混凝土耐久性和高性能混凝土要点介绍

砼耐久性和高性能砼介绍目录一砼结构耐久性和使用寿命二砼的劣化三砼的开裂四砼的冻融破坏五砼的化学侵蚀六砼中钢筋锈蚀七砼的碱-骨料反应八砼的磨蚀破坏九高性能砼砼结构耐久性和使用寿命

(一)砼结构耐久性砼结构耐久性取决于使用环境条件以及砼结构设计、材料(砼和钢筋)、施工质量和维护.(二)砼结构使用寿命

砼结构使用寿命指砼结构在规定的工作环境和维护条件下，能保持设计使用性能的年限。砼结构使用寿命取决于砼结构耐久性、使用条件和环境、结构的及时维修。砼结构使用寿命包括结构良好状态,维护阶段,修理阶段。对于耐久性差的砼结构,维修的弗用比建设投资增加许多倍.(国外5倍定率)二砼的劣化(一)砼劣化基本条件(二)砼侵蚀劣化的类型(三)环境的影响(四)砼的孔结构(五)孔中的水气(六)水气迁移(一)砼劣化基本条件

1.气体、水以及含在水气中的有害物质在砼的孔隙和裂缝中的迁移、结合和变化是砼劣化的基本条件,其中水气的迁移是首要条件。2.水气迁移的动力有:浓度差引起扩散;压力差引起渗透;表面能引起毛细吸引。(二)砼侵蚀劣化的类型冻融循环破坏环境水的化学腐蚀砼内钢筋锈蚀(碳化或氯盐引起)碱-骨料反应破坏物理磨损破坏(磨蚀)(三)环境的影响对砼结构耐久性影响起决定性作用的是结构砼周围(以厘米距离计)的微观气侯和与砼接触的环境水或环境土的状况.足够的水份,水中有害物质和温度是环境特征的三个主要因素.1.有害物质及其浓度二氧化碳-----钢筋保护层碳化氯化物-----促进钢筋锈蚀氧------钢筋锈蚀的条件之一酸类------砼酸性腐蚀硫酸盐-----砼结晶型腐蚀碱(钾,钠)-----砼碱-骨料反应破坏镁盐-----砼化学腐蚀2.水和湿度的影响环境水和湿度对砼的碳化过程、氯污染、冻害和化学侵蚀都有重要的影响，但影响程度各不同相。环境条件相互影响的例子:相对湿度50~60%时,砼碳化速度最快;湿度降低时因水份不足,碳化速度减慢;湿度提高时孔隙水增加,二氧化碳迁移困难,直至湿度95%以上碳化过程几乎停止.但是,对钢筋锈蚀来说,相对湿度50~60%时速度很慢,90~95%时,锈蚀最快;>95%时,由于缺氧,锈蚀速度又下降.可见,相对湿度居中(65~85%),是锈蚀危害最大的环境.3.温度的影响温度影响砼的的硬化速度，，温度增加10~15C度强度增加速速度快一倍。。同样，砼的的化学腐蚀、、钢筋锈蚀、、碱-骨料反应的破破坏速度也与与温度的提高高成类似的正正比关系.砼热天和冷天天施工,砼的强度发展展和施工技术术措施(材料选择,配合比,温控和防冻,养护等)是不同的.砼的内外温差差过大和降温温过快是砼开开裂的重要原原因。砼早期受冻和和反复冻融破破坏是由于环环境温度处于于负温使砼中中水结冰对砼砼破坏的结果果。4.综合影响砼表面的含水水量和温度,环境的空气湿湿度和温度,风速都会综合合影响砼的水水份蒸发速度度.在砼湿养护和和砼盐类结晶晶破坏情况下下,都要考虑.砼表面水分蒸蒸发量计算例例:砼湿养护时砼砼表面相对湿湿度为100%,温度27C度,空气相对湿度度70%,25C度,水汽分压差为为10.5mmHg,当风速2M/sec时水蒸发速率率3.8Kg/M2/H.温差越大，湿湿度差越大，，或风速越大大，砼表面水水份蒸发量就就越大。(四)砼的孔结构砼水泥石孔结结构与水气迁迁移密切相关关的两个参数数是连通孔隙隙率和孔径分分布.连通孔隙率是是指水泥石中中互相连通,水气可以迁移移的孔隙所占占的体积百分分率,相当于最大可可逆水含量,通常为20~30%.孔径分布影响响水气迁移的的类型和速度度;微孔主要是凝凝胶孔;毛细孔和引入入的大孔对耐耐久性影响很很大;毛细孔增加,耐久性一般要要降低.