客運(yùn)專線高性能溷凝土耐久性

客運(yùn)專線高性能混凝土耐久性蘭州交通大學(xué)2006.101、混凝土耐久性概述指在一定的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)條件下，混凝土結(jié)構(gòu)抵抗使用環(huán)境中化學(xué)和物理作用而保持長期使用功能，達(dá)到預(yù)期使用壽命的能力。1、混凝土耐久性概述

自19世紀(jì)20年代Portland水泥問世以來，以水泥為基礎(chǔ)的混凝土已成為當(dāng)今世界用途最廣，用量最大的人造材料。在可預(yù)見的未來，混凝土仍將是最主要的建筑材料。但由于人們往往只是強(qiáng)調(diào)混凝土的強(qiáng)度，而忽視了混凝土的耐久性，從而為修復(fù)和更換損壞的建筑付出了沉重的代價。1、混凝土耐久性概述據(jù)美國的調(diào)查與分析表明:美國的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程總價值約為6萬億美元,每年所需維修費(fèi)或重建費(fèi)約為3千億美元。美國50萬座公路橋梁中,20萬座已有損壞,平均每年有150～200座橋梁部分或完全坍塌,壽命不足20年,美國共建有混凝土水壩3000座,平均壽命50年,其中32%的水壩年久失修。美國對二戰(zhàn)前后興建的混凝土工程使用30～50年后進(jìn)行加固維修所投入的費(fèi)用,約占建設(shè)總投資的40%～50%以上。1、混凝土耐久性概述我國50年代所建設(shè)的混凝土工程已使用近50余年,如果我國混凝土工程的平均壽命按30～50年計(jì),在今后的10～30年內(nèi),為了維修建國以來所建基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用,將是極其巨大的。目前,我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作規(guī)模宏大,每年投資高達(dá)2萬億元人民幣以上,那么,約在30～50年后,這些工程也將進(jìn)入維修期,所需的維修費(fèi)或重建費(fèi),將更為巨大。作為21世紀(jì)的混凝土,更要從提高混凝土耐久性入手,免除巨額的維修和重建費(fèi)用。1、混凝土耐久性概述

近幾年,在很多重要工程中成功地采用高性能混凝土(HighPerformanceConcrele,簡稱HPC)如國家重點(diǎn)工程，三峽大壩及青藏鐵路多年凍土區(qū)混凝土工程。盡管不同國家不同學(xué)者結(jié)合各自的認(rèn)識、實(shí)踐、應(yīng)用范圍和目的要求的差異,對高性能混凝土有不同的定義和解釋,但共同的觀點(diǎn)是:高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)，并保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型,不發(fā)生或盡量減少由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫,硬化后有足夠的強(qiáng)度,內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕性。

1、混凝土耐久性概述影響混凝土耐久性的因素主要包括混凝土的物理、化學(xué)性質(zhì)，混凝土材料的性能，施工方法和施工質(zhì)量以及破壞作用的性質(zhì)等。例如，低強(qiáng)混凝土由于水灰比大，有害孔隙多，容易受到各種破壞因素的作用而損壞，對于大體積混凝土容易因?yàn)闇夭疃_裂，對于地處北方寒冷地區(qū)的建筑物，混凝土結(jié)構(gòu)更容易遭受凍融破壞。對于處于含硫酸鹽的地下水和土壤中混凝土結(jié)構(gòu)則可能受到硫酸鹽侵蝕破壞等

