第五节 混凝土的耐久性

第五节混凝土的耐久性共三十一页长期以来，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(chángjiǔ)，如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年仍然完好无损。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。耐久性不良引起(yǐnqǐ)的混凝土破坏共三十一页存在(cúnzài)只有只有二十年！拆除(chāichú)前的西直门桥共三十一页拆除(chāichú)前的西直门桥共三十一页拆除(chāichú)前的西直门桥共三十一页除冰盐造成的破坏(pòhuài)共三十一页耐久性破坏(pòhuài)的大坝耐久性不良(bùliáng)的大坝共三十一页破坏(pòhuài)的大坝细部共三十一页一、混凝土耐久性的内容(nèiróng)耐久性定义混凝土抵抗环境介质作用(zuòyòng)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。内容混凝土耐久性是一项综合性能，主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及碱骨料抑制性。Construction

Materials共三十一页1、抗渗性(1)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(zuòyòng)的能力。它是砼最重要的耐久性指标，其直接影响砼的其他耐久性能。对许多建筑材料来说，水是它们生产过程，同时也是它们破坏过程的主要介质。水也是大多数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(zuòwéi)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。共三十一页（2）、混凝土的抗渗性的检测(jiǎncè)试件:每组6块，28d标养。检测：将6块试件同时置于抗渗仪上，从0.1MPa水压开始，每隔8h增加(zēngjiā)0.1MPa，至6块中3块渗水为止，记下此时的水压H（MPa）。评价：6块试件中4块未渗水的最大水压力。P=10H-1175185150共三十一页(3)抗渗等级(děngjí)以6块试件中4块未渗水时的最大压力(yālì)(X10MPa)，划分混凝土抗渗等级，并以符号P(penetration)加上最大水压(X10MPa)表示，如:P6、P8、P10、P12等。表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的静水压力而不渗透。共三十一页(4)影响(yǐngxiǎng)混凝土抗渗性的因素水灰比：w/c，抗渗性骨料(ɡǔliào)最大粒径：Dmax，抗渗性水泥品种、细度:品种不同，抗渗性不同；细度越大，强度越高，抗渗性越好养护条件：保湿养护，抗渗性好。掺合料：适当加入掺合料，抗渗性提高外加剂：防水剂、减水剂、引气剂、膨胀剂等养护龄期共三十一页2、抗冻性（1）抗冻性定义：混凝土在保水状态下，经多次冻融循环而不破坏，强度不严重降低的性质(xìngzhì)。（2）抗冻性检测：试件：100x100x100mm，150x150x150mm，200x200x200mm。检测：饱水：在15～20℃水中浸泡4d。冻融：－15℃～－20℃冻4h（200x200x200mm试件，冻6h)，取出放入15℃～20℃水中融4h，为一个循环。评价：n次冻融循环后，试件抗压强度损失率:重量损失率:共三十一页（3）抗冻性等级(děngjí)混凝土强度损失率不超过25％，重量损失率不超过5％的最大冻融循环次数(cìshù)n，表示为Fn（freezingthawing)，如：F50、F100、F150等。共三十一页(4)、影响(yǐngxiǎng)抗冻性的因素密实度:密实度越高，抗冻性越好；气孔含量及孔结构:含气量(qìliàng)越大，闭孔越多，抗冻性越好；水灰比:在密实的情况下，水灰比小，抗冻性好；饱水程度:饱水程度越高，抗冻越差；养护条件:保湿养护时间越长，抗冻性越好；掺合料:掺入适当掺合料，可提高抗冻性；外加剂:掺入防水剂，引气剂及减水剂，均能提高抗冻性。共三十一页3、混凝土的抗侵蚀性

共三十一页4、混凝土的碳化（中性化）(1)混凝土碳化的定义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，使混凝土碱度降低的过程,叫碳化,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(qiángdù)和收缩产生影响。共三十一页(2)混凝土碳化的危害(wēihài)降低pH值，当pH从12－13降至10.8时，钢筋开始锈蚀。消耗Ca(OH)2，使混凝土中水化物分解，产生大量(dàliàng)硅胶和铝胶。碳化收缩，导致混凝土表面裂缝。共三十一页（3）碳化的优点(yōudiǎn)增大了表面硬度(yìngdù)。促使水泥进一步水化，混凝土密实度提高，适当碳化可使混凝土抗压强度提高。共三十一页(4)、影响碳化速度(sùdù)的主要因素环境条件

二氧化碳的浓度：二氧化碳浓度高（如铸造车间），碳化速度快；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％或达到100％时，碳化停止。水泥品种(pǐnzhǒng)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。共三十一页水灰比水灰比愈小，混凝土愈密实，二氧化碳(èryǎnghuàtàn)和水不易侵入，碳化速度就慢。外加剂及掺合料施工质量共三十一页5、碱-骨料(ɡǔliào)反应抑制性（1）、定义混凝土中可溶性碱与骨料(ɡǔliào)中的活性成分，在有水存在的情况下发生化学反应，使硬化后的混凝土发生不均匀膨胀，导致混凝土强度和弹性模量下降，出现裂缝破坏的现象。共三十一页常见的碱—骨料(ɡǔliào)反应破坏形式共三十一页共三十一页（2）、碱－骨料反应(fǎnyìng)种类1）碱－硅酸（硅酸盐）反应（ASR）骨料中的活性SiO2与混凝土中可溶性碱（Na2O＋0.658K2O），在有水存在的情况下，发生化学反应，生成膨胀性物质(wùzhì)。具有活性SiO2的骨料：蛋白石（非晶质）；磷灰石和方石英（隐晶质）；流纹岩、安山岩及凝灰岩（变胶体矿物）吸水膨胀3倍的胶状体共三十一页2）碱－碳酸盐反应（ACR）骨料中的微晶或隐晶质碳酸盐与混凝土中可溶性碱，在有水存在的情况下，发生(fāshēng)化学反应，生成膨胀性物质：生成的NaOH继续进行去白云化反应。具有碳酸盐活性的骨料：白云石质的石英岩、方解石质的白云岩。共三十一页（3）碱－骨料反应必须具备以下(yǐxià)三个条件：可溶性碱（NaOH、KOH）Na2O＋0.658K2O）。骨料中具有碱活性成分。存在水分(shuǐfèn)。干燥状态下不会发生碱－骨料反应。共三十一页（4）、控制碱－骨料(ɡǔliào)反应的措施控制水泥及混凝土中的碱含量(Na2O＋0.658K2O）:水泥中可溶性碱含量≤0.6%，单方(dānfāng)混凝土中碱含量<3.0kg。选用非碱活性骨料。保持硬化混凝土干燥。掺矿物掺合料。掺引气剂。掺碱骨料抑制剂。共三十一页二、提高(tígāo)混凝土耐久性的措施合理选择水泥品种。选用质量良好(liánghǎo)，技术条件合格的砂石骨料。控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用。改善施工操作，保证施工质量。共三十一页内容(nèiróng)总结第五