沈阳管廊会议ppt课件

1、混凝土耐久性及提升对策王 玲东北地域综合管廊技术论坛会议2021年1月23日1.混凝土的耐久性问题二耐久性及其影响要素三4提升混凝土耐久性的技术措施一提 纲223一. 混凝土的耐久性问题3长期以来，人们以为：混凝土是一种耐久性良好的资料。部分已有近200年历史，依然完好。一.混凝土的耐久性问题44大量的混凝土构造物没有到达预期的运用年限，受环境作用而过早破坏。大型工程日益增多大跨度桥梁、超高层建筑、大型水工构造物等，所以人们对构造耐久性的等待日益提高：百年寿命，历久弥坚。人类开发领域不断扩展：地下、海洋、高空环境建筑越来越多，构造物运用的环境很苛刻，客观上要求混凝土有优良的耐久性。混凝土耐久性

2、成了被关注的问题55混凝土构造设计：不仅要思索荷载，也要思索环境的影响。耐久性：混凝土抵抗环境介质作用并长期坚持其良好的运用性能和外观完好性，从而维持混凝土构造的平安、正常运用的才干。耐久性是指一定的混凝土构造在规定或预期的效力寿命期内，坚持设计所需求功能的性能。Neville混凝土的耐久性66混凝土的耐久性可表现为由于内部和外部要素引起的各种损坏。这些要素包括： 物理作用：高温、低温或温度变化引起的热膨胀损坏与冻融循环。 化学作用：各种离子侵蚀、碱集料反响 机械力作用：冲击、磨蚀、冲蚀、气蚀一.混凝土的耐久性问题77混凝土：多组分、多相、多尺度演化与劣化：环境和荷载的作用下，混凝土中水泥水化

3、产物、孔隙和空隙都在发生着继续变化。质量劣化四大缘由：依次是钢筋锈蚀、冻融破坏、硫酸盐侵蚀、碱骨料反响。8一.混凝土的耐久性问题8回想二十世纪的混凝土工程实际，Mehta教授以为：近一百年的混凝土在质量上不是很胜利，存在着较严重的耐久性问题。展望未来，混凝土必需处理好耐久性这一艰苦课题。一.混凝土的耐久性问题9910二. 耐久性及影响要素抗渗性抗冻性抗侵蚀性中性化碱骨料反应101. 抗渗性混凝土抵抗水、油等压力液体浸透作用的才干。对混凝土的耐久性起重要的作用。抗渗性用抗渗等级表示：P4、P6、P8、P10、P12共5个等级，分别能抵抗0.6、0.8、1.0、1.2、1.4MPa的水压力而不渗水

4、。抗渗性的重要性：混凝土质量劣化的缘由均与水相关，没有水的直接作用或作为侵蚀性杂质进入混凝土的载体，混凝土病害就不会发生。1111增大混凝土的密实度、改动混凝土中的孔隙构造，减小连通孔隙。详细途径：1降低水灰比水胶比；2选择好的骨料级配；3充分振捣和养护；4掺用引气剂和优质粉煤灰掺合料。 提高抗渗性的措施12122. 抗冻性混凝土的抗冻性：指混凝土含水时抵抗冻融循环作用而不破坏的才干。决议抗冻性的重要要素：混凝土的密实度、孔隙构造和数量，以及孔隙的充水程度以及从附近自在外表或出口可释放压力的才干。1313提高抗冻性的措施密实的混凝土和具有封锁孔隙的混凝土抗冻性较高。提高混凝土抗冻性的最有效方法

5、是采用参与引气剂、减水剂和防冻剂的混凝土或密实混凝土。 1414慢冻法：D50、D100 采用100100100mm立方体试块，28d龄期试块，饱和吸水后接受反复冻融循环-20冻4h、20融4h)。以抗压强度下降不超越25%，质量损失不超越5%时所接受的最大冻融循环次数表示。快冻法：F100、F150采用100100400mm棱柱体试件，28天龄期试件，饱和吸水后接受反复冻融循环(-18、5)，一个循环在2-4h内完成。以相对动弹性模量值不小于60%，而且质量损失率不超越5%时所接受的最大循环次数表示。抗冻性的表征1515二.混凝土耐久性及影响要素1616大坝坝面高架桥二.混凝土耐久性及影响要