。1、混凝土耐久性概述盡管混凝土耐久性所包含的內(nèi)容及影響耐久性的因素都較多．但根據(jù)已有的實(shí)踐知識和科研成果，混凝土抗凍性、抗?jié)B性、氯離子滲透性、膠結(jié)材料的耐腐蝕性、混凝土耐磨性、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化等方面仍是主要問題，而目前的《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》里涉及到的混凝土耐久性也主要是這些因素．2、混凝土滲透性2.1混凝土滲透性的概念混凝土的滲透性是指液體、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)散或遷移的難易程度。滲透是指液體在壓力作用下的運(yùn)動；擴(kuò)散是指氣體或液體中的粒子在化學(xué)勢作用下的運(yùn)動；遷移則指帶電粒子在電場力作用下的運(yùn)動。混凝土滲透性的高低反映了氣體、液體或離子等介質(zhì)在其中擴(kuò)散、遷移的難易程度。滲透性是反映多孔材料本身特性的一個物化參量，與多孔材料的孔隙率和組成多孔材料的顆粒比表面積有關(guān)。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法研究混凝土滲透性的評價方法大致有：水壓力法、氯離子滲透法及透氣法等。我國國標(biāo)GBJ82-85采用的是抗?jié)B標(biāo)號法(水壓力法)。而當(dāng)前國際上最有影響力的混凝土滲透性試驗(yàn)方法是AASSHTOT277和ASTMC1202的直流電量法（氯離子滲透法）以及氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（包括RCM法和NEL法）。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法1）透水法①抗?jié)B標(biāo)號法 以上口直徑為175mm、下口直徑為185mm、高150mm圓臺型試件或下直徑與高均為150mm的圓柱試件，一組6個試件，從試體底部施加0.1MPa水壓開始試驗(yàn)，每隔8h增加0.1MPa,直至6個試件中有3個被壓力水穿透，停止試驗(yàn)，以每組6個試件中4個未發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象時的最大水壓力稱為混凝土的抗?jié)B標(biāo)號?？?jié)B標(biāo)號按下式計(jì)算：

P=10H-1

式中：P—混凝土抗?jié)B標(biāo)號；

H—第三個試件頂面開始有滲水時的水壓力（MPa）?；炷恋目?jié)B標(biāo)號分級為P2、P4、P6、P8、P10、P12等。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法1）透水法①抗?jié)B標(biāo)號法

抗?jié)B標(biāo)號法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀，因此該方法在建筑領(lǐng)域廣泛使用，但它同時卻存在著許多缺點(diǎn)，主要有：a.操作繁瑣，勞動強(qiáng)度大，測試時間長，試件容易報(bào)廢。對于大于C30的混凝土則遠(yuǎn)遠(yuǎn)能達(dá)到，因而無法評價大于C30的混凝土；b.抗?jié)B標(biāo)號法是分級評定混凝土的滲透性，所以并不能確切的反映混凝土的滲透性能，同一數(shù)量級下的滲透系數(shù)，其混凝土抗?jié)B標(biāo)號有較大的差異；c.混凝土的抗?jié)B標(biāo)號不能直接用于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的透水性計(jì)算。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法2）直流電量法將直徑100mm，高度50mm的圓柱體混凝土試件在真空浸水飽和后，側(cè)面密封安裝到試驗(yàn)箱中，兩端安制銅網(wǎng)電極，一端浸入0.3mol的NaOH溶液（正極），另一端浸入3%的NaCL溶液（負(fù)極），然后施加60伏的直流電穿過兩個表面。每隔30分鐘監(jiān)測一次電流通過混凝土的情況，持續(xù)試驗(yàn)6h后，計(jì)算6h中總的電量（庫侖）來評價混凝土的滲透性，儀器見圖2-1,結(jié)果評定見表2-1。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法2）直流電量法

圖2-1ASTMC1202測試裝置簡圖2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法2）直流電量法

表2-1通過混凝土的電量與混凝土滲透性的關(guān)系通過混凝土的電量/C混凝土的滲透性＞4000高2000~4000中1000~2000低100~1000極低＜100可忽略2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法2）直流電量法直流電量法目前應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是能快速反映一般混凝土的滲透性。而不足之處主要有：①使用60伏高的電壓，容易發(fā)生極化反應(yīng)，使溶液溫度升高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)受到干擾，而對高滲透性混凝土有時不得不中斷試驗(yàn)；②測量結(jié)果是在非穩(wěn)定狀態(tài)下獲得的，不能準(zhǔn)確說明混凝土的滲透性；③測量值是總體離子運(yùn)動的結(jié)果，而非只是Cl-運(yùn)動；④孔溶液的化學(xué)成分影響測量結(jié)果；⑤試件的真空飽水及密封處理復(fù)雜。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法

