ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Αθ.Ρούτουλας Καθηγητής
Το σκυρόδεμα είναι σύνθετο υλικό, που αποτελείται κυρίως από τσιμέντο, αδρανή και νερό, του οποίου η σύσταση και οι ιδιότητες ποικίλουν πολύ. Χαρακτηριστικά μπορεί να αναφερθεί η διακύμανση της πυκνότητας του η οποία μπορεί να κυμαίνεται από 800 έως 4000 Κg/m 3, της τελικής θλιπτικής αντοχήςαπό1έως140μpaκαιτηςδιαπερατότηταςσεαέρια,η οποία μπορεί να είναι από μεγάλη έως ελάχιστη.
Το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο τσιμέντο είναι το τσιμέντο τύπου πόρτλαντ, το οποίο προκύπτει από το ψήσιμο σε θερμοκρασία 1400 έως 1500 C, ομογενοποιημένου μίγματος ασβεστόλιθου σε περιεκτικότητα 75% και αργιλοπυριτικών ενώσεων σε περιεκτικότητα 25% και στη συνέχεια συνάλεση του ενδιάμεσου προϊόντος (κλίνκερ) με κατάλληλη ποσότητα γύψου. Ο γύψος προστίθεται προκειμένου να ελέγξει το χρόνο πήξης του τσιμέντου.
ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΚΛΙΝΚΕΡ% ΤΣΙΜΕΝΤΟ% SiO 2 21.74 19.69 Al 2 O 3 5.25 4.89 Fe 2 O 3 3.63 3.27 CaO 66.00 58.79 MgO 2.56 2.09 SO 3 0.68 2.00 Ελεύθερο CaO 0.70 0.81 K 2 O 0.61 0.38 Na 2 O 0.35 0.28 Αδιάλυτα Υπόλοιπα 9.60
Το τσιμέντο όταν συνδυάζεται με το νερό σχηματίζει μια πάστα ικανή να στερεοποιηθεί είτε στον αέρα είτε μέσα στο νερό και να μετατραπεί τελικά σε υλικό σκληρό σαν πέτρα. Οι αντιδράσεις ενυδάτωσης του τσιμέντου είναι πολύπλοκες και οι θεωρίες ερμηνείας τους πολλές. Οι βασικές αντιδράσεις που πραγματοποιούνται κατά την προσθήκη νερού στο τσιμέντο είναι οι ακόλουθες: 1. 2(3CaO.SiO 2 )+6H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O+3Ca(OH) 2 2. 2(2CaO.SiO 2 )+4H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O+Ca(OH) 2 3. 3CaO.Al 2 O 3 +6H 2 O 3CaO.Al 2 O 3.6H 2 O 4. 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 +2Ca(OH) 2 +10H 2 O CaO.Al 2 O 3.6H 2 O+3CaO.Fe 2 O 3.6H 2 O
Από τα σχηματιζόμενα σύμφωνα με τις παραπάνω αντιδράσεις προϊόντα, η στερεότητα του σκυροδέματος οφείλεται στο 3CaO.2SiO 2.3H 2 OκαιηαλκαλικήφύσητουστοCa(OH) 2. Στη χημεία του τσιμέντου, ακολουθούνται συχνά οι εξής συντμήσεις για κωδικοποίηση των βασικών του συστατικών: C=CaO, S=SiO 2, A=Al 2 O 3, F=Fe 2 O 3, H=H 2 O, M=MgO
Εκτός από το τσιμέντο τύπου πόρτλαντ χρησιμοποιούνται και άλλα είδη τσιμέντων. Τα τσιμέντα αυτά περιέχουν προσμίξεις, οι οποίες με τη φυσική ή χημική δράση τους επηρεάζουν τις ιδιότητες του τσιμέντου. Οι προσμίξεις που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι: Φυσικές ποζολάνες Τεχνητές ποζολάνες όπως: α. Ιπτάμενες τέφρες β. Πυριτική παιπάλη Φυσικοί ηφαιστειακοί λίθοι Σκωρίες υψικαμίνων Τέφρα κελύφους ρυζιού
Το τσιμέντο πόρτλαντ ανθεκτικό σε θειικά είναι ένα τσιμέντο χαμηλής περιεκτικότητας σε C 3 A. Η περιεκτικότητα σε C 3 A πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 3%. Η συρρίκνωση του τσιμέντου πόρτλαντ ανθεκτικού σε θειικά πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 0.6 mm/m. Το τσιμέντο αυτό είναι κατάλληλο για κατασκευές που έρχονται σε επαφή με νερά υψηλής περιεκτικότητας σε θειικά ή ανθρακικά ιόντα.
