa silicat và kiềm.
Ăn mòn sunfat do quá trình phản ứng hóa học giữa sunfat hòa tan và các thành phần trong xi măng. Các sản phẩm hình thành chiếm thể tích lớn hơn rất nhiều so với các chất mà chúng đã thay thế và làm cho vữa xi măng bị phá hoại, do đó gây giãn nở và phá hoại bê tông.
Phản ứng giữa silicat và kiềm là phản ứng hóa học giữa các khoáng silic trong cốt liệu với kiềm trong bê tông. Phản ứng tạo ra gel trương nở dẫn đến giãn nở và nứt bê tông.