目前,測定氯離子擴(kuò)散系數(shù)通常有兩類方法:一類是自然擴(kuò)散法,將試件長期浸泡在鹽溶液中,或直接從現(xiàn)場混凝土中取樣,通過測定氯離子侵入混凝土內(nèi)部不同深度上的濃度分布,Fick

第二定律擬合求出氯離子擴(kuò)散系數(shù)，由于試驗(yàn)時間過久，這類方法現(xiàn)在不常用。二是加速擴(kuò)散法,通過施加電場,加速氯離子在混凝土中的遷移,然后結(jié)合化學(xué)分析,通過測定氯離子濃度—距離—時間曲線,利用理論公式計(jì)算氯離子擴(kuò)散系數(shù)。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）

加速試驗(yàn)法操作簡便,試驗(yàn)時間短,在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。常用的加速擴(kuò)散法有兩種:一種是RCM法,歐洲D(zhuǎn)uraCrete的建議標(biāo)準(zhǔn),德國的ibac-test及瑞士標(biāo)準(zhǔn)SIA262-1都采用了這種試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ａ硪环N是清華大學(xué)提出的NEL法,在國內(nèi)應(yīng)用較多。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法制作試件時,通常使用Φ100mm×300mm或150mm×150mm×150mm

的試模,制作后立即用塑料薄膜覆蓋移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室,24h后拆模并浸于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)池的水池中。試驗(yàn)前7d加工成標(biāo)準(zhǔn)測試試件(Φ100mm±1mm,高度為50mm±2mm),繼續(xù)浸沒于水中養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法

RCM測定儀構(gòu)造如圖2-2所示圖2-2RCM測試儀示意圖2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法將試件裝入橡膠筒內(nèi),用兩個環(huán)箍施加扭矩固定,使試件的側(cè)面處于密封狀態(tài)。將裝有試件的橡膠筒裝到試驗(yàn)槽中,安好陽極板,在橡膠筒中注入約300ml的0.2mol/L的KOH溶液,使陽性板和試件表面均浸沒于溶液中。在試驗(yàn)槽中注入含5%NaCl

的0.2mol/L的KOH溶液,直至與橡膠筒中溶液平齊。接通30V的直流電源,記錄時間,同步測量并聯(lián)電壓,串聯(lián)電流和電解液溫度。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法圖2－3繪制顯色分界線

2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法試驗(yàn)時間由表2-1確定,溶液溫度應(yīng)精確到0.2℃。試驗(yàn)結(jié)束時,關(guān)閉電源,取出試件,立即在壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)上劈成兩半。在劈開的試件表面噴涂顯色指示劑(螢光黃溶液),混凝土表面一般變黃,含氯離子部分明顯較亮。表面稍干后噴0.1mol/L的AgNO3溶液,不久在含氯與無氯區(qū)便呈現(xiàn)不同顏色,沿分界線即可量得氯離子的擴(kuò)散深度。按圖2-3所示方法測定深度(精確到mm),計(jì)算各點(diǎn)平均值即為擴(kuò)散深度。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法表2-1初始電流與試驗(yàn)時間關(guān)系2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)按下式計(jì)算:式中:為RCM法測定的氯離子擴(kuò)散系數(shù)(m2/s);T為陽極電解液初始和最終溫度的平均值(K);h為試件高度(m),為氯離子擴(kuò)散深度(m);t為通電試驗(yàn)時間(s);氯離子擴(kuò)散系數(shù)為3個試樣的平均值。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）①RCM法RCM法適用于骨料最大粒徑不大于25mm(一般≤20mm)的構(gòu)件。對于孔隙率大的混凝土(如強(qiáng)度小于C40),計(jì)算氯離子擴(kuò)散系數(shù)時,將會產(chǎn)生高估現(xiàn)象,對于孔隙率小的混凝土(如強(qiáng)度>C70),會產(chǎn)生低估現(xiàn)象,故該法對C50～C70的混凝土較為合適,特別是摻硅灰的混凝土。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）②NEL法

