混凝土的耐久性课件

混凝土的耐久性

CONCRETE

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

耐久性破坏的大坝

耐久性破坏的大坝细部

一、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使用性能的降低，称为混凝土的劣化。Construction

Materials

二、砼在侵蚀介质作用下的破坏原因混凝土的亲水性与内部非稳定成分的存在；混凝土非匀质性与孔缝系统的存在；混凝土的渗透性和水作用下的侵蚀性传输；混凝土内部提供介质反应空间和产物重分布；外界侵蚀介质的存在。

a、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。

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。

b、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，同时也不严重降低确定的性能。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。

引气与抗冻融循环性能的关系示意

掺引气剂对抗冻性的改善

C、硫酸盐与海水的腐蚀硫酸盐侵蚀引起混凝土劣化的机理，是它与硬化水泥浆体中的水化铝酸盐反应，生成有破坏性的膨胀产物钙矾石。Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O—CaSO4·2H2O+2NaOH3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)—

CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O

d、酸腐蚀主要是对水泥石的腐蚀，其机理水泥部分。而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。

e、混凝土的碳化定义——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。CementConcretef、干湿变形定义——由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。机理：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。CementConcrete干湿变形的特点可恢复性－吸水膨胀；混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但干缩收缩（DryShrinkage）能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。一般条件下混凝土的极限收缩值为(50～90)×10－5mm/mm左右，在工程设计时，混凝土的线收缩采用(15～20)×10-5mm/mm，即每m收缩0.15～0.20mCementConcrete干燥环境干缩示意图CementConcrete泌水速率<蒸发速率开裂