混凝土抗?jié)B性

土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫新型混凝土試驗與檢測TestingandTestingofNewConcrete混凝土抗?jié)B性土木工程檢測技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫新型混凝土試驗與檢測TestingandTestingofNewConcrete授課人：李曉珍時間：2017年9月4日混凝土抗?jié)B性目錄1.混凝土的抗?jié)B性及其影響因素1.1混凝土的抗?jié)B性1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系1.3混凝土抗?jié)B性的影響因素1.1混凝土的抗?jié)B性（1）抗?jié)B性的定義定義：混凝土的抗?jié)B性是指液體、氣體或離子受壓力、化學(xué)勢或電場作用在混凝土中的滲透、擴(kuò)散或遷移的能力。人們最早關(guān)注混凝土的抗?jié)B性是始于20世紀(jì)30年代對大型水工工程的建設(shè)。諸如混凝土水壩、水渠及位于地下水位線以下的地下結(jié)構(gòu)。研究表明，這些結(jié)構(gòu)的使用效能與混凝土的抗?jié)B性能密切相關(guān)。尤其是水壩之類的大型水工結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中需要確定混凝土抵抗高水壓下水穿透的能力。1.1混凝土的抗?jié)B性（2）抗?jié)B性的表示方式材料的抗?jié)B性通常用其滲透系數(shù)來表示。Darcy提出穩(wěn)態(tài)流動的滲透系數(shù)計算方法：—液體流動速率；μ—液體黏度；—壓力梯度；A—表面積；L—材料厚度。1.1混凝土的抗?jié)B性（3）硬化水泥漿體的抗?jié)B性在水化過程的任何時刻，硬化水泥漿體的滲透系數(shù)受空隙尺寸和連通性所控制。新拌水泥漿體的滲透系數(shù)通常為10-5～10-4cm/s；隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，毛細(xì)管孔隙率減小，滲透系數(shù)也減小。當(dāng)毛細(xì)管孔隙率從40%降低到30%，滲透系數(shù)會大大減?。?10×1012cm/s降低至20×1012cm/s）；但毛細(xì)管孔隙率從30%降低到20%，滲透性減小的幅度則很小。理論上，對于養(yǎng)護(hù)良好的混凝土，水泥漿體并不是影響其滲透系數(shù)的主要因素。1.1混凝土的抗?jié)B性（4）骨料的抗?jié)B性硬化混凝土中水泥漿體的毛細(xì)管孔隙率一般為30%～40%。與之相比，大多數(shù)天然骨料的孔體積通常低于3%，很少超過10%。但骨料的滲透系數(shù)變化范圍向水灰比為0.38～0.71的水化水泥漿體一樣。原因是骨料中的毛細(xì)管孔徑通常要大得多，其平均孔徑大于10微米，因此滲透率較高。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系拌合物性質(zhì)抗裂性收縮性抗壓強(qiáng)度抗凍性抗腐蝕性耐磨性后期強(qiáng)度耐久性抗?jié)B性1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（1）拌合物的性質(zhì)高抗?jié)B要求混凝土的充水空間要足夠小，這種混凝土水膠比低，在大坍落度、大流動度情況下，也不產(chǎn)生泌水離析，或著少泌水離析，拌介物性能良好，和易性好，泵送性能和施工性能都很好。反之，抗?jié)B性能很差的混凝土，一般情況下是因為膠凝材料用量少，水膠比大，混凝土的充水空間大，有限的水化產(chǎn)物不能將充水空間完全填充密實；這種混凝土凈漿層很薄，容易產(chǎn)生泌水離析，拌介物的勻質(zhì)性差，和易性差，泵送施工性能不良。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（2）抗裂性與抗?jié)B性的關(guān)系混凝土早期失水產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力迫使混凝土收縮，是導(dǎo)致混凝土開裂的主要原因。因此應(yīng)該防比混凝土失水，減小混凝土硬化階段產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，才是控制混凝土開裂的有效方法。只要混凝土少失水，水化產(chǎn)物就可以將充水空間完全填充密實，混凝土就不會形成連通的毛細(xì)孔，抗?jié)B能力也得以提高。