SR CA Απώλεια Βάρους (mg/cm 2 ) Χρόνος Έκθεσης (Μήνες) Δοκίμια CA με τσιμέντο Πόρτλαντ και SR με τσιμέντο ανθεκτικό σε Θειικά
Σαν ποζολανικά υλικά χαρακτηρίζονται τα αργιλοπυριτικά υλικά που, από μόνα τους ή δεν έχουν υδραυλικές ιδιότητες ή έχουν ασθενείς υδραυλικές ιδιότητες αλλά, σε λεπτό διαμερισμό παρουσία νερού αντιδρούν με την υδράσβεστο σε συνήθη θερμοκρασία και σχηματίζουν ενώσεις με υδραυλικές ιδιότητες. Tα ποζολανικά υλικά χρησιμοποιούνται σαν προσθήκες στο τσιμέντο πόρτλαντ είτε για εξοικονόμηση ενέργειας είτε για αύξηση αντοχής σε διάβρωση. Τα τσιμέντα αυτά είναι γνωστά σαν «τσιμέντα με πρόσθετα» ή «μικτά τσιμέντα»(blended cements).
Τα ποζολανικά υλικά ανάλογα την προέλευση τους μπορούν να διακριθούν σε: Φυσικές Ποζολάνες, που είναι φυσικά αποθέματα ηφαιστιογενών πηγών (πυροκλαστικά υλικά) και έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε πυριτικά πετρώματα π.χ. θηραϊκή γη. Τεχνητές Ποζολάνες, δηλαδή διάφορα αργιλοπυριτικά υλικά που λαμβάνονται μετά από κάποια θερμική κατεργασία σαν απόβλητα. Τέτοια υλικά είναι οι τέφρες των ατμοηλεκτρικών σταθμών είτε είναι ιπτάμενες (fly ashes) είτε είναι βάσης (bottom ashes) και οι διάφορες σκωρίες υψικαμίνων (blast furnaces slags).
Η προέλευση των φυσικών ποζολανών είναι ηφαιστειογενής. Η δραστική ύαλος που περιέχουν δημιουργήθηκε από ηφαιστειογενή έκρηξη. Τα αέρια που ελευθερώθηκαν κατά την έκρηξη στο υπό μορφή τήγματος μίγμα και η απότομη ψύξη, που ακολούθησε, προκάλεσε την κρυστάλλωση με μεγάλη εσωτερική επιφάνεια λόγω ακριβώς της απελευθέρωσης και διαφυγής των αερίων. Αυτές οι φυσικές ποζολάνες είναι ενεργειακά αναβαθμισμένα υλικά. Στην Ελλάδα υπάρχει φυσική ποζολάνη που έχει πάρει το όνομα της από την νήσο Σαντορίνη(στο εξωτερικό γνωστή σαν Santorin Earth)καιείναιγνωστήμετοόνομαΘηραϊκήΓη.Σεσύγκρισημε τιςάλλεςφυσικέςποζολάνεςέχειυψηλότεροποσοστόsio 2.