清華大學(xué)建立的NEL法,實(shí)際是飽鹽混凝土電導(dǎo)率法。它是將混凝土進(jìn)行飽鹽,使之成為線性元件,然后用Nernst-E-instein

方程確定混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）②NEL法

NEL法測量時間很短,它可在混凝土飽鹽后5分鐘內(nèi)完成測量,是現(xiàn)有電測方法中最快的。同時,該法施加電壓低,無高壓帶來的不良影響,所以應(yīng)用較多。但NEL法得到的擴(kuò)散系數(shù)是自由氯離子的擴(kuò)散系數(shù),由于現(xiàn)階段對混凝土中自由氯離子與被結(jié)合氯離子之間定量關(guān)系研究還不是很透徹,所以尚不能用于Fick

定律,對使用壽命進(jìn)行評估。值一般用于對混凝土滲透性進(jìn)行快速評價,為混凝土耐久性設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)提供依據(jù)。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）

③經(jīng)驗(yàn)公式法

估計(jì)擴(kuò)散系數(shù)常用的簡單辦法是利用實(shí)際工程調(diào)查和試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。估算普通硅酸鹽混凝土28d齡期的擴(kuò)散系數(shù)可參考下式:

其中,W/C為水膠比。如摻和料為硅粉,則取其擴(kuò)散系數(shù)為:

式中,為硅酸鹽水泥混凝土的擴(kuò)散系數(shù),指數(shù)內(nèi)的SF為硅粉摻量百分比。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）③經(jīng)驗(yàn)公式法

根據(jù)美國佛羅里達(dá)州對跨海橋調(diào)查結(jié)果,分析得到下列關(guān)系式,估算混凝土在11年齡期時擴(kuò)散系數(shù)：

式中,CF為膠凝材料用量(kg/m3);如果W/C<0.32,則用0.32;如果CF>466,則用466;如粉煤灰或微硅粉或礦渣取代水泥量分別達(dá)到18%～30%、8%～10%或70%,則F1=1;如不有用上述摻合料,F1=3。如混凝土齡期超過11年,D還要乘以折減因數(shù);F2=(齡期/11年)-0.7。2、混凝土滲透性2.2滲透性試驗(yàn)方法3）氯離子擴(kuò)散系數(shù)法（加速擴(kuò)散法）③經(jīng)驗(yàn)公式法

由于混凝土耐久性與施工質(zhì)量、材料的選擇以及環(huán)境作用密切相關(guān),而上述因素很難定量描述,且不同工程差別較大,因此上述經(jīng)驗(yàn)值可靠度不高。只有在缺乏可靠的工程經(jīng)驗(yàn)類比,也沒有條件進(jìn)行試驗(yàn)時,作為初步估算使用,不能用于實(shí)際壽命預(yù)測。在混凝土配比設(shè)計(jì)階段,也可利用經(jīng)驗(yàn)公式初步估算混凝土的耐久性。值得注意的是,上述經(jīng)驗(yàn)公式的回歸數(shù)據(jù)源都是國外試驗(yàn)與工程數(shù)據(jù),考慮到我國材料和施工水平與國外的差距,因此D值宜比經(jīng)驗(yàn)公式值取的大一些。2、混凝土滲透性2.3鐵路混凝土結(jié)構(gòu)對滲透性相應(yīng)指標(biāo)的規(guī)定

1）混凝土的抗?jié)B性和電通量應(yīng)滿足表2-2的規(guī)定表2-2混凝土的抗?jié)B性和電通量

注：對于通用混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用環(huán)境條件存在較大差別（如南方和北方地區(qū)）時，出了對混凝土提出上表中的耐久性要求外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件特點(diǎn)提出其他耐久性指標(biāo)（如抗凍性）要求?；炷翉?qiáng)度等級抗?jié)B性電通量（56d）c<C30≥P8≤1500C30～C45≥P12≤1200≥C50≥P20≤1000