也就是說，正是通過充水空間的完全填充，通過提高混凝土的抗?jié)B能力，才使混凝土的抗裂能力得到提高。因此混凝土抗裂性與抗?jié)B性存在著密切的關(guān)系。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（3）收縮性與抗?jié)B性的關(guān)系從混凝土體系平衡的角度來分析，高抗?jié)B混凝土的充水空間足夠小，混凝土澆筑成型后，充水空間的拌介水與其周圍的顆粒共同承受著體系的自重，維持著體系的平衡?；炷烈坏┦牧项w粒的相對位置，或者由于物理化學(xué)作用，或者由于應(yīng)力作用，將會發(fā)生改變，致使充水空間變形，體系將會偏離原來的平衡。充水空間的變形將會造成混凝土體積的變形?；炷林挥性谛∈那疤嵯?，才能防止充水空間變形，保持混凝土體積穩(wěn)定，從而提高抗?jié)B性。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（4）抗壓強(qiáng)度與抗?jié)B性的關(guān)系混凝土抗壓強(qiáng)度的高低與抗?jié)B能力的高低皆取決于混凝土中水化產(chǎn)物的平均生成密度。混凝土的抗壓強(qiáng)度與抗?jié)B能力宏觀上都反映了混凝土的密實程度?；炷恋膹?qiáng)度等級越高，或混凝土的抗?jié)B能力越強(qiáng)，混凝土越密實。但在微觀上，混凝土抗壓強(qiáng)度反映的密實度與抗?jié)B能力反映的密實度是有區(qū)別的?？箟簭?qiáng)度相等，表示混凝土的水化產(chǎn)物平均生成密度相當(dāng)，但是抗?jié)B能力可能截然不同。因此，混凝土的抗?jié)B能力比抗壓強(qiáng)度更能真實地反映混凝土的密實度。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（5）抗凍性與抗?jié)B性的關(guān)系在混凝土中引入適量微小氣泡，可以大大提高混凝土的抗凍性，分散的微小氣泡在混凝土中起到“水囊”的作用，毛細(xì)孔水結(jié)冰時引起的膨脹壓力使多余水滲流到周圍的“水囊”中，使毛細(xì)孔水不存在凍結(jié)破壞的臨界值?；炷林幸脒m量微小氣泡，這些氣泡分散在混凝土拌介物的充水空間，“霸占”著充水空間一定的位置，阻斷了拌和水的遷移通道。拌和水不遷移，水化產(chǎn)物便得以完全填充其充水空間，不使形成連通的毛細(xì)孔，抗?jié)B能力因此得到提高。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（6）抗腐蝕性與抗?jié)B性的關(guān)系要提高混凝土的抗腐蝕性，一方而需要提高水化產(chǎn)物在環(huán)境介質(zhì)中的穩(wěn)定性，另一方而也需要混凝土具有足夠高的抗?jié)B能力，因此二者有著密切的關(guān)系?？?jié)B性能差的混凝土，環(huán)境有害介質(zhì)容易滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部，未水化的膠凝材料粒子被有害介質(zhì)包圍，失去二次反應(yīng)的能力；已生成的水化產(chǎn)物則被有害介質(zhì)通過毛細(xì)孔隙缺陷分割侵蝕，性能發(fā)生質(zhì)變，使混凝土從外向內(nèi)局部爆裂剝離。因此，處于環(huán)境有害介質(zhì)中的混凝土，既要有應(yīng)對有害介質(zhì)的侵入腐蝕，也要使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B性。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（7）耐磨性與混凝土的關(guān)系混凝土的耐磨性與混凝土的原材料有關(guān)，也與混凝土的密實度有關(guān)，因而也就與抗?jié)B性存在著密切的關(guān)系。根據(jù)耐磨性的要求，選擇相應(yīng)的混凝土的密實度。選擇密實度最直觀的方法，就是選擇混凝土的強(qiáng)度等級。但施工過程中應(yīng)采用濕養(yǎng)護(hù)，防止混凝土失水。一旦混凝土失水，或失水過多，失水通道將使表層混凝土抗?jié)B性能降低，充水空間失水后膠凝材料粒子水化不良，或不能水化，造成表層混凝土發(fā)育不良，耐磨性降低。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（8）后期強(qiáng)度與抗?jié)B性的關(guān)系埋于地下的混凝土，只要不存在硫酸鹽等腐蝕介質(zhì)的侵蝕，其后期強(qiáng)度的增長總是高于裸露在大氣中的混凝土。