ΠΟΖΟΛΑΝΕΣ Σύνθεση Salone Bacoli Θηραϊκή Ρήνου Βαυαρίας Αυστρίας Ιταλίας Ιταλίας Γη ΑΠ% 4,6-11,8 6,0-8,8 15,2 4,3 3,5 4,5 SiO 2 51,0-57,7 59,0-65,9 57,1 48,1 58,9 63,6 Al 2 O 3 17,1-19,0 13,8-16,6 17,5 18,2 20,5 17,1 Fe 2 O 3 1,8-5,8 3,0-5,4 3,3 7,3 0,8 4,1 TiO 2 Ίχνη Ίχνη 0,8 0,7 0,5 0,5-1 CaO 3,1-5,8 3,3-7,8 0,3 9,9 4,0 3,6 MgO 1,1-1,7 0,9-2,8 0,9 5,7 1,5 1,8 Na 2 O 0,8-5,4 1,7-2,2 0,5 0,9 2,7 2,4 K 2 O 2,8-6,3 1,5-2,3 2,8 4,4 6,6 2,1 SO 3 Ίχνη Ίχνη 1,9 Ίχνη Ίχνη Ίχνη Ε.β. 2,4-2,6 2,5-2,6 2,4 2,7 2,4 2,4
H χρήση των φυσικών ποζολανών σαν πρόσθετα στο τσιμέντο έχει μακρόχρονη παρουσία. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν για λόγους μείωσης του κόστους. Αργότερα χρησιμοποιήθηκαν για εξοικονόμηση ενέργειας. Για αυτόν τον λόγο η χρήση τους γενικεύθηκε μετά την ενεργειακή κρίση του 1970. Με το χρόνο διαπιστώθηκε η αυξημένη αντοχή τους στη διάβρωση. Σύμφωνα με τις Αμερικανικές προδιαγραφές ΑSTM C595 τα τσιμέντα αυτά χαρακτηρίζονται σαν Type IP. Σύμφωνα με τις Γερμανικές προδιαγραφές DIN 1164 T1 χαρακτηρίζονται σαν Trasszement(εν συντομία Τrz).
Hχρήσητωνποζολανώνσανπρόσθεταμπορείναγίνειείτεκατά την παραγωγή του τσιμέντου με ξηρή συνάλεση στο κλίνκερ (Σύνθετα Τσιμέντα), είτε με ανάμιξη εκ των υστέρων κατά την παραγωγή του σκυροδέματος. Στη δεύτερη περίπτωση η ποζολάνη πρέπει να έχει αλεσθεί. Οι φυσικές ποζολάνες σαν πρόσθετα στο τσιμέντο πόρτλαντ συντελούν ώστε: Να μειωθεί η εκλυόμενη θερμότητα κατά την πήξη Να αυξηθεί η αντοχή σε διάβρωση Να καθυστερεί η ανάπτυξη αντοχών Όλα αυτά είναι συνέπειες της συμμετοχής της φυσικής ποζολάνης στις αντιδράσεις ενυδάτωσης του τσιμέντου.
Κατά την ενυδάτωση πρώτα αντιδρούν οι ενώσεις του κλίνκερ. Στη συνέχεια αρχίζει με βραδύ ρυθμό η αντίδραση της υδρασβέστου, που απελευθερώνεται από τις ενώσεις του κλίνκερ με τα δραστικά συστατικά της ποζολάνης. Κύριο προϊόν της αντίδρασης αυτής είναι το CSH. Επειδή η αντίδραση αυτή είναι βραδεία επιβραδύνεται ο ρυθμός έκλυσης θερμότητας αλλά και η ανάπτυξη μηχανικών αντοχών. Ταυτόχρονα η δέσμευση της υδρασβέστου συντελεί στην αύξηση της ανθεκτικότητας σε όξινο περιβάλλον. Το σημαντικότερο όμως είναι ότι, η αντίδραση της υδρασβέστου με τα SiO 2, Al 2 O 3 αλλά καιτοfe 2 O 3 γίνεταιμέσαστουςπόρουςτηςμάζαςτουτσιμέντου και τα προϊόντα περιορίζουν το πορώδες.
Τα τσιμέντα με πρόσθετο φυσική ποζολάνη είναι ανθεκτικότερα σε σχέση με το αμιγές τσιμέντο πόρτλαντ σε μαλακά νερά, θαλασσινό νερό και σε αραιά διαλύματα αλάτων μαγνησίου. Μόνο σε πυκνά διαλύματα αλάτων μαγνησίου η αντοχή του τσιμέντου πόρτλαντ είναι μεγαλύτερη. Ακόμη λόγω της ικανότητας δέσμευσης των χλωριόντων συντελούν στην προστασία του οπλισμού.
