第五章-5.3.4混凝土耐久性

5.3.4混凝土的耐久性

DURABILITYofCONCRETE长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至几百年.存在只有二十年！拆除前的西直门桥拆除前的西直门桥拆除前的西直门桥拆除前的西直门桥因冬季撒除冰盐而腐蚀的桥栏板耐久性破坏的大坝耐久性破坏的大坝细部混凝土耐久性的定义定义——混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。混凝土的劣化——在环境介质的长期作用下造成混凝土使用性能的降低，称为混凝土的劣化。Construction

Materials一、混凝土的抗渗性定义——混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力。抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的因素，若混凝土的抗渗性差，不仅周围水等液体物质易渗入内部，而且当遇有负温或环境水中含有侵蚀性介质时，混凝土就易遭受冰冻或侵蚀作用而破坏，对钢筋混凝土还将引起其内部钢筋锈蚀并导致表面混凝土保护层开裂与剥落。因此，对地下建筑、水坝、水池、港工、海工等工程，必须要求混凝土具有一定的抗渗性。混凝土的抗渗性的评价——抗渗等级：抗渗等级是以28d龄期的标准试件，在标准试验方法下所能承受的最大静水压来确定的。抗渗等级有P4、P6、P8、P10、P12等五个等级，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的静水压力而不渗透。混凝土渗水的主要原因内部的孔隙形成连通的渗水通道。产生于:

施工振捣不密实水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔水泥浆泌水所形成的毛细孔粗骨料下部界面水富集所形成的孔穴。这些渗水通道的多少，主要与水灰比大小有关，随着水灰比的增大，抗渗性逐渐变差，当水灰比大于0.6时，抗渗性急剧下降。图3-24硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系（93%水化度）渗透性—水灰比关系存在临界区域渗透性与水灰比的关系图提高混凝土抗渗性的主要措施提高混凝土的密实度;改善混凝土中的孔隙结构，减少连通孔隙;可通过低的水灰比、好的骨料级配、充分的振捣和养护、掺入引气剂等方法来实现。二、混凝土的抗冻性定义——是指混凝土在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低所具有性能的能力。在寒冷地区，特别是在接触水又受冻的环境下的混凝土要求具有较高的抗冻性。混凝土受冻融破坏的原因由于混凝土内部孔隙中的水在负温下结冰后体积膨胀形成的静水压力；当这种压力产生的内应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂缝；多次冻融循环使裂缝不断扩展直至破坏。混凝土的密实度、孔隙率和孔隙构造、孔隙的充水程度是影响抗冻性的主要因素。密实的混凝土和具有封闭孔隙的混凝土（如引气混凝土），抗冻性较高。掺入引气剂、减水剂和防冻剂可有效提高混凝土的抗冻性。混凝土的抗冻性的评价——抗冻等级来表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱水后承受反复冻融循环，以抗压强度损失不超过25％，且质量损失不超过5％时所能承受的最大循环次数来确定。混凝土的抗冻等级有F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等九个等级，分别表示混凝土能承受冻融循环的最大次数不小于10、15、25、50、100、150、200、250和300次。三、抗侵蚀性环境介质对混凝土的化学侵蚀主要是对水泥石的侵蚀，第四章已讲述。影响混凝土的抗侵蚀性的因素与所用水泥品种、混凝土的密实程度和孔隙特征等有关。密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，抗侵蚀性较强。合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土密实度和改善孔结构是提高混凝土抗侵蚀性的主要措施。四、混凝土的碳化（中性化）定义——是指混凝土内水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳，在湿度相宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水，也称中性化。混凝土的碳化是二氧化碳由表及里逐渐向混凝土内部扩散的过程。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，对混凝土的碱度、强度和收缩产生影响。碳化对混凝土性能的影响碳化作用引起的碱度降低减弱了对钢筋的保护作用。因钢筋处在碱性环境中而在表面生成一层钝化膜，保护钢筋不易腐蚀；当碳化深度穿透混凝土保护层而达钢筋表面时，钢筋钝化膜被破坏而发生锈蚀，此时产生体积膨胀，致使混凝土保护层产生开裂；开裂后的混凝土有利于二氧化碳、水、氧等有害介质的进入，更加剧了碳化的进行和钢筋的锈蚀，最后导致混凝土产生顺筋开裂而破坏。影响碳化速度的主要因素环境中二氧化碳的浓度——二氧化碳浓度高（如铸造车间），碳化速度快。水泥品种——掺混合材的水泥碱度较低，碳化速度随混合材料掺量的增多而加快。水灰比——水灰比愈小，混凝土愈密实，二氧化碳和水不易侵入，碳化速度就慢。环境湿度——当环境中的相对湿度在50～75％时，碳化速度最快，当相对湿度小于25％或大于100％时，碳化将停止。

五、

碱-骨料反应

Alkali-AggregateReaction(AAR)碱—硅反应（简称AAR）：它是混凝土骨料中的硅质组分与孔隙里含碱（钠、钾、钙的氢氧化物）的溶液反应，生成易于吸水膨胀的碱-硅凝胶，当结构物暴露在潮湿环境中，吸水，就会出现体积膨胀，从而引起混凝土开裂与破坏。图3-26典型的碱-骨料反应开裂形式常见的碱—骨料反应破坏形式混凝土发生碱－骨料反应必须具备以下三个条件：水泥中碱含量高。以等当量Na2O计，即（Na2O＋0.658K2O）％大于0.6％。砂、石骨料中含有活性二氧化硅成分。含活性二氧化硅成分的矿物有蛋白石、玉髓、磷石英等。有水存在。在无水情况下，混凝土不可能发生碱－骨料反应。六、