因為埋于地下的混凝土，一般情況下混凝土的中后期不失水，早期未被水化利用的拌和水仍然滯留在混凝土的充水空間，未水化的膠凝材料粒子得以繼續(xù)水化，使混凝土的后期強(qiáng)度不斷增長。1.2滲透性與混凝土性能的關(guān)系（9）耐久性與抗?jié)B性的關(guān)系綜上所述，混凝土的各種性能都與抗?jié)B性有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。提高混凝土的耐久性，是追求的混凝土的最終質(zhì)量目標(biāo)。提高混凝土的各種性能，有利于提高混凝土的耐久性。因此，混凝土的耐久性與混凝土的各種性能，應(yīng)成為現(xiàn)代混凝土質(zhì)量一個有機(jī)的整體，不可以分而治之。高抗?jié)B就是提高這個有機(jī)整體性能的總綱，基礎(chǔ)。故抗?jié)B性是混凝土最重要的性能。1.3混凝土滲透性的影響因素級配水泥品種養(yǎng)護(hù)外加劑粉煤灰施工水灰比抗?jié)B性1.3混凝土滲透性的影響因素（1）水灰比水灰比越大，其抗?jié)B性能越差。因為水灰比越大，水泥水化速度越低，水泥水化時就要留下較多的毛細(xì)孔，使水泥漿產(chǎn)生較多的空隙。而混凝土的抗?jié)B性首先取決于水泥漿的孔隙率，包括空隙尺寸分布和連續(xù)性。所以水灰比越大，孔隙率越大、滲透性越好、抗?jié)B性越差。1.3混凝土滲透性的影響因素（2）集料最大粒徑和級配骨料的形狀、最大粒徑及級配對骨料與水泥漿體界面上的結(jié)構(gòu)有影響。當(dāng)骨料中含有較多的片狀、條狀骨料，或骨料的級配不好時，界面上將存在較多的自由水或孔隙，水分在蒸發(fā)后也將形成較多的孔隙。因此，骨料的尺寸越大，骨料的級配越差，混凝土的滲透性越高，混凝土的抗?jié)B性就越差。1.3混凝土滲透性的影響因素（3）水泥品種普通硅酸鹽水泥混凝土比礦渣硅酸鹽水泥混凝土的抗?jié)B性好。因為礦渣水泥中的水化速度慢，不能在水泥和水水化之后馬上產(chǎn)生凝聚結(jié)構(gòu)，而且礦渣顆粒比重較水泥漿輕，水泥漿中的顆粒容易產(chǎn)生沉降，形成泌水，保水性差。因此，在拌制混凝土?xí)r容易形成開口的毛細(xì)孔道，降低混凝土的抗?jié)B性。而普通水泥具有較少的混合料，水化速度快、水化程度高，能夠很快形成凝聚結(jié)構(gòu)，降低混凝土的透水性。1.3混凝土滲透性的影響因素（4）養(yǎng)護(hù)方法對混凝土抗?jié)B性的影響混凝土養(yǎng)護(hù)的時間、溫度、濕度等都影響混凝土的水化程度，所以，蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土的抗?jié)B性要差。另外，在干燥條件下，混凝土早期失水過多，容易形成收縮裂縫，也能降低混凝土的抗?jié)B性。1.3混凝土滲透性的影響因素（5）外加劑對混凝土抗?jié)B性的影響在混凝土抗壓強(qiáng)度和坍落度保持相同的條件下，對普通混凝土和摻防水劑的混凝土（集料規(guī)格為16~31.5mm，級配良好，水灰比為0.56）做抗?jié)B試驗，其抗?jié)B等級分別為W6和W12?？梢姄酵饧觿┑幕炷恋目?jié)B性比普通混凝土要高。因為摻入外加劑（如防水劑、減水劑及加氣劑等）可減小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可以改善混凝土的密實性，即提高混凝土的抗?jié)B性能。1.3混凝土滲透性的影響因素（6）粉煤灰對于混凝土抗?jié)B性的影響在混凝土配合比相同的條件下，摻入磨細(xì)粉煤灰，對混凝土抗?jié)B性有明顯的改善作用。因為粉煤灰的活性成分能與硅酸鹽水泥水化時析出的氫氧化鈣結(jié)合生成比較穩(wěn)定的硅酸鈣水化物。這種水化物不僅有助于混凝土后期強(qiáng)度的增長，而且由于水化物在反應(yīng)過程中體積脹大，使混凝土的結(jié)構(gòu)更加密實，增加了阻水作用，從而使混凝土的抗?jié)B性得到改善。1.3混凝土滲透性的影響因素（7）施工對混凝土抗?jié)B性的影響攪拌混凝土?xí)r，材料的投入順序、用水量、攪拌時間等環(huán)節(jié)均影響混凝土的抗?jié)B性?；炷翝仓?、振搗是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵工序，對混凝土內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量關(guān)系很重要，施工中最常見的露筋、裂縫、孔洞，