影响砼性能的的三要素粗细骨料---骨料强度和表表面状态,级配及在砼中中所占比例.骨料界面层---富集氢氧化钙钙和钙矾石结结晶,界面层的密实实性和厚度很很重要.水泥石---水化硅酸钙凝胶,氢氧化钙和钙钙矾石晶体,未水化颗粒,其它小颗粒,毛细孔和各种种孔隙.(五)孔中的水气1.孔表面能和毛毛细凝结孔的表面能和和比表面能---孔壁和固体自自由表面一样样,由于没有与相相邻分子结合合而剩余能量量,这种能量就是是孔的表面能能.孔的表面能与与孔内体积之之比为比表面面能.毛细凝结---毛细孔的表面面能使孔中水水蒸汽分子吸吸附于孔壁,湿度越大水膜膜越厚;孔径越小比表表面能越大,吸附水与孔体体积之比越多多,直到孔径小到到一定值,孔中完全被水水充满,这个过程就是是毛细凝结.温度降低,孔中相对湿度增加,直至相对湿度度100%水凝结.越小的孔,水凝结越容易易.2.孔的含水量和和水泥石含水水率孔中空气含水水量与环境湿湿度成正比,由于毛细凝结结而充满水的的孔径大小与与空气湿度有有关,湿度越大凝结结充水孔径越越大.水泥石中凝胶胶孔占很大比比例,其孔径很小,即使在湿度较较低时也充水水,因此水泥石具具有较高含水水率.空气湿度增加加,使较大孔也充充水,因而减少了气气体扩散的有有效孔隙,混凝土透气性性降低,氧和二氧化碳碳的扩散减小小,直至混凝土水水饱和时扩散散停止.(六)水气迁移1.潮湿环境下的的水气迁移气、水和和含在气水中中物质的迁移移是扩散过程程,动力为浓度差差.二氧化碳气扩扩散进孔,与孔壁的氢氧氧化钙反应生生成碳酸钙,二氧化碳浓度度降低.环境湿度增加加或混凝土干干燥时,水或汽的扩散散过程不断进进行.水中氯化物的的扩散在孔壁壁水膜或充水水孔中进行,扩散散速速率率随随混混凝凝土土含含水水率率减减少少而而显显著著减减慢慢.2.雨水水环环境境下下的的水水气气迁迁移移毛细细吸吸引引---动力力是是毛毛细细孔孔表表面面能能,孔径径越越小小,比表表面面能能越越大大,竖直直吸吸引引高高度度H越大大.水平平方方向向吸吸引引取取决决于于表表面面水水的的过过剩剩量量.雨水水环环境境下下由由于于毛毛细细吸吸引引和和扩扩散散作作用用,砼表表面面很很快快达达到到水水饱饱和和状状态态,水中中物物质质被被迁迁移移,气体体扩扩散散停停止止.水通通过过毛毛细细吸吸引引被被砼砼吸吸收收的的速速率率远远大大于于被被蒸蒸发发的的速速率率.3.浸渍渍环环境境下下的的水水气气迁迁移移动力力---毛细细吸吸引引、、水水压压力力透透渗渗、、蒸蒸发发溶解解在在水水中中的的氯氯化化物物、、硫酸酸盐盐、、碳酸酸盐盐一一起起迁迁移移,在水水蒸蒸发发区区浓浓度度不不断断增增加加,直至至盐盐析析结结晶晶.在砼砼中中有有害害盐盐类类的的浓浓缩缩加加剧剧了了化化学学侵侵蚀蚀的的速速度度,这是是主主要要的的;其次次,盐类类结结晶晶也也产产生生物物理理性性破破坏坏.但在在内内陆陆盐盐渍渍土土地地区区,由于于环环境境水水矿矿化化度度很很高高,气侯侯干干燥燥,昼夜夜温温差差大大,在毛毛细细吸吸附附区区砼砼的的盐盐类类结结晶晶性性破破坏坏将将占占主主导导地地位位.三砼砼的的开开裂裂(一)砼开开裂裂的的机机理理(二)裂缝缝类类型型1.荷载载引引起起的的开开裂裂2.变形形引引起起的的开开裂裂3.膨胀胀引引起起的的开开裂裂4.裂缝缝和和钢钢筋筋(一)砼开开裂裂机机理理砼受受到到的的拉拉应应变变超超过过其其抗抗拉拉应应变变能能力力(极限限延延伸伸率率),砼就就会会开开裂裂.(＞0.2mm就不不允允许许了了)砼抗抗拉拉强强度度约约为为1/10~1/12的抗抗压压强强度度.