混凝土的耐久性

关于混凝土的耐久性第1页，课件共15页，创作于2023年2月主要内容1、混凝土由于化学反应造成的劣化2、形成膨胀产物的反应3、硫酸盐的侵蚀4、碱-骨料反应5、混凝土中埋入钢筋的腐蚀第2页，课件共15页，创作于2023年2月1、混凝土由于化学反应造成的劣化混凝土中化学反应引起的劣化过程，通常包括外界环境的侵蚀介质与水泥浆体组分之间的化学反应；但也有例外，如碱-骨料反应，它发生于水泥浆体中的碱与骨料中某些活性物质之间以及延迟钙矾石，是在硅酸盐水泥中过量MgO和CaO晶体水化延迟时形成的。理论上，任何PH值小于12.5的环境都可归为侵蚀性条件。因为孔隙溶液碱度的降低最终会导致胶凝性水化产物失去稳定性。第3页，课件共15页，创作于2023年2月第4页，课件共15页，创作于2023年2月阳离子交换反应侵蚀性化学溶液和硅酸盐水泥浆体间通过阳离子交换，会发生以下三种类型的劣化反应：①形成可溶性钙盐含阳离子的酸液在工业生产中会经常遇到，他能形成可溶性钙盐。②形成不溶性和非膨胀性钙盐侵蚀水中含有的一些阴离子可与水泥浆体反应生成不溶性钙盐。③含镁盐溶液的化学侵蚀硅酸盐水泥浆体受镁离子侵蚀的特点，指侵蚀最后会扩大到水泥的主要胶凝成分水化硅酸钙。第5页，课件共15页，创作于2023年2月2、形成膨胀产物反应在硬化混凝土中形成膨胀产物的化学反应具有一定的危险性。起初，膨胀对混凝土并不产生损伤，仅仅增加内应力的积累；最后结构的不同部位由于胀缝闭合、变形和位移，造成开裂、剥落和突然爆裂。与膨胀有关的化学反应有四种：①硫酸盐侵蚀②碱-骨料反应③游离氧化钙和氧化镁的延迟水化④混凝土中钢筋的锈蚀。第6页，课件共15页，创作于2023年2月3、硫酸盐的侵蚀硫酸盐侵蚀以混凝土的膨胀和开裂形式表现。有时还会由于劣化水泥水化产物的黏聚性丧失而表现为强度逐渐降低和质量损失。水硬性硅酸盐水泥浆体中氢氧化钙和铝易受硫酸根侵蚀。根据硫酸盐溶液中阳离子的种类（即Na+或Mg2+）硅酸盐水泥浆体中Ca（OH）2和C-S-H会由于硫酸盐侵蚀转换为石膏。第7页，课件共15页，创作于2023年2月延迟钙矾石的形成蒸养混凝土制品中会出现延迟钙矾石生成现象。在温度高于65℃时，钙矾石会分解形成单硫型水化物。之后，在混凝土使用过程中，当硫酸根离子被吸附时，再次形成钙矾石，从而引起混凝土膨胀和开裂。第8页，课件共15页，创作于2023年2月硫酸盐侵蚀的控制硫酸盐的影响因素：①硫酸盐的量和性质②地下水位的高低及四季变化③地下水的流动和土壤的孔隙率④施工方式⑤混凝土的质量混凝土的质量，特别是低渗透性，是用来抗硫酸盐最好的防护。为了减轻由于干缩、冰冻作用、钢筋锈蚀或其他原因引起的开裂，使用抗硫酸盐水泥或复合水泥的安全性更大。第9页，课件共15页，创作于2023年2月4、碱-骨料反应导致混凝土强度和弹性模量损失的膨胀与开裂，也可能来自硅酸盐水泥的碱离子、氢氧根离子与经常出现在骨料中某些活性硅质矿物反应的结果，称为碱-硅反应（ASR）。生产硅酸盐水泥熟料的原材料是水泥中碱的来源，以Na2O当量计一般含0.2%~1.5%。Na2O量≤0.6%称为低碱水泥（可防止碱-骨料反应）Na2O量＞0.6%称为高碱水泥第10页，课件共15页，创作于2023年2月膨胀机理根据骨料晶体结构的无序程度及其孔隙率和粒径，当存在氢氧根和碱金属离子时，会形成不同化学组成的碱-硅酸凝胶。当碱-硅酸凝胶与水接触时，凝胶会通过渗透压吸收大量的水而发生肿胀。水压的增大使受影响的骨料颗粒、骨料周边的水泥浆基体膨胀和开裂。碱-硅酸凝胶在水中可溶，是它从骨料内部迁移至骨料和混凝土内微裂区域的原因。不断有水分供给混凝土时引起其微裂缝扩展和延伸，这些裂缝最终会达到混凝土的外表面，裂缝呈不规则形状，称为地图形开裂。第11页，课件共15页，创作于2023年2月5、混凝土中埋入钢筋的腐蚀有金属埋设件（如管道、导管和钢筋以及预应力筋）的混凝土劣化归因于多种因素的复合作用，但埋设金属的锈蚀一定是其主要原因之一。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程。电化学势能形成腐蚀电池以两种形式产生:①两种不同的金属埋于混凝土中，表面特性有明显差异时可形成组分电池；②由于在钢筋附近溶解离子的浓度差，可以形成浓差电池。金属铁转变为铁锈时，伴有体积增大，其增大量因氧化状态而异，可以大到原体积的600%。这种体积增大被认为是混凝土膨胀和开裂的主要原因。第12页，课件共15页，创作于2023年2月当溶液中不存在氯离子时，只要溶液的pH值保持在11.5以上，钢材上的保护膜就处于稳定状态。当溶液中存在氯离子时，取决于Cl-/OH-比的大小，即使pH高于11.5，很多保护膜也会遭到破坏。事实上，只要混凝土电阻率超过（50-70）×103Ω·cm，就不会发生明显锈蚀。混凝土中的氯化物通常来源于外加剂、盐玷污的骨料及化冰盐溶液或渗入的海水。第13页，课件共15页，创作于2023年2月锈蚀的控制水分、氧气和氯离子对埋设钢筋的锈蚀和混凝土开裂起重要作用，因此混凝土的渗透性是控制各种锈蚀过程的关键。ACI318建筑法规规定：①暴露于化冰盐和海水的普通钢筋混凝土最大水灰比为0.4；②限制混凝土拌合物中最大氯化物允许含量；③对暴