2、混凝土滲透性2.3鐵路混凝土結(jié)構(gòu)對滲透性相應(yīng)指標(biāo)的規(guī)定

2）氯鹽銹蝕環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的耐久性除應(yīng)滿足第1)條的要求外，氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)還應(yīng)滿足表2-3的要求。表2-3氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)注：1氯離子擴(kuò)散系數(shù)DRCM采用非穩(wěn)態(tài)氯離子快速電遷移試驗(yàn)方法測定。2表中混凝土的抗氯離子侵入性指標(biāo)是與表8.0.10的鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度相對應(yīng)的，可根據(jù)鋼筋保護(hù)層厚度和混凝土水膠比的具體值對表中數(shù)據(jù)作適當(dāng)調(diào)整。使用年限級別一（100年）二（50年）作用等級L1L2L3L1L2L3氯離子擴(kuò)散系數(shù)DRCM(28d),10-12㎡/s<8<4<10<5

2、混凝土滲透性2.3鐵路混凝土結(jié)構(gòu)對滲透性相應(yīng)指標(biāo)的規(guī)定

3）化學(xué)侵蝕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的耐久性除應(yīng)滿足第1)條的要求外，混凝土的抗?jié)B性還應(yīng)符合表2-4的要求。

表2-4化學(xué)侵蝕環(huán)境下的混凝土的抗?jié)B性要求使用年限級別一（100年）二（50年）環(huán)境條件H1H2H3H4H1H2H3H4抗?jié)B等級P12P12P16P20P12P12P12P16

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

1）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)對抗?jié)B性的影響

混凝土是一種非勻質(zhì)材料，從微觀結(jié)構(gòu)上看屬于多孔結(jié)構(gòu)，其體內(nèi)分布有許多大小不同的微細(xì)孔隙。這些孔隙按成因可分為構(gòu)造孔隙和施工空隙兩大類。具體可分為：①膠孔即水泥水化產(chǎn)物“凝膠”本身固有的孔隙，孔徑極小，數(shù)量較多，一般尺寸為10～50?，最大為250?。②毛細(xì)孔即水泥水化過程中多余水分蒸發(fā)后在混凝土中遺留下的孔隙，直徑為數(shù)百?到l0μm。剩余水分越多蒸發(fā)后留下的毛細(xì)孔越粗，滲水的可能性越大。

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

1）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)對抗?jié)B性的影響

③沉降縫隙和接觸孔它是由混凝土拌和物的不均勻性產(chǎn)生不同程度的相對沉降，在骨料表面存在水膜，水分蒸發(fā)而引起的，孔隙往往是連通的，比毛細(xì)孔大。④余留孔即混凝土配合比不當(dāng)，水泥漿少不足以填滿粗細(xì)骨料的間隙而出現(xiàn)的孔隙。上述孔徑大于250?且開放式的孔隙是影響混凝土滲水的主要原因，而小于250?的微小孔隙對混凝土的滲透性影響很小。

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

2）混凝土水灰比對抗?jié)B性的影響

水灰比對混凝土抗?jié)B性的影響最大。水灰比越大，包圍水泥顆粒的水層就越大，水在水泥石中形成相互連通的、無規(guī)則的毛細(xì)孔系統(tǒng)，使水泥石的孔隙率增加，混凝土抗?jié)B性隨之降低。相同條件下，隨著水灰比增加，毛細(xì)孔的半徑明顯增大。

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

3）水泥細(xì)度和品種的影響

在其它條件相同的情況下，水泥細(xì)度及其顆粒組成會對水泥石孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響。使用粗顆粒含量多的水泥，水化后其主要含凝膠孔和大毛細(xì)孔，具有較高的滲透性；而采用細(xì)顆粒含量較多的水泥，除了凝膠孔外，生成微毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，毛細(xì)孔體積大大減少，從而提高了水泥石的抗?jié)B性。但使用細(xì)水泥時，用水量也會增加，因此需控制好水泥細(xì)度。

