Проблема сохранения в течение длительного времени жилых зданий и других сооружений из силикатного кирпича и бетона играет важную роль в обеспечении безопасных условий существования человека. Быстрое, непредсказуемое разрушение этих зданий связано с большими экономическими потерями и социальными проблемами. Поэтому знание причин, вызывающих эти разрушения, является основой для решения вышеприведенной проблемы.
Строительные конструкции из различных строительных материалов должны обладать не только механической прочностью и устойчивостью под действием механических нагрузок, но и высокой долговечностью при агрессивном действии внешних химических и физических факторов.
В процессе твердения и дальнейшей службы строительных материалов, изготовленных с применением минеральных вяжущих веществ, происходят физико-химические процессы, сопровождающиеся изменением объема системы, что приводит к ее усадке. Основной причиной усадочных явлений является контракция и химическая коррозия материала, возникающая при воздействии различных химических веществ. Основными видами химической коррозии являются коррозия выщелачивания, кислотная коррозия, сульфатная и магнезиальная коррозии.
Углекислотная коррозия является разновидностью кислотной, в то же время она представляет собой самый распространенный вид химической коррозии и сопутствует всем остальным видам физической и химической коррозии. Практически ни один тип коррозии не протекает в чистом виде, на самом деле имеет место совместное действие нескольких видов коррозии на материалы строительных объектов, эксплуатация которых протекает в воздушной атмосфере, в водной среде и в грунте. В чистом виде может протекать только углекислотная коррозия. Возникающие при коррозии усадочные деформации могут привести к образованию трещин и других дефектов в структуре строительных материалов и, следовательно, к сокращению сроков службы этих материалов [1–7].
Общая величина усадочных деформаций строительных материалов слагается из влажностной и карбонизационной усадки, являющейся результатом углекислотной коррозии. Как правило, при характеристике материалов приводятся показатели общей усадки, без разделения на влажностную и карбонизационную составляющие. Причины и масштабы влажностной усадки строительных материалов достаточно хорошо изучены, ее уменьшение достигается, в основном, за счет снижения влажности материалов. Природа карбонизационной усадки остается невыясненной до настоящего времени, практически отсутствуют методы ее определения и способы нейтрализации ее разрушающего воздействия [8–13]. В связи с этим актуальным является определение усадки строительного материала именно при его карбонизации. Усадка строительного материала при карбонизации является длительным процессом и может заканчиваться через 15–17 лет эксплуатации при обычных концентрациях и парциальном давлении СО2 в воздухе. В экспериментальных данных по определению усадки при карбонизации материала необходимо вычленить влажностное набухание материала и далее определять только усадку при карбонизации. Выделение карбонизационной усадки необходимо осуществлять, используя свойство необратимости карбонизационной усадки и обратимости влажностной усадки. Выяснение природы карбонизационной усадки проведено нами на примере силикатного кирпича и цементного камня в составе бетона.