《建筑材料》课件-4.5 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性PART

051.混凝土的抗渗性5.提高混凝土耐久性的主要措施2.混凝土的抗冻性4.混凝土的其他耐久性3.混凝土抗硫酸盐侵蚀1.混凝土的抗渗性耐久性定义——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。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。保证混凝土构筑物运行的安全性延长混凝土构筑物的服役寿命节约混凝土构筑物维护成本节约自然资源，减少消耗改善人类居住的环境条件混凝土耐久性的重要性：混凝土抗渗性定义：混凝土抵抗压力水渗透的能力，称为抗渗性。混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。采用标准养护28d的标准试件，按规定的方法进行试验。混凝土的抗渗等级以每组6个试件中4个未发现有渗水现象时的最大水压力表示。混凝土抗渗等级分级为P2、P4、P6、P8、P10、P12，若压力加至1.2MPa，经过8h，第3个试件仍未渗水，则停止试验，试件的抗渗等级以P12表示。水的渗透与混凝土的劣化：对许多建筑材料来说，水是它们生产过程的重要原料之一，同时也是它们破坏过程的主要介质。水也是多数结构混凝土出现耐久性问题的核心。不仅物理劣化过程与水有关；同时作为传输侵蚀性离子的介质，水又是其化学劣化过程的一个根源。混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标对地下建筑、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。混凝土的配合比水灰比胶凝材料(水泥＋矿物外加剂)用量浇注成型工艺混凝土的搅拌混凝土的震捣养护条件湿度、温度、龄期混凝土抗渗性的影响因素：2.混凝土的抗冻性什么是混凝土的抗冻性？

定义：在吸水饱和状态下，混凝土能够经受多次冻融循环而不破坏，也不显著降低其强度的性能，称为混凝土的抗冻性。青藏公路桥梁墩台混凝土因冻融循环作用严重剥落什么引起冻害?混凝土内部孔中的水结冰水结冰使体积膨胀9%。冻害破坏影响到水泥石和骨料冻害破坏的外观模式剥落龟裂、分层构筑物的什么位置最易受损?北方气候混凝土路面、桥面板、挡土墙铁路桥梁的冻害剥落破坏水泥石抗冻性：低水灰比保证混凝土良好的养护引气剂骨料的抗冻性选用抗冻骨料提高混凝土抗冻性的方法：国标中混凝土抗冻性试验:行标中混凝土抗冻性试验:1.混凝土抗冻标号D

(气冻水融条件下)用慢冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土的抗冻性能等级。2.混凝土抗冻等级F

(水冻水融条件下)用快冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土的抗冻性能等级。混凝土抗冻性等级表示:3.单面冻融法（又称盐冻法）适用于测定混凝土试件在大气环境中且与盐接触的条件下，以能够经受的冻融循环次数或者表面剥落质量或超声波相对动弹性模量来表示的混凝土抗冻性能。慢冻法：慢冻法：快冻法：快冻法：3.混凝土抗硫酸盐侵蚀什么导致混凝土硫酸盐侵蚀：硫酸根离子与混凝土中水泥水化物之间的化学反应，形成有害化合物，而导致混凝土组成和结构的破坏、强度下降、表面剥离等。硫酸根离子的来源：海水有机物环境(垃圾、生活污水)工业废料土壤和地下水水泥熟料破坏模式体积膨胀开裂(从构件的边缘和角上开始)

表面剥落、质量损失强度下降外观劣化——发白最易发生的部位大坝桥墩地下基础水工设施提高混凝土的质量和抗渗性(减水剂)限制水泥中C3A矿物含量＜5％中低热水泥抗硫酸盐水泥掺加火山灰质矿物外加剂15%偏高岭土35%磨细矿渣6%硅灰20%低钙粉煤灰表面涂层保护如何阻止混凝土的硫酸盐侵蚀国标中混凝土抗硫酸盐侵蚀试验:行标中混凝土抗硫酸盐侵蚀试验:规范规定：4.混凝土的其他耐久性一、混凝土的酸腐蚀

由于混凝土中硬化水泥浆体呈高碱性，没有任何硅酸盐水泥混凝土可以耐酸腐蚀。但如果注意降低渗透性并且养护良好，也能够生产出在弱酸环境中足够耐久的混凝土。破坏模式：表面溶蚀为主二、混凝土的碱－骨料反应