砼极极限限延延伸伸率率约约为为0.4~1.0/万应变变产产生生的的主主要要原原因因有有:砼由由于于各各种种收收缩缩和和温温差差引引起起的的变变形形;砼由由于于钢钢筋筋锈锈蚀蚀,硫酸酸盐盐腐腐蚀蚀,碱骨骨料料反反应应引引起起的的局局部部膨膨胀胀;外部部荷荷载载或或基基础础不不均均匀匀沉沉降降产产生生的的变变形形.砼抗抗拉拉应应变变能能力力随随硬硬化化龄龄期期和和应应变变作作用用速速度度的的改改变变而而变变化化.砼的的收收缩缩变变形形1.塑性性收收缩缩:砼在在终终凝凝前前的的收收缩缩.包括括自自生生收收缩缩、、沉沉降降收收缩缩、、蒸蒸发发收收缩缩.2.自生生收收缩缩:砼在在绝绝热热绝绝湿湿条条件件下下水水泥泥水水化化产产生生的的化化学学收收缩缩,约为为(0.4~1.0)××10-4,如果果游游离离CaO和MgO过量量,自缩缩值值可可能能为为负负值值(膨胀胀).3.干燥燥收收缩缩:即失失水水收收缩缩,最大大可可达达8××10-4.4.温度度收收缩缩:热胀胀冷冷缩缩,砼热热膨膨胀胀系系数数10××10-6.5.碳化化收收缩缩:Ca(OH)2碳化化生生成成CaCO3.(二)裂缝缝类类型型1.荷载载引引起起的的开开裂裂纯弯弯曲曲纯拉拉伸伸剪切切扭转转粘结结集中中荷荷载载基础础不不均均匀匀沉沉降降2.变形形引引起起的的开开裂裂①温度度应应力力------由于于水水泥泥水水化化热热温温升升,砼内内外外层层温温差差过过大大,外层层产产生生的的拉拉应应力力超超过过硬硬化化早早期期的的很很低低抗抗拉拉强强度度,就可可能能开开裂裂.这类类裂裂缝缝多多为为龟龟裂裂,很浅浅;当墙墙壁壁这这类类构构件件,下部部受受到到限限制制,当降降温温过过快快收收缩缩过过大大时时会会产产生生贯贯穿穿构构件件的的竖竖直直大大裂裂缝缝.②收缩缩应应力力------由于于干干燥燥收收缩缩受受到到外外部部限限制制,当超超过过砼砼极极限限应应变变就就产产生生分分割割裂裂缝缝;砼表表面面干干燥燥,内外外层层产产生生收收缩缩差差,表面产生生拉应力力内部产产生压应应力,这类收缩缩裂缝也也是龟裂裂.干燥收缩缩率一般般为3~8/万③塑性收缩缩开裂---浇筑2~4h内,表面蒸发发失水超超过泌水水提供的的水时,孔隙水中中产生毛毛细张力力而体积积缩小,如表面的的粗骨料料或钢筋筋产生约约束,就可能开开裂.路面和楼楼板常见见此类裂裂缝,宽度大约约2~3mm,分布不规规则,多为平行行或45度角.④塑性沉降降开裂---如泌水严严重,砼体积沉沉降收缩缩并受到到钢筋或或模板阻阻碍就可可能开裂裂.这种裂缝缝多为沿沿着厚板板上部钢钢筋方向向或柱子子横截面面箍筋处处产生.当钢筋间间距很小小时可能能出现水水平沉降降裂缝,引起钢筋筋保护层层分层,以后如偶偶冻害或或钢筋锈锈蚀,保护层可可能无预预兆剥落落.3.膨胀引起起的开裂裂钢筋锈蚀蚀引起硫酸盐腐腐蚀引起起碱-骨料反应应引起水泥安定定性不良良膨胀剂掺掺加不均均匀或不不适量四砼砼的的冻融破破坏1.孔中水结结冰水变冰体体积增加加9%,充满水的的孔结冰冰膨胀会会引起水水泥石开开裂;由于孔表表面能使使孔中水水的冰点点下降,孔径越小小冰点越越低,许多凝胶胶孔中水水在很低低的负温温下都不不结冰;不完全充充水的孔孔,温度降低低过程中,由于孔表表面能,小孔中相对湿度提高高更多,在水变冰冰过程中中有相当当数量水水由小孔向向大孔蒸发迁移移出去,使小孔中中未结冰冰的水向向大孔中中扩散.孔径越小,水的冷凝温度越高高(相对湿度度100%),即降温过过程中,小孔中水水先冷凝,大孔中水后冷凝凝,小孔中水水向大孔孔中扩散散.2.