Η Ιπτάμενη Τέφρα (I.T.) είναι ένα υλικό που παράγεται κατά την καύση κονιοποιημένων στερεών καυσίμων σε μεγάλες ατμοπαραγωγικές μονάδες. Παρασύρεται από το ρεύμα των καυσαερίων και συλλέγεται σε ειδικές εγκαταστάσεις αποκονίωσης (με μηχανικά ή ηλεκτροστατικά φίλτρα). Η χημική και ορυκτολογική σύσταση της Ι.Τ. εξαρτάται από την πρώτη ύλη της καύσης, την θερμοκρασία καύσης και την ταχύτητα ψύξης. Η Ι.Τ. διαφέρει από τις φυσικές ποζολάνες κύρια στην περιεκτικότητα σε άσβεστο και τη μικρότερη περιεκτικότητα σε δεσμευμένο νερό. Οι Ι.Τ. έχουν από μόνες τους υδραυλικές ιδιότητες, αλλά συνήθως αυτές είναι ασθενείς.
ΗσύστασηκαιηλεπτότητατηςΙ.Τ.δενείναιπάντασταθερέςκαι επομένως πρέπει να ελέγχονται. Για την ποιότητα του σκυροδέματος που πρόκειται να παραχθεί μεγάλη σημασία έχουν: Η ειδική επιφάνεια της Ι.Τ.(πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 2500cm 2 /g) ΗπεριεκτικότητασεενεργάσυστατικάSiO 2 καιal 2 O 3. Hπεριεκτικότητασεεπιβλαβήσυστατικά(C<3%καιSO 2 ). H περιεκτικότητα σε ελεύθερη άσβεστο.
Ειδικότερα όσον αφορά την περιεκτικότητα σε ελεύθερη άσβεστο οι αμερικανικοί κανονισμοί κατατάσσουν τις Ι.Τ. σε 2 κατηγορίες: α) την κατηγορία που περιέχει κατά κύριο λόγο SiO 2 (περισσότερο από 45%) και λίγη άσβεστο(κατά ASTM Class F Fly Ashes). β) την κατηγορία μεγάλης περιεκτικότητας σε CaO(περισσότερο από 20%) και μικρή περιεκτικότητα σε πυρίτιο(κατά ASTM Class CFlyAshes).
Χαμηλής Περιεκτικότητας σε CaO Προέλευση SiO 2 % Al 2 O 3 % Fe 2 O 3 % CaO % MgO % Αλκάλια % SO 3 % A.Π. % 1.Τσεχοσλοβακία 57,38 22,18 7,67 3,44 2,71 2,02 0,34 4,03 2. Αγγλία 49,80 24,91 9,22 3,65 2,11 4,68 0,81 4,00 3. Ινδία (Δελχί) 58,20 28,05 7,63 0,58 0,39 2,11 Ίχνη 4,51 Προέλευση SiO 2 % 1. U.S.A. (Ottertail) 2. Γαλλία (Provence) Υψηλής Περιεκτικότητας σε CaO Al 2 O 3 % Fe 2 O 3 % 26,42 14,95 14,35 CaO % 23,7 8 MgO % Αλκάλια % SO 3 % A.Π. % 7,26 6,3 4,12 0.09 21 13,5 7,4 43 2,3 5 7 -
Επί % περιεκτικότητα σε οξείδια Ι.Τ. Μεγαλοπόλεως Ι.Τ. Πτολεμαϊδας Ι.Τ. Αλιβερίου SiO 2 40-45 13-35 35 Al 2 O 3 15-25 9-20 15 Fe 2 O 3 6,5-10 3,5-7,0 8 CaO 12-18 30-50 25 MgO 1,8-2,8 1,5-4,5 2 SO 3 1,5-3,5 4-11 2,5 K 2 O 1,5-2 0,5-1,1 2 Na 2 O ~0,5 0,6-0,8 0,5 Ελεύθερο CaO - 9-15 3 Aπώλεια Πυρώσεως 0,9-2,8 1-7,5 - Αδιάλυτο Υπόλειμμα 30-45 12-32 25-30
Στο μικροσκόπιο οι κόκκοι της Ι.Τ. παρουσιάζουν ποικιλία σχημάτων. Γενικά είναι δυνατή η διάκριση τους σε τρεις κατηγορίες: Σφαιρικοί, που συνήθως είναι οι πιο μικροί με τάξη μεγέθους λίγα μ. Σφαιροειδείς. Ακανόνιστοι. Στις δύο τελευταίες κατηγορίες ανήκουν οι κόκκοι με τάξη μεγέθους των 5μ. Στους κόκκους αυτούς παρουσιάζεται ένα κέλυφος από τηγμένο υλικό που δημιουργήθηκε στις ελεύθερες επιφάνειες, λόγω επίτηξης, που τους καθιστά αδρανείς.