6、素17冬季气温05下浇注混凝土，拆模后出现严重冻害景象：混凝土外表酥松、剥落、裂痕遍及，强度严重缺乏。缘由：在低温环境，混凝土在硬化前受冻，水泥水化反响很弱，生成的水泥水化物少，强度低。此时水结冰冻胀，混凝土内部构造遭到破坏，因此使得强度严重缺乏。混凝土施工中受冻破坏1818防止混凝土早期受冻冬期浇筑的混凝土，应养护到具有抗冻才干的临界强度后，方可撤除养护措施。 用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，应为设计要求的强度等级规范值的30%； 用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，应为设计要求的强度等级规范值的40%； 任何情况下混凝土受冻前的强度不得低于5MPa。 1919除冰盐呵斥的混凝土冻融剥蚀

7、是最危险的融破坏方式。在北方地域冬季大量运用除冰盐，除冰盐引发混凝土盐冻剥蚀而破坏。高速公路两侧路缘石和排水槽等设备出现混凝土脱皮、开裂、剥蚀等景象。引起路面和桥面破坏，渗入混凝土中的氯盐又导致严重的钢筋锈蚀，加速碱骨料反响。 除冰盐对混凝土的盐冻破坏20202121浸透压增大导致混凝土孔隙饱和吸水度提高，结冰压增大；盐的结晶压力；盐的浓度梯度使受冻时因分层结冰产生应力差。破坏机理二.混凝土耐久性及影响要素2222破坏从外表开场，逐渐向内部开展，外表砂浆剥落，集料暴露；剥落层内部的混凝土坚持巩固完好；破坏非常快，少那么一冬，多那么数冬，可产生严重剥蚀破坏；剥蚀外表及裂纹内可见白色粉末NaCl晶

8、体。 破坏特征二.混凝土耐久性及影响要素2323混凝土必需引气，含气量应在5%以上；要运用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；选择适宜的掺合料；适当添加维护层厚度；降低混凝土水胶比，降低孔隙率，提高混凝土强度；尽量运用粒径比较小的粗骨料；防止运用吸水率大，4-5微米孔比较多的骨料。提高混凝土抗冻性措施24243.抗侵蚀性抗侵蚀性：指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭遭到化学侵蚀、物理作用不破坏的才干。混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的种类、混凝土密实度与孔隙特征等。盐在混凝土孔隙中结晶导致的膨胀是导致混凝土开裂的重要缘由之一。252526混凝土墩二.混凝土耐久性及影响要素27274. 混凝土的碳化中性化碳化

9、：指环境中的CO2和水与混凝土中的Ca(OH)2反响，生成CaCO3和水，从而使混凝土的碱度降低中性化景象。pH=13减低到pH=8.5，接近中性。低强度混凝土，外表离析、漏浆、蜂窝、麻面、松散、含水泥量小的混凝土中碳化景象较为普遍。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐分散的过程。混凝土碳化程度用碳化深度表示。 2828粉煤灰砂浆加速碳化14d粉煤灰砂浆加速碳化28d二.混凝土耐久性及影响要素29有利作用：碳化放出水分有助于水泥的进一步水化，减少水泥石内部的孔隙，提高混凝土抗压强度。不利作用：使钢筋失去碱性维护而锈蚀，碳化收缩会引起微细裂痕，使混凝土抗拉强度降低等。二.混凝土耐久性及影响

10、要素3030碳化导致钢筋锈蚀情况3131.钢筋表层维护膜破坏，在氧、水分存在时，钢筋外表发生电化学腐蚀，在阳极铁离子发生化学反响生成氧化亚铁、氢氧化铁等腐蚀物。钢筋锈蚀后，有效直径减小，直接危及到混凝土构造的平安性；钢筋锈蚀后，锈蚀生成物的体积膨胀，致使混凝土维护层顺筋开裂，混凝土质量迅速劣化。 钢筋锈蚀及对混凝土的影响3333氯离子是一种极强的钢筋腐蚀因子，分散才干很强，混凝土中含有1.2-2.5kg/m3氯离子时足以破坏钢筋钝化膜，腐蚀钢筋。氯离子呈游离形状时会破坏潮湿混凝土中钢筋的维护膜使钢筋产生锈蚀。氯离子象催化剂一样,既促进钢筋锈蚀又不耗费本人,氯离子强化离子电路,加速电化学腐蚀过程