临界水饱饱和度由于孔中中水冷却却过程中中水从小小孔向大孔扩散,大孔中水水量在增加,结冰时体体积又要要增加,为了防止冻胀胀破坏,要有一定定数量的的未充满满水的孔孔.为防止砼砼冻害,孔隙中不不能超过过的极限限含水量量称临界水饱饱和度,主要取决决于:孔径大小小和分布布环境条件件冷却速率率和冻融融循环次次数冻融循环环间的干干燥砼的龄期期3.引气作用用引气剂引引入的封封闭气孔孔,即使在砼砼处于水水饱和状状态也不不会充水水.孔中水冻冻结过程程中,由于水向向大孔扩扩散作用用,封闭气孔孔可以作作为膨胀胀空间容容纳正在在结冰的的水,缓解了对对水泥石石的压力力.为了保证证封闭孔孔系统充充分发挥挥作用,孔的间距距要足够够小.冻害越严严重,这个临界界孔间距距就应更更小.一般含气气量越大大(4~6%),孔间距越越小（少少于250微米),砼抗冻性越越好.水冻结时时向大孔孔扩散是是不可逆逆过程,随着冻融融循环增增加大孔孔充水程程度不断断增加,如不能干干燥,冻融循环环进行到到一定次次数后,冻害仍会会发生.5.骨料对抗抗冻性影影响吸水严重重的砂岩岩粗骨料料在冻结结过程中中产生膨膨胀并破破坏水泥泥石,典型现象象是粗骨骨料处表表面局部部剥落爆爆裂.6.影响砼抗抗冻性的的因素1.砼的组成成:水灰比,水泥用量量,含气量,骨料级配配,掺合料数数量.2.砼的水饱饱和度:冻结前即即使轻微微的干燥燥都可保保证相当当高的抗抗冻性,只有饱水水的砼才才会严重重影响抗抗冻性.3.砼龄期:龄期越长长,强度和孔孔结构变变得更有有利于抗抗冻.五砼砼的化化学侵蚀蚀溶出型腐腐蚀:淡水浸析析,氢氧化钙钙溶出离子交换换型腐蚀蚀:分镁盐,碳酸和一一般酸性性腐蚀结晶膨胀胀型腐蚀蚀:分硫酸盐盐腐蚀,盐类物理理结晶腐腐蚀(一)硫酸盐侵蚀1.硫酸盐结结晶破坏坏原因环境水中中硫酸盐盐与水泥泥石中氢氢氧化钙钙和水化化铝酸钙钙反应,生成硫铝铝酸钙(钙矾石)和硫酸钙(石膏)产生内应应力引起起砼的破坏.2.主要反应应式①NaSO4·10H2O+Ca(OH)2=CaSO4·2H2O+2NaOH+8H2O石膏结晶晶②4CaO·AI2O3·12H2O+3(CaSO4·2H2O)+14H2O=3CaO·AI2O3·3CaSO4·31H2O+Ca(OH)2钙矾石结结晶③③环境水水中SO4-2浓度(㎎/l)不同,结晶类型型也不同同.SO4-2250~15001500~50005000~10000结晶钙钙矾石石钙钙矾矾石和石石膏石石膏膏3.抗硫酸盐盐腐蚀措措施降低水泥泥熟料中中铝酸三三钙的含含量(<5%);砼中掺加加较多的的矿渣或或粉煤灰灰;掺加高高效减减水剂剂降低低水胶胶比和和用水水量,提高砼砼密实实性;在严重重侵蚀蚀环境境下,在砼表表面采采取特特殊腐腐蚀措措施,避免环环境水水直接接接触触砼.(二)酸侵蚀蚀侵蚀酸酸与氢氢氧化化钙、、水化化硅酸酸钙、、水化铝铝酸钙钙反应应生成成侵蚀蚀酸的的钙盐盐,侵蚀的的程度度决定定于侵侵蚀酸酸的腐腐蚀性性和生生成的的钙盐盐的溶溶解度度.流动溶溶解和和高温温环境境将加加速侵侵蚀.镁盐和和铵盐盐可作作为当当量酸酸以同同样方方式侵侵蚀,氯化镁镁相当当于游游离盐盐酸反反应,硝酸铵铵相当当于游游离硝硝酸反反应,分别产产生没没有强强度的的氢氧氧化镁镁和氢氢氧化化铵.软水会会溶解解钙化化合物物,同样使使水泥泥石破破坏.酸雨对对砼的的侵蚀蚀可忽忽略不不计,因为酸酸降数数量与与砼表表面层层的缓缓冲容容量相相比,是很低低的.酸侵蚀蚀使水水泥石石完全全转化化,破坏了了孔系系统,所以,水泥石石的渗渗透性性对耐耐酸侵侵蚀不不十分分重要要.酸性侵侵蚀反反应式式1.无机酸酸(HCl,HNO3,HSO4):Ca(OH)2+HCl→CaCl2+H2OnCaO··mSiO2aq+HCl→nCaCl2+mSi(OH)4+aq2.