Η Ι.Τ., σαν πρόσθετο στο τσιμέντο, έχει τα ακόλουθα αποτελέσματα: Βελτιώνει την εργασιμότητα, αυξάνει την πλαστικότητα και την αντλησιμότητα του παραγομένου σκυροδέματος. Βελτιώνει την εμφάνιση της επιφάνειας του σκυροδέματος μετά το ξεκαλούπωμα. Έχει την ικανότητα να δεσμεύει τα χλωριόντα και έτσι προστατεύει το σιδηροπλισμό από τη διάβρωση. Λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας σε ελευθέρα άσβεστο αυξάνει την ταχύτητα της ενανθράκωσης. Για τη σύγκριση της ταχύτητας ενανθράκωσης του τσιμέντου με πρόσθετο Ι.Τ. και του τσιμέντου πόρτλαντ θα πρέπει να συνεκτιμηθεί η επίδραση της αύξησης της υδρασβέστου και της μείωσης του πορώδους.
Η σκωρία υψικαμίνων (slag, Schlacke) είναι υλικό μη μεταλλικό, που αποτελείται από πυριτικά και αργυλοπυριτικά άλατα του ασβεστίου. Οι σκωρίες έχουν από μόνες τους υδραυλικές ιδιότητες. Όταν όμως ενυδατώνονται μόνες τους, χωρίς την παρουσία του τσιμέντου πόρτλαντ, το ποσό του υδραυλικού υλικού που σχηματίζεται είναι μικρό και ο ρυθμός σχηματισμού του ανεπαρκής. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούνται πάντα σε μίγματα με τσιμέντο πόρτλαντ.
Η προσθήκη της σκωρίας στο τσιμέντο πόρτλαντ μπορεί να γίνει με ξηρή συνάλεση στο κλίνκερ ή με ανάμιξη εφόσον η σκωρία είναι ήδη κονιοποιημένη αρκετά. Τα ποσοστά ανάμιξης ποικίλουν σε μεγάλο εύρος (από 5-85% σκωρία). Οι γερμανικοί κανονισμοί (DIN 1164 T1) διακρίνουν τα τσιμέντα με σκωρία σε δύο κατηγορίες: στα τσιμέντα με σκωρία 6-35% και τσιμέντο πόρτλαντ 94-65% που χαρακτηρίζονται σαν σιδηρούχα τσιμέντα πόρτλαντ (Eisenportlantzement) στα τσιμέντα με σκωρία 36-80% και τσιμέντο πόρτλαντ 64-20% που χαρακτηρίζονται σαν τσιμέντα υψικαμίνου (Hochofenzement).
Σύμφωνα με το ίδιο πρότυπο η σκωρία πρέπει να ικανοποιεί τη σχέση: (CaO+ MgO+Al 2 O 3 )/ SiO 2 > 1 Aκόμη, για την πρώτη περίπτωση, πρέπει να είναι SO 3 <3.5% και για τη δεύτερηπερίπτωσηso 3 <4%.Καισταδύοείδητσιμέντωνησυρρίκνωση πρέπει να είναι μικρότερη από 8mm/m. H προσθήκη της σκωρίας στο τσιμέντο πόρτλαντ προκαλεί: μείωση του ποσού της εκλυόμενης θερμότητας μείωση της συρρίκνωσης μικρότερη πρόσληψη νερού
Η ενυδάτωση τσιμέντων με πρόσθετο σκωρία αρχίζει με την ενυδάτωση των ενώσεων του κλίνκερ του πόρτλαντ. Το σχηματιζόμενο υδροξείδιο του ασβεστίου προωθεί την ενυδάτωση των κόκκων της σκωρίας, που έχουν και από μόνοι τους υδραυλικές ιδιότητες, ενώ ταυτόχρονα δεσμεύεται και το ίδιο. Για τον λόγο αυτό τα τσιμέντα με πρόσθετο σκωρία έχουν μεγάλη ανθεκτικότητα σε θειικά. Τα τσιμέντα αυτά είναι επίσης ανθεκτικά σε διαλύματα CaSO 4, MgSO 4 και Na 2 SO 4 χαμηλής ή μέσης συγκέντρωσης. Εάν η σκωρία είναι σε ποσοστό μεγαλύτερο από 60% τότε είναι ανθεκτικά και σε πυκνά διαλύματα Na 2 SO 4. Επίσης είναι ανθεκτικά πλήρως σε μαλακά νερά. Η ταχύτητα ενανθράκωσης είναι μικρότερη από αυτή του τσιμέντου πόρτλαντ.