Alkali-AggregateReaction(AAR)

是碱—硅反应(简称ASR)，它是骨料中所含的无定形硅与孔隙里含碱(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，混凝土体内相对湿度超过85%时，就会出现膨胀，直到引起混凝土开裂与破坏。

碱硅反应(ASR)—“混凝土的癌症”ASR破坏形式膨胀与开裂损失强度粘性碱－硅物质的溢出或渗出发生的部位 湿环境(大坝,桥墩,海堤) 暴露环境(道路,建筑物外部结构)水泥或混凝土的含碱量；活性氧化硅含量；骨料粒径；水分来源；环境温度。碱—骨料反应影响因素：抑制碱—骨料反应的措施选择非活性骨料；选择含碱量≤0.6％的水泥；掺加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等；提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。三、混凝土的抗碳化性定义：碳化是指环境中的CO2与混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝土中碱度的现象。危害：由于碱度的降低，混凝土中的钢筋失去保护膜，引起钢筋锈蚀；混凝土表面出现碳化收缩，导致微裂缝的产生，降低混凝土的强度和耐久性。影响因素：CO2浓度、相对湿度、混凝土的密实度、水泥品种和掺和料等。四、混凝土的抗火性

随着温度升高，发生以下三种变化：升温时混凝土内的水分逐渐蒸发，接着结合比较牢固的水分也逐步逸出；由于硬化水泥浆体和骨料热膨胀系数的差异，产生温度应力并导致过渡区开裂，这是500℃以上时强度迅速丧失的主要原因。石灰石和轻骨料混凝土抗火性能较优异。硬化水泥浆体的水化产物到接近1000℃的时候分解完毕，强度完全丧失。五、混凝土中钢筋的锈蚀由于混凝土内的强碱性使得钢筋表面形成钝化膜，从而钢筋在混凝土中不会锈蚀。如果钢筋表面钝化膜被破坏，则钢筋就会发生电化学腐蚀——锈蚀破坏混凝土中钢筋锈蚀，引起体积膨胀2～7倍，导致混凝土保护层开裂破坏混凝土中钢材的钝化会由于下列原因被破坏：混凝土中的Ca(OH)2被空气里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和而失去碱性；道路除冰盐或海水带进来的氯离子的作用。5.提高混凝土耐久性的主要措施提高钢筋混凝土结构耐久性的整体论提高混凝土耐久性的主要措施

混凝土的耐久性主要取决于组成材料的品质和混凝土本身的密实性及孔隙特征。因此，提高混凝土的耐久性应在这两方面采取措施1.减少拌和水及胶凝材料浆体的用量将拌和水的最大用量作为控制混凝土耐久性质量要求的一种标志，要比用最大水胶比（或水灰比）更为适宜。依靠水胶比的控制尚不能解决混凝土中因浆体过多，而引起收缩和水化热增加的负面影响。在高性能混凝土中，减少浆体量，增大骨料所占的比例，又是提高混凝土抗渗性或抗氯离子扩散性的重要手段。如果控制拌和水用量，则可同时控制浆体用量（浆骨比），就有可能从多个方面体现耐久性要求。为达到减少拌和水与水泥浆量的目的，主要途径有：1)选用良好级配和粒形的粗骨料。2)添加高效减水剂。3)添加低需水量比的矿物掺和料。4)降低水固比（W/S）和浆骨比2、选择合理的胶凝材料体系

在胶凝材料体系中，降低混凝土的水泥用量，增大矿物细粉掺合料的用量，可以提高混凝土结构的化学稳定性和抵抗化学侵蚀的能力，降低内部缺陷，提高密实性。3、降低水胶比混凝土的强度与密实性很大程度上取决于水胶比，当然今后绿色高性能混凝土是要在掺加大量矿物掺合料的前提下控制水胶比在较低的水平。掺加矿物细粉掺合料，降低水胶比。降低水胶比可以提高长期强度，有效降低界面水胶比，提高密实性，减少氢氧化钙在界面的富集现象，使界面强化。4、合理使用水泥选用低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥、细度过细和高C3A含量的水泥。5、掺用引气剂掺用引气剂，引入微小封闭气泡，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