碳酸(侵蚀性性二氧氧化碳碳):H2CO3≒H++HCO3-≒2H++CO3-2CaCO3+CO2+H2O≒≒Ca(HCO3)23.生物产产物H2S(三)镁盐侵侵蚀1.MgSO4+Ca(OH)2→CaSO4+Mg(OH)2↓2.MgCl2+Ca(OH)2→CaCl2+Mg(OH)2↓3.MgSO4·7H2O+3CaO··2SiO4·aq=3(CaSO4·2H2O)+3Mg(OH)2↓+2SiO2·H2O+nH2O4.Mg(OH)2是没有有强度度的胶胶体,镁盐浓浓度小小时,侵蚀在在表面面进行行,破坏很很轻.浓度大大时,溶液向向砼内内部扩扩散,对砼破破坏更更大.(四)海水侵侵蚀1.高潮线线以上上不直直接接接触海海水部部位:主要是是冻融融破坏坏和钢钢筋锈锈蚀.2.浪溅区区:受干湿湿交替替作用用,盐类结结晶破破坏,加速钢钢筋锈锈蚀.3.水位变变化区区:受海浪浪冲刷刷,干湿交交替作作用,冻融循循环作作用,化学侵侵蚀作作用.4.长期浸浸水区区:化学侵侵蚀作作用.海水中中化学学侵蚀蚀海水中中硫酸酸根约约2500~2700㎎/l,镁离子子约1300㎎㎎/l,氯离子子约19000㎎/l,砼在海海水中中将产产生如如下反反应:MgSO4·7H2O+3CaO··2SiO4·aq=3(CaSO4·2H2O)+3Mg(OH)2+2SiO2·H2O+nH2O海水中中硫酸酸镁与与水化化硅酸酸钙反反应产产生石石膏和和没有有强度度的氢氢氧化化镁,对砼有有腐蚀蚀作用用.但由于于大量量氯离离子存存在,提高硫硫铝酸酸钙的的溶解解度,产生不不结晶晶的氯氯铝酸酸钙,对硫酸酸盐腐腐蚀的的破坏坏程度度大大大减弱弱,所以海海水的的化学学侵蚀蚀程度度要专专门考考虑.(五)盐结晶晶破坏坏砼结构构一部部分接接触含含盐环环境水水,另一部部分为为蒸发发表面面时,由于水水迁移移(压力,扩散,毛细吸吸引,蒸发),蒸发面面附近近的砼砼孔隙隙中盐盐溶液液不断断浓缩、、结晶、、积聚.由于反复干干湿循循环产产生结结晶和和温度度变化化引起起晶型型转化化,在孔隙隙中产产生的的结晶晶压力力导之之砼破破坏.除了这这种盐盐类物物理结结晶破破坏外外,由于孔孔中有有害离离子浓浓度提提高,化学侵侵蚀的的速度度也加加快.结晶水水化物物的晶晶变温温度及及膨胀胀率硫酸钠钠的晶晶变膨膨胀最最大六砼砼中的的钢筋筋锈蚀蚀1.钢筋的的钝化化和脱脱钝2.砼的碳碳化3.氯离子子的危危害4.钢筋的的锈蚀蚀模型型5.氯盐的的坑状状腐蚀蚀6.应力腐腐蚀的的的断断裂和和氢脆脆7.裂缝对对锈蚀蚀的影影响8.钢筋锈锈蚀的的后果果9.钢筋保保护层层的作作用1.钢筋钝钝化和和脱钝钝钝化作作用---砼孔隙隙中水的碱度度很高高(PH>12.5),此时钢钢筋表表面形形成一一层很很薄的的钝化化膜,阻止铁元素素的溶解,即使提供足足够的氧和和水,钢筋也不会会生锈.脱钝原因---钝化膜溶解解:1.钢筋保护层层中性化(碳化),PH<9;2.氯化物的破破坏;3.保护层砼质质量差,由于水流冲冲刷碱大量量流失钢2.砼的碳化碳化---空气中二氧氧化碳通过过孔隙进入入砼内与氢氢氧化钙反反应生成碳碳酸钙,使碱度从PH>12.5降到PH<9.二氧化碳由由表及里的的扩散决定定碳化的速速度,碳化深度和和时间的平平方根相关关.砼渗透性可可以衡量碳碳化快慢,渗透性取决决于砼孔结结构.二氧化碳只只能在孔隙隙内空气中中扩散,完全水饱和和的砼是不不会碳化的的.3.氯离子的危危害氯离子是通通过砼孔隙隙的水由表表及里的扩扩散,氯离子浓度度随深度而而降低,扩散深度也也与时间平平方根相关关.