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

4）集料品種的影響混凝土與水泥石結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于混凝土中還有集料的存在。集料對混凝土的孔結(jié)構(gòu)有一定的影響，特別是粗骨料的影響更大。5）混凝土構(gòu)筑物周圍地下水的影響地下水可分三類，即上層滯水、潛水、承壓水。潛水、承壓水均會對建筑物產(chǎn)生靜水壓力致使混凝土出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。6）施工缺陷的影響工程調(diào)查表明，混凝土滲漏水部位大多在施工縫、混凝土不密實(shí)處及裂紋處，這些部位通常與施工質(zhì)量有密切關(guān)系。

2、混凝土滲透性2.4混凝土滲透性的影響因素

7）養(yǎng)護(hù)條件的影響采用水中養(yǎng)護(hù)或潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土，水泥水化處于良好條件，水泥石的毛細(xì)孔空間被吸入的水填滿，大毛細(xì)孔減少，總的孔隙率下降，其抗?jié)B性明顯提高。而隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，混凝土的總孔隙率和毛細(xì)孔還會逐漸減小。8）環(huán)境介質(zhì)的影響混凝土的滲透性與環(huán)境介質(zhì)的氣體或液體的品種有關(guān)。試驗(yàn)表明，氣體、石油和水對混凝土的滲透系數(shù)都是不同的。氣體的滲透系數(shù)在3～4h內(nèi)就趨于穩(wěn)定；而汽油的滲透系數(shù)5h內(nèi)還一直增長，然后下降；水的滲透系數(shù)下降更快。

2、混凝土滲透性2.5提高混凝土抗?jié)B性的途徑:1）合理選擇抗?jié)B混凝土的配合比2)合理選用外加劑和摻合料3)合理選擇骨料4）加強(qiáng)施工管理

3、混凝土的抗凍性3.1混凝土抗凍性的概念

混凝土抗凍性是指混凝土在飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞外觀完整性，同時也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能。在寒冷地區(qū)，混凝土抗凍性不足是造成耐久性破壞的主要原因，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两Y(jié)構(gòu)可能受到的凍害可以劃分為兩種作用

:1）單純凍融循環(huán)作用

2）鹽凍作用

3、混凝土的抗凍性3.2混凝土抗凍性的機(jī)理

1)凍融破壞機(jī)理:

混凝土是由砂漿及粗骨料組成的毛細(xì)孔多孔體，在拌制時，為了達(dá)到必要的和易性，拌合水的加入總多于水泥的水化水，多余的水便以游離水的形式滯留于混凝土中形成連通的毛細(xì)孔，并占有一定的體積，這種自由活動水的存在，是導(dǎo)致混凝土遭受凍害的主要原因。由膨脹壓和滲透壓理論可知，在單純凍融情況下，吸水飽和的混凝土在凍融過程中遭受的破壞力主要由兩部分組成。一是膨脹壓力，二是滲透壓力,這兩種壓力會損傷混凝土的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，在經(jīng)過反復(fù)多次凍融循環(huán)后，損傷逐步積累，不斷擴(kuò)大，發(fā)展成相互連通的大裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐漸降低，甚至最后完全喪失，混凝土結(jié)構(gòu)由表及里遭受破壞。

3、混凝土的抗凍性

3.2混凝土抗凍性的機(jī)理

2)鹽凍破壞機(jī)理鹽溶液與凍融的協(xié)同作用比單純凍融嚴(yán)酷的多。一般把鹽凍破壞看作是凍融破壞的一種特殊形式，即最嚴(yán)酷的凍融破壞。當(dāng)混凝土浸水時，主要靠毛細(xì)管孔張力吸水；當(dāng)混凝土中含鹽溶液時，除毛細(xì)孔張力外，還存在過冷水之間鹽分濃度差引起水分遷移而產(chǎn)生的滲透壓，因此在毛細(xì)張力和滲透壓共同作用下，吸水率和吸水速率都大大增加，使混凝土內(nèi)部的飽水程度也明顯提高。此外，孔中鹽溶液在干濕和冷熱循環(huán)作用下，鹽會過飽和而結(jié)晶，產(chǎn)生鹽結(jié)晶壓，除靜水壓外，還存在鹽溶液的滲透壓和結(jié)晶壓。因此，鹽凍產(chǎn)生的破壞顯著加劇。