Μειονέκτημα των τσιμέντων αυτών είναι ότι σε θερμοκρασίες άνω των 10 C καθυστερεί σημαντικά η ανάπτυξη των αντοχών. Ακόμη σε περιβάλλον πλούσιο σε χλωριόντα η ταχύτητα διάβρωσης του σιδηροπλισμού είναι μεγαλύτερη από αυτή του τσιμέντου πόρτλαντ. Επίσης η εμπειρία έχει δείξει ότι σε περιπτώσεις όπου υπάρχει σημαντικά κυμαινόμενη στάθμη νερού η διάβρωση των τσιμέντων με πρόσθετο σκωρία είναι μεγαλύτερη από αυτή του αμιγούς τσιμέντου πόρτλαντ.
Το νερό επηρεάζει σε μικρό βαθμό την ποιότητα του σκυροδέματος, κυρίως με την ποσότητα παρά με την ποιότητα του. Τα όρια αναλογίας νερού προς τσιμέντο κυμαίνονται γενικά μεταξύ 0.6/1 και 0.4/1, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η ρευστότητα του παραγόμενου υλικού προκειμένου να είναι κατάλληλο για κατασκευές αλλά και η αντοχή του στη διάβρωση. Όταν η αναλογία νερού προς τσιμέντο ξεπεράσει το 0.6/1, η διαπερατότητα του σκυροδέματος, άρα και η πιθανότητα χημικής προσβολής, αυξάνεται δυσανάλογα, εξαιτίας της μεγάλης αύξησης του μεγέθους και του αριθμού των τριχοειδών πόρων. Όταν η αναλογία νερού προς τσιμέντο κυμαίνεται μεταξύ 0.40/1 και 0.45/1, εξασφαλίζεται τόσο η μείωση του πορώδους όσο και η αύξηση της μηχανικής αντοχής του σκυροδέματος.
Σχετικά με τη σύσταση του χρησιμοποιούμενου νερού, όταν μεν πρόκειται για πόσιμο, οπότε οι διαφορές στη χημική του σύσταση είναι σχετικά μικρές, δεν προκύπτουν σημαντικές διαφορές στην ποιότητα του σκυροδέματος. Όταν όμως πρόκειται για νερό ποταμών ή θάλασσας, η σύσταση του γίνεται ιδιαίτερα σημαντική, με κυριότερο παράγοντα τη περιεκτικότητα του σε χλωριόντα, της οποίας η τιμή δεν πρέπει να ξεπερνά 0.05% κ.β. τσιμέντου. Νερό με περιεκτικότητα σε χλωριόντα μεγαλύτερη από 0.15% κ.β. τσιμέντου μπορεί να αρχίσει αμέσως τη διάβρωση εγκιβωτισμένου σιδηροπλισμού. Τέλος, το νερό που χρησιμοποιείται για την παρασκευή σκυροδέματος, πρέπει να έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε διαλυμένες και αιωρούμενες οργανικές ουσίες καθώς και πλήρη έλλειψη σε λίπη και έλαια.
Αυτά αποτελούν το 65-70% του όγκου του σκυροδέματος και οι ιδιότητες τους επηρεάζουν την ποιότητα του. Το κυριότερο χαρακτηριστικό των αδρανών που επηρεάζει την ποιότητα του σκυροδέματος είναι η κοκκομετρική τους διαβάθμιση και στη συνέχεια οι περιεχόμενες επιβλαβείς ουσίες, η αντοχή τους σε θλίψη και τριβή, το σχήμα και η υφή της επιφάνειας τους, η απορρόφηση νερού και τέλος η αντοχή τους σε φυσικές μεταβολές και χημικές επιδράσεις.