部分氯盐可可被水泥石石结合,但水泥石碳碳化后,被结合的氯氯离子又会会释放出来来,所以,砼碳化后氯氯盐对钢筋筋的锈蚀危危害会明显显增大.砼表面的干干湿交替使使氯盐不断断富集,氯离子侵入入砼的深度度与保护层层渗透性即即孔结构密密切相关.4.钢筋锈蚀模模型阳极过程:铁元素溶解解,产生带正电电的铁离子子进入溶液液,还有两个多多余电子;阴极过程:多余电子在在阴极与水水和氧气结结合形成氢氢氧根离子子;经过若干中中间过程,铁离子与氢氢氧根化合合生成铁锈锈(带水氧化铁铁),消耗氧气从从空气中通通过保护层层向钢筋扩扩散,水只是起到到使电化学学过程发生生的作用.如果砼是干干燥的(无水,电解过程被被阻止)或水饱和状状态(缺少氧气),即使钢筋脱脱钝也不会会锈蚀.5.裂缝对钢筋筋锈蚀的影影响裂缝处碳化化速度和氯氯盐侵入速速度大大加加快,但0.4mm以下的细裂裂缝由于自自愈合现象象,钢筋锈蚀很很慢.阳极在有裂裂缝的钢筋筋处,而阴极过程程发生在未未开裂区,这种宏观电电池过程,阴极过程决决定腐蚀速速率,与裂缝宽度度无关紧要要.裂缝垂直于于钢筋时对对钢筋锈蚀蚀的危害比比平行时小小.但含氯水作作用于砼水水平表面时时,横跨钢筋的的裂缝非常常有害.6.钢筋锈蚀的的后果钢筋截面积积减小,承载能力成成线性下降降,延伸性能和和疲劳强度度急剧降低低;铁锈体积膨膨胀数倍,造成砼保护护层剥落,进一步加速速锈蚀过程程;在有些情况况下,锈蚀严重但但没有可见见的预兆,出现突然性性破坏,尤其是预应应力钢筋的的氢脆和应应力腐蚀断断裂,更具危害性性.7.钢筋保护层层的作用保护层的厚厚度和渗透透性是决定定二氧化碳碳、氧气、、氯盐扩散散的重要参参数.保护层厚度度减半,钢筋开始锈锈蚀的时间间不足原来来的四分之之一.影响保护层层渗透性的的因素有:砼水灰比,振捣和养护护质量,水泥品种和和用量.环境条件对对锈蚀很重重要.长期干燥或或长期饱水水条件,锈蚀危害性性小;氯化物含量量高,部分泡水或或干湿交替替,高温环境都都将加剧锈锈蚀.七砼砼的碱-骨料反应碱－骨料反反应类型1.碱-硅酸反应:含有微晶氧氧化硅的矿矿物有蛋白白石,黑硅石,燧石,方石英,玉髓等.2.碱-硅酸盐反应应:粘土质岩石石及千板岩岩.3.碱-碳酸盐反应应:白云石质石石灰岩.1.碱-硅酸反应砼孔隙中碱碱(NaOH,KOH)和活性二氧氧化硅在颗颗粒表面反反应,形成碱硅胶胶.碱硅胶会吸吸引微孔中中水分产生生体积膨胀胀,当膨胀压超超过砼抗拉拉强度时,会引起开裂裂.碱-硅酸反应的的破坏程度度与碱浓度度,活性二氧化化硅的数量量,孔隙中含水水量有关.砼中掺加矿矿渣和粉煤煤灰可减缓缓膨胀破坏坏.2.碱-碳酸盐反应应破坏原因一一种假说是是白云石质质石灰石骨骨料脱白云云石化引起起体积膨胀胀,它不发生在在骨料界面面而在颗粒粒内部;还有一种硅硅胶化假说说,认为碱溶液液与活性骨骨料在界面面生成硅酸酸镁反应环环,造成破坏.碱-碳酸盐反应应比较少见见,但没有有效效遏制办法法.砼结构常见见部位的腐腐蚀1.灌注桩,承台,涵洞基础---常年水中或或土中,最大可能有有各类化学学侵蚀,轻微的钢筋筋锈蚀.2.墩台的水位位变化区,隧道边墙的的吸附区,海工建筑浪浪溅区和潮潮位变化区区,盐渍土建筑筑吸附区---各类腐蚀最最严重部位位,是冻融破坏坏,钢筋锈蚀,盐类结晶破破坏和化学学侵蚀有可可能共同作作用最严重重的部位.3.墩台上部,梁体和其它它不长期接接触水(雨水除外)的结构物---可能有碳化化引起钢筋筋锈蚀,海滨建筑也也有氯盐引引起钢筋锈锈蚀的可能能.八高高性能砼(HPC)采用常规材材料和生产产工艺,能保证混凝凝土结构所所要求的各各项力学性性能,并具有高耐耐久性、高高工作性、、高体积稳稳定性和良良好外观的的混凝土.高性能混凝凝土不一定定是高强混混凝土.