11、。 氯离子对钢筋锈蚀的影响34.35海砂沿海建筑除冰盐公路路面岛礁建立海水海工工程盐雾珠海横琴大桥美国旧金山，金门大桥某立交桥混凝土桥梁氯离子侵蚀最广泛、最严重3536氯离子传输机理浸透毛细吸收分散电迁移二.混凝土耐久性及影响要素36.南方某海港码头二.混凝土耐久性及影响要素38.主要思索钢筋锈蚀。设计中定义的极限形状： 在氯盐环境中，氯离子分散到达钢筋外表 在普通环境中碳化到达钢筋外表耐久性极限二.混凝土耐久性及影响要素3939外加剂5. 碱骨料反响(活性SiO2)骨料碱(NaOH、KOH)水泥无限吸水膨胀Na2OSiO2nH2O 碱-硅酸凝胶K2OSiO2nH2OH2O4040混凝土中碱集

12、料反响一旦发生，不易修复，损失大。二.混凝土耐久性及影响要素41.二.混凝土耐久性及影响要素.防止运用碱活性骨料。限制混凝土中碱总含量，普通3kg/m3。掺用矿物细粉掺合料，如粉煤灰、磨细矿渣，但要足量。 保证混凝土在运用期不断处于枯燥形状，留意隔绝水的侵入。 预防措施464647三. 提升耐久性的技术措施471.减少拌和水及胶凝资料浆体的用量仅控制水胶比，不能处理混凝土中因浆体过多而引起收缩和水化热添加的负面影响。假设控制拌和水用量，同时控制浆体用量浆骨比，有利于抑制混凝土的早期水化温升，降低混凝土的浸透性，并减少收缩量。胶材体系中，降低水泥用量，增大矿物掺合料用量，可以提高混凝土构造的化学

13、稳定性和抵抗化学侵蚀的才干，降低内部缺陷，提高密实性。4848实现减少拌和水与水泥浆量的途径有：1) 选用良好级配和粒形的粗骨料。低水胶比混凝土的胶凝资料用量不断偏高，甚至550kg/m3，主要缘由是骨料级配以及粒形不好。2) 添加减水剂。3) 添加低需水量比的矿物掺合料。4949强化骨料与水泥浆界面界面是提高耐久性的重要措施。主要措施：1) 降低水胶比；2) 降低水泥用量，添加矿物掺合料。有效降低界面水胶比，提高密实性，减少氢氧化钙富集景象。2.加强界面的粘结性50503.合理选择水泥种类选用低水化热和含碱量偏低的水泥，尽能够防止运用早强水泥和高C3A含量的水泥。5151降低拌和水量，而添加

14、粉体资料的用量。 填加优质矿物细粉掺合料使得孔隙变细且减少，降低电通量和氯离子分散系数。4.降低毛细孔浸透性5252 5.掺用引气剂掺用引气剂，引入微小封锁气泡，不仅可以有效提高混凝土抗渗性、抗冻性，而且可以明显提高混凝土抗化学侵蚀才干。这些微小气泡可以缓解部分内部应力，抑制裂纹生成和扩展。5353碳化和氯盐是钢筋腐蚀的主要缘由,应留意： 1) 控制混凝土组成资料中的氯离子含量。2) 降低氯离子浸透量。3) 提高混凝土密实度，降低混凝土碳化速度，这样可防止碳化引起的钢筋腐蚀的同时，控制含氯盐混凝土碳化时氯离子向钢筋外表富集加速钢筋腐蚀。6.防止钢筋锈蚀54547.加强混凝土消费控制,防止开裂在混凝土施工中，该当均匀搅拌、灌注和振捣密实,加强养护。混凝土在非荷载作用下的变形有化学收缩变形、塑性收缩、自收缩、干缩变形、温度变形。在荷载作用下的变形有在短期荷载作用下的变形弹塑性变形和在长期荷载作用下的变形徐变。555556耐久性研讨的趋势