第五节 混凝土的耐久性.ppt

第五节混凝土的耐久性,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。,耐久性不良引起的混凝土破坏,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,除冰盐造成的破坏,耐久性破坏的大坝,耐久性不良的大坝,破坏的大坝细部,一、混凝土耐久性的内容,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。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。,ConstructionMaterials,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。,（2）、混凝土的抗渗性的检测,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-1,185,150,(3)抗渗等级,以6块试件中4块未渗水时的最大压力(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。,(4)影响混凝土抗渗性的因素,水灰比：w/c，抗渗性骨料最大粒径：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,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。（2）抗冻性检测：试件：100 x100 x100mm，150 x150 x150mm，200 x200 x200mm。检测：饱水：在1520水中浸泡4d。冻融：1520冻4h（200 x200 x200mm试件，冻6h)，取出放入1520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:,（3）抗冻性等级,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n，表示为Fn（freezingthawing)，如：F50、F100、F150等。,(4)、影响抗冻性的因素,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。,3、混凝土的抗侵蚀性,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、强度和收缩产生影响。,(2)混凝土碳化的危害,降低pH值，当pH从1213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，产生大量硅胶和铝胶。碳化收缩，导致混凝土表面裂缝。,（3）碳化的优点,增大了表面硬度。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。,(4)、影响碳化速度的主要因素,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5075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。外加剂及掺合料施工质量,5、碱-骨料反应抑制性,（1）、定义混凝土中可溶性碱与骨料中的活性成分，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。,常见的碱骨料反应破坏形式,（2）、碱骨料反应种类,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（Na2O0.658K2O），在有水存在的情况下，发生化学反应，生成膨胀性物质。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,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。,（3）碱骨料反应必须具备以下三个条件：,可溶性碱（NaOH、KOH）Na2O0.658K2O）。骨料中具有碱活性成分。存在水分。干燥状态下不会发生碱骨料反应。,（4）、控制碱骨料反应的措施,控制水泥及混凝土中的碱含量(Na2O0.658K2O）:水泥中可溶性碱含量0.6%，单方混凝土中碱含量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。,二、提高混凝土耐