具有实用性性、经济性性、技术先先进性和铁铁路适用性性.高性能砼高性能砼是是使用常规规原材料和和生产工艺艺,采用耐久砼砼配合比设设计理念和和施工全过过程严格控控制生产的的通用砼,砼在施工时时工作性应应非常良好好,硬化后力学学性能、变变形性能和和外观质量量应满足结结构物的设设计要求,其耐久性应应满足结构构物在规定定的工作条条件和使用用环境下正正常使用年年限的要求求.(1)砼结构耐久久性1.设计使用年年限级别设设计使用年年限举举例一100年桥桥隧路路基支档二60年一一般构构筑物三30年可可替换易易损件2.砼耐久性类类别抗冻性耐蚀性护筋性耐磨性抗裂性抗碱-骨料反应性性环境类别作作用等级（1）碳化环境境T1T2T3（2）氯盐环境境L1L2L3（3）化学侵蚀蚀环境H1H2H3H4（4）冻融破坏坏环境D1D2D3D4（5）磨蚀环境境M1M2M3(2)高性能砼技技术要点优质的水泥泥和砂石料料掺加优质化化学外加剂剂---减水剂,引气剂掺加矿物掺掺合料---粉煤灰,矿渣粉低水胶比(<0.40)限制胶凝材材料总量和和水泥用量量严格的施工工过程技术术管理力学性能、、工作性能能、耐久性性的全面检检验高性能砼的的负面作用用1.水胶比少于于0.4时,自收缩率增大大,早期弹模较较高,应力松弛能能力降低,增加了开裂裂趋势.2.磨细矿渣(30%),尤其是硅灰灰使砼早期期收缩增加加,弹模增大,应力松弛能能力降低,增加了砼的开裂倾向.但粉煤灰使使砼早期收收缩减少,弹模也较低低,可降低开裂裂的趋势.3.高性能砼的的水胶比较较低,掺合料较多多,砼的开裂倾倾向增加,因此对砼的温度度控制和湿湿养护要求求更加严格,增加了施工工难度和成成本.1.优选水泥宜用硅酸盐盐水泥或普普通硅酸盐盐水泥,不宜用C3A大于8%的水泥或其其它早强型型水泥.硅酸盐水泥泥的比表面面积应≦350m2/Kg.当骨料具有有碱-硅酸反应活活性或C40及以上砼时时,水泥的碱含含量不宜超超过0.6%.有抗硫酸盐盐侵蚀要求求的砼,水泥熟料中中C3A含量应不超超过6%.水泥矿物成成份及性能能硅酸三钙(C3S)水化较快,强度高硅酸二钙(C2S)水化慢,发热量少,后期强度高高铝酸三钙(C3A)水化很快,发热量大,强度低,收缩大,耐硫酸盐侵侵蚀性差铁铝酸四钙钙(C4AF)耐硫酸盐侵侵蚀性差2.选用优质砂砂石料细骨料应选选用级配合合理、质地地坚固、含含泥量少、、空隙率小小的中粗砂砂,不宜用山砂砂,不得用海砂砂.粗骨料应选选用级配合合理、粒形形良好、质质地坚固、、空隙率小小的洁净碎碎石.粗细骨料的的碱活性要要经过扦验验,并符合有关关技术要求求.3.掺加化学外外加剂减水剂的作作用减少砼用水水量,降低水泥石石孔隙率,改善孔结构构;界面Ca(OH)2结晶无序化化.界面过渡层层减少,水化硫铝酸酸钙Aft结晶尺寸减减少,界面强度提提高.因此提高砼砼的各项力力学性能.改善砼施工工工作性能能.由于提高砼砼的密实性性和强度,改善砼的耐耐久性能.减水剂种类类类型系列减水率普通减水剂木质磺酸钙5~12%高效减水剂萘系,密胺系,氨基磺酸系15~30%高性能减水剂聚羧酸系25~45%聚羧酸系减减水剂优点点掺量少(0.15~0.3%),减水率高(25~45%).砼工作性好好,坍落度损失小.砼收缩小.碱含量很少少.早强、缓凝凝、引气性性可视需要要复配调节节.无污染的环环保产品引气剂的作作用明显提高砼砼的抗冻性性,缓减硫酸盐盐腐蚀和碱碱骨料反应应产生的膨膨胀应力.有轻微减水水作用,减少表面泌泌水和骨料料底部泌水水.改善砼的匀匀质性和工工作性能,尤其是明显显提高可泵泵性.4.