Τα αδρανή μπορεί να είναι φυσικά ή τεχνητά. Φυσικά θεωρούνται αυτά που χρησιμοποιούνται όπως είναι ή μετά από θραύση, ενώ τεχνητά θεωρούνται είτε τα φυσικά που χρησιμοποιούνται μετά από ειδική επεξεργασία εκτός της θραύσης, είτε τα διογκωμένα πλαστικά. Από τις ιδιότητες του σκυροδέματος που επηρεάζονται από τα αδρανή, η πλέον σημαντική για τη διάβρωση είναι το πορώδες. Αυτό εμφανίζεται χαμηλότερο στην περίπτωση των φυσικών αδρανών, πράγμα που προσδίδει στο σκυρόδεμα που παρασκευάζεται με αυτά, μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση. Σε ειδικές περιπτώσεις κατασκευών που διατρέχουν μεγάλο κίνδυνο χημικής προσβολής, η επιλογή των αδρανών πρέπει να υπακούει σε διεθνείς προδιαγραφές.
Όταν τα αδρανή περιέχουν άμορφο ή σε κρυπτοκρυσταλλική μορφή πυρίτιο, υπάρχει κίνδυνος αντίδρασής του με τα αλκάλια του σκυροδέματος. Προϊόν της αντίδρασης είναι ένα αρχικά διαυγές και στη συνέχεια λευκό, παχύρρευστο πήγμα(silica gel), το οποίο διογκώνεται με την απορρόφηση του νερού των πόρων και προκαλεί ρωγμές στο σκυρόδεμα. Οι αλκαλοπυριτικές δράσεις που αναφέρονται είναι οι εξής: 1.2SiO 2 +2NaOH Na 2 SiO 3 +H 2 SiO 3 2SiO 2.Na 2 O.H 2 O 2. 2SiO 2 + 4NaOH 2Na 2 SiO 3 + 2H 2 O 2SiO 2.Na 2 O.H 2 O 3. 3SiO 2 + 4NaOH 2Na 2 SiO 3 + H 2 SiO 3 + H 2 O 3SiO 2 + 2Na 2 O.H 2 O+H 2 O
H αντίδραση που θα συμβεί εξαρτάται από τη μορφή του πυριτίου και τη συγκέντρωση των αλκαλίων, προϋποθέτει δε την παρουσία υγρασίας. Το πήγμα που σχηματίζεται είναι συνήθως αρνητικά φορτισμένο και έλκει τα ιόντα ασβεστίου. Η περιεκτικότητα του πήγματος σε Ca ++ αυξάνεται με τον χρόνο, όταν δε ξεπεράσει ένα ορισμένο όριο, η τάση του πήγματος προς διόγκωση μηδενίζεται. Η αντίδραση ευνοείται από την αύξηση της συγκέντρωσης των ΟΗ - στο διάλυμα των πόρων του σκυροδέματος και από την αύξηση της θερμοκρασίας.
Η χρήση ιπτάμενης τέφρας και σκωρίας υψικαμίνου ως πρόσθετα στο τσιμέντο μειώνει τον κίνδυνο πραγματοποίησης αλκαλοπυριτικής δράσης. Αυτό οφείλεται στη μείωση της ποσότητας των αλκαλίων στους πόρους του σκυροδέματος εξαιτίας των προσμίξεων αυτών. Η ρηγμάτωση που προκαλείται από την αλκαλοπυριτική δράση, ευνοεί την διάβρωση του σιδηροπλισμού, ο οποίος εξαιτίας των ρωγμών, εκτίθεται πλέον στο διαβρωτικό περιβάλλον. Εκτός της αλκαλοπυριτικής αντίδρασης, έχει παρατηρηθεί και αντίδραση μεταξύ αλκαλίων και ανθρακικών αλάτων. Η δράση αυτή πραγματοποιείται μεταξύ αλκαλίων και αδρανών που προέρχονται από δολομιτικό ασβεστόλιθο και δεν έχει παρατηρηθεί μέχρι στιγμής στην Ευρώπη.