На протяжении многих лет оставались не раскрытыми изменения, происходящие в портландцементном камне железобетонных конструкций, эксплуатируемых под воздействием радиационного облучения.

В немногочисленных работах, посвященных этому вопросу, установлено, что в процессе гамма-нейтронного облучения из бетона на портландцементе выделяются газ и жидкая фаза, вследствие чего проявляется значительная деформация усадки и существенно снижается прочность. При этом не были выявлены фазовые превращения в цементном камне, обусловливающие изменение физико-механических свойств бетона.

Для восполнения пробела выполнены исследования по облучению в реакторах БР-10 и БОР-60 на быстрых нейтронах в большом диапазоне радиационной нагрузки более 220 образцов цементного камня в возрасте от 5 до 30 мес.

Облучение (при флюенсе нейтронов 5,9−1020 нейтрон/см2) образцов цементного камня способствует аморфизации новообразований, т. е. отторжению кристаллизационной воды и переводу ее в гравитационное состояние, а также потере (отжатию) до 64% от общего количества воды, содержащейся в цементном камне. Одновременно из цементного камня выделяется газообразный кислород, водород и азот. Общий объем газа составляет около 1200 см3, а остаточное содержание воды в образцах колеблется в пределах 0,05—0,108 кг на 1 кг массы цементного камня. Определено, что столь значительное обезвоживание вызывается радиолизом воды. Это явление выражается разложением (радиолизом) на ионы кислорода и водорода молекул «свободной», адсорбционной, капиллярной и химически связанной воды в некоторых кристаллогидратах под влиянием гамма-нейтронного облучения и отчасти воздействием высокой температуры.

Объясняется это тем, что нейтроны, не обладая электрическим зарядом, свободно проходят через электронные оболочки атомов химических элементов (соединений), практически не взаимодействуя с ними. Столкновение с атомами вещества сопровождается их распадом на составляющие ноны и потерей энергии нейтронов.

В результате радиолиза воды активизируются деформации усадки цементного камня, которая оценивается 2,19 — 10−3, что значительно больше усадки эталонных образцов.