掺加矿物掺掺合料火山灰反应应:SiO2+xCa(OH)2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·nH2OSiO2+(1.5~2.0)CaO·SiO2·aq→(0.8~1.5)CaO··SiO2·aq矿物掺合料料(粉煤灰,矿渣,硅灰等)与水泥的二二次水化反反应最终产产物是C-S-H(1)为主的低碱碱性水化硅硅酸钙凝胶胶,其次是水化化铝酸钙,铁酸钙固溶溶体,以及水化硫硫铝酸钙.矿物掺合料料的贡献火山灰效应应---低碱性CSH(C/S<1.5),晶须强度高高,溶解度低,较稳定.二次反应---高碱性(CSH)转化为低碱碱性(CSH),消耗Ca(HO)2,结晶变小,界面过渡层层变小,富集和取向向性减少,提高水泥石石界面强度度.颗粒填充作作用---水泥.矿渣.硅灰末水化化颗粒大小小差别大,颗粒互相填填充,减小水泥石石孔隙率,改善次中心心质和次介介质的颗粒粒级配,强化了中心心质网络骨骨架.削减温峰作作用---水化速度慢慢,放热总量小小.提高耐久性性---改善耐硫酸酸盐侵蚀性性,抑制碱骨料料反应,增加密实性性,提高抗渗性性和氯离子子渗透性.5.砼配合比（1）、C30及以下砼的的胶凝材料料总量不宜宜大于400kg/m3，C35～C40砼不宜大于于450kg/m3，C50及以上砼不不宜大于500kg/m3。（2）、砼中应应适量掺加加优质的粉粉煤灰、矿矿渣粉或硅硅灰等矿物物掺合料。。砼中粉煤煤灰掺量大大于30%时，砼的水水胶比不得得大于0.45。预应力砼砼以及处于于冻融环境境的砼中粉粉煤灰的掺掺量不宜大大于30%（3）砼中应掺掺加适量质质量稳定的的砼化学外外加剂，主主要是高效效减水剂和和引气剂,或引气型减减水剂.（4）砼的最大大水胶比和和最小胶凝凝材料用量量应满足设设计要求，，当设计无无要求时，，钢筋砼及及预应力硌硌应满足下下表的要求求；素砼应应满足另外外的要求。。钢筋混凝土环境作用等级使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）碳化环境T10.55，2800.60，2600.65，260T20.50，3000.55，2800.60，260T30.45，3200.50，3000.50，300氯盐环境L10.45，3200.50，3000.50，300L20.40，3400.45，3200.45，320L30.36，3600.40，3400.40，340化学侵蚀环境H10.50，3000.55，2800.60，260H20.45，3200.50，3000.50，300H30.40，3400.45，3200.45，320H40.36，3600.40，3400.40，340冻融破坏环境D10.50，3000.55，2800.60，260D20.45，3200.50，3000.50，300D30.40，3400.45，3200.45，320D40.36，3600.40，3400.40，340磨蚀环境M10.50，3000.55，2800.60，260M20.45，3200.50，3000.50，300M30.40，3400.45，3200.45，3206.高性能砼密密实性(电通量)设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)56d电通量（C）<C30<2000<2500C30～C45<1500<2000≥C50<1000<1500(3)提高耐久性性的措施1.抗冻融砼1.当砼有抗冻冻要求时，，砼应加引引气减水剂剂或引气剂剂,砼拌和物的含含气量应根据据抗冻等级的的要求经试验验确定。抗冻冻等级F300以