第五章-5.3.4混凝土耐久性

5.3.4混凝土的耐久性

DURABILITYofCONCRETE長期以來，人們一直認(rèn)為混凝土材料是一種耐久性良好的材料，因?yàn)椴簧儆闷浣ㄔ斓慕Y(jié)構(gòu)物使用壽命長久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已經(jīng)使用了100年上下仍然完好。但與此同時不少結(jié)構(gòu)物過早地毀壞，維修困難而且費(fèi)用高昂，促使人們重視耐久性問題；許多大型結(jié)構(gòu)物的興建，例如海底隧道、跨海大橋、石油鉆井平臺、核廢料儲存容器等，對使用壽命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至幾百年.存在只有二十年！拆除前的西直門橋拆除前的西直門橋拆除前的西直門橋拆除前的西直門橋因冬季撒除冰鹽而腐蝕的橋欄板耐久性破壞的大壩耐久性破壞的大壩細(xì)部混凝土耐久性的定義定義——混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性?；炷恋牧踊诃h(huán)境介質(zhì)的長期作用下造成混凝土使用性能的降低，稱為混凝土的劣化。Construction

Materials一、混凝土的抗?jié)B性定義——混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗有壓介質(zhì)（水、油、溶液等）滲透作用的能力?？?jié)B性是決定混凝土耐久性最主要的因素，若混凝土的抗?jié)B性差，不僅周圍水等液體物質(zhì)易滲入內(nèi)部，而且當(dāng)遇有負(fù)溫或環(huán)境水中含有侵蝕性介質(zhì)時，混凝土就易遭受冰凍或侵蝕作用而破壞，對鋼筋混凝土還將引起其內(nèi)部鋼筋銹蝕并導(dǎo)致表面混凝土保護(hù)層開裂與剝落。因此，對地下建筑、水壩、水池、港工、海工等工程，必須要求混凝土具有一定的抗?jié)B性。混凝土的抗?jié)B性的評價(jià)——抗?jié)B等級：抗?jié)B等級是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大靜水壓來確定的。抗?jié)B等級有P4、P6、P8、P10、P12等五個等級，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的靜水壓力而不滲透?；炷翝B水的主要原因內(nèi)部的孔隙形成連通的滲水通道。產(chǎn)生于:

施工振搗不密實(shí)水泥漿中多余水分的蒸發(fā)而留下的氣孔水泥漿泌水所形成的毛細(xì)孔粗骨料下部界面水富集所形成的孔穴。這些滲水通道的多少，主要與水灰比大小有關(guān)，隨著水灰比的增大，抗?jié)B性逐漸變差，當(dāng)水灰比大于0.6時，抗?jié)B性急劇下降。圖3-24硬化水泥漿體滲透性與水灰比的關(guān)系（93%水化度）滲透性—水灰比關(guān)系存在臨界區(qū)域滲透性與水灰比的關(guān)系圖提高混凝土抗?jié)B性的主要措施提高混凝土的密實(shí)度;改善混凝土中的孔隙結(jié)構(gòu)，減少連通孔隙;可通過低的水灰比、好的骨料級配、充分的振搗和養(yǎng)護(hù)、摻入引氣劑等方法來實(shí)現(xiàn)。二、混凝土的抗凍性定義——是指混凝土在飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時也不嚴(yán)重降低所具有性能的能力。在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土要求具有較高的抗凍性?；炷潦軆鋈谄茐牡脑蛴捎诨炷羶?nèi)部孔隙中的水在負(fù)溫下結(jié)冰后體積膨脹形成的靜水壓力；當(dāng)這種壓力產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會產(chǎn)生裂縫；多次凍融循環(huán)使裂縫不斷擴(kuò)展直至破壞?；炷恋拿軐?shí)度、孔隙率和孔隙構(gòu)造、孔隙的充水程度是影響抗凍性的主要因素。密實(shí)的混凝土和具有封閉孔隙的混凝土（如引氣混凝土），抗凍性較高。摻入引氣劑、減水劑和防凍劑可有效提高混凝土的抗凍性。混凝土的抗凍性的評價(jià)——抗凍等級來表示?？箖龅燃壥且?8d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在飽水后承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強(qiáng)度損失不超過25％，且質(zhì)量損失不超過5％時所能承受的最大循環(huán)次數(shù)來確定?；炷恋目箖龅燃売蠪10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等九個等級，分別表示混凝土能承受凍融循環(huán)的最大次數(shù)不小于10、15、25、50、100、150、200、250和300次。三、抗侵蝕性環(huán)境介質(zhì)對混凝土的化學(xué)侵蝕主要是對水泥石的侵蝕，第四章已講述。影響混凝土的抗侵蝕性的因素與所用水泥品種、混凝土的密實(shí)程度和孔隙特征等有關(guān)。密實(shí)和孔隙封閉的混凝土，環(huán)境水不易侵入，抗侵蝕性較強(qiáng)。合理選擇水泥品種、降低水灰比、提高混凝土密實(shí)度和改善孔結(jié)構(gòu)是提高混凝土抗侵蝕性的主要措施。四、混凝土的碳化（中性化）定義——是指混凝土內(nèi)水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳，在濕度相宜時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，也稱中性化?；炷恋奶蓟嵌趸加杀砑袄镏饾u向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散的過程。碳化引起水泥石化學(xué)組成及組織結(jié)構(gòu)的變化，對混凝土的堿度、強(qiáng)度和收縮產(chǎn)生影響。碳化對混凝土性能的影響碳化作用引起的堿度降低減弱了對鋼筋的保護(hù)作用。因鋼筋處在堿性環(huán)境中而在表面生成一層鈍化膜，保護(hù)鋼筋不易腐蝕；當(dāng)碳化深度穿透混凝土保護(hù)層而達(dá)鋼筋表面時，鋼筋鈍化膜被破壞而發(fā)生銹蝕，此時產(chǎn)生體積膨脹，致使混凝土保護(hù)層產(chǎn)生開裂；開裂后的混凝土有利于二氧化碳、水、氧等有害介質(zhì)的進(jìn)入，更加劇了碳化的進(jìn)行和鋼筋的銹蝕，最后導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生順筋開裂而破壞。影響碳化速度的主要因素環(huán)境中二氧化碳的濃度——二氧化碳濃度高（如鑄造車間），碳化速度快。水泥品種——摻混合材的水泥堿度較低，碳化速度隨混合材料摻量的增多而加快。水灰比——水灰比愈小，混凝土愈密實(shí)，二氧化碳和水不易侵入，碳化速度就慢。環(huán)境濕度——當(dāng)環(huán)境中的相對濕度在50～75％時，碳化速度最快，當(dāng)相對濕度小于25％或大于100％時，碳化將停止。

五、

堿-骨料反應(yīng)

Alkali-AggregateReaction(AAR)堿—硅反應(yīng)（簡稱AAR）：它是混凝土骨料中的硅質(zhì)組分與孔隙里含堿（鈉、鉀、鈣的氫氧化物）的溶液反應(yīng)，生成易于吸水膨脹的堿-硅凝膠，當(dāng)結(jié)構(gòu)物暴露在潮濕環(huán)境中，吸水，就會出現(xiàn)體積膨脹，從而引起混凝土開裂與破壞。圖3-26典型的堿-骨料反應(yīng)開裂形式常見的堿—骨料反應(yīng)破壞形式混凝土發(fā)生堿－骨料反應(yīng)必須具備以下三個條件：水泥中堿含量高。以等當(dāng)量Na2O計(jì)，即（Na2O＋0.658K2O）％大于0.6％。砂、石骨料中含有活性二氧化硅成分。含活性二氧化硅成分的礦物有蛋白石、玉髓、磷石英等。有水存在。在無水情況下，混凝土不可能發(fā)生堿－骨料反應(yīng)。六、