3、混凝土的抗凍性

3.3破壞特征1)凍融破壞特征開始破壞時，在混凝土表面出現(xiàn)粒徑2～3mm的小片剝落，隨著服務(wù)年限的增加，剝落量及剝落粒徑增大，由幾mm到幾cm，剝落由表及里。剝蝕一經(jīng)開始，發(fā)展速度很快。根據(jù)環(huán)境溫度、鋼筋混凝土受力狀態(tài)、保護(hù)層厚度、結(jié)構(gòu)尺寸的不同，冰融破壞對結(jié)構(gòu)安全的影響程度也大不相同。大體積受壓構(gòu)件（如橋墩）從凍融剝蝕開始到結(jié)構(gòu)失效的時間相應(yīng)則長些。公路路面剝蝕主要影響車輛的運(yùn)行。

3、混凝土的抗凍性

3.3破壞特征2)鹽凍破壞特征鹽凍破壞有別于其它破壞形式的幾個特征：①表面分層剝落。集料暴露，但剝落層下面的混凝土完好，傳統(tǒng)的鉆芯取樣實(shí)測強(qiáng)度不降低。②破壞速率快。如未采取防鹽凍措施而使用除冰鹽，少則一冬，多則數(shù)冬，即可產(chǎn)生嚴(yán)重凍蝕。即使強(qiáng)度高達(dá)C40的混凝土亦然。③在沒有受干擾的剝蝕表面或裂縫中可見到白色鹽結(jié)晶體（以氯鹽為主）。④對橋梁結(jié)構(gòu)，除冰鹽不僅造成表面剝蝕，氯鹽還會引起嚴(yán)重的鋼筋銹蝕，外部出現(xiàn)銹蝕裂縫。

3、混凝土的抗凍性

3.4混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法1)凍融破壞的抗凍性試驗(yàn)方法①美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗凍性能試驗(yàn)方法ASTMC666-92混凝土快速凍融試驗(yàn)方法推薦了兩種在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)快速測定混凝土抗凍性能的方法。方法一：快速冰凍水融法；方法二：快速氣凍水融法。兩種方法規(guī)定凍融循環(huán)溫度為－17.8℃～4.4℃，除另有規(guī)定的限制外，每個試件應(yīng)連續(xù)進(jìn)行300次循環(huán)，或進(jìn)行到試件的相對動彈性模量降到初始值的60％時為止，對任意長度變化試驗(yàn)，當(dāng)膨脹量超過0.1％時，試驗(yàn)即結(jié)束。

3、混凝土的抗凍性

3.4混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法1)

凍融破壞的抗凍性試驗(yàn)方法②國內(nèi)混凝土抗凍性試驗(yàn)方法根據(jù)GBJ82—85的規(guī)定，混凝土抗凍性常以其抗凍標(biāo)號表示。該標(biāo)號是以28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)方法測得的混凝土在飽水后能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定?？箖鰳?biāo)號有兩種測定方法，慢凍法與快凍法。A.慢凍法(慢凍法存在試驗(yàn)周期長，試驗(yàn)誤差大，試驗(yàn)工作量大等較多不足之處?，F(xiàn)在水工、港工、道路、鐵道等部門，積極推廣快凍法。

）B.快凍法：快凍法是按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法攪拌、振搗后成型為100mm×100mm×400mm的標(biāo)準(zhǔn)試件后，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期前4d，放入水中浸泡4d后用自動凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)在2～4小時完成一次凍融循環(huán)，以重量損失不超過5%或相對動彈性模量下降達(dá)40%時的凍融循環(huán)次數(shù)來表示抗凍標(biāo)號。

3、混凝土的抗凍性

3.4混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法2)鹽凍破壞檢測檢驗(yàn)方法及評定指標(biāo)目前，國內(nèi)還沒有制定混凝土鹽凍破壞的檢測檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法。

3.5鐵路混凝土對抗凍性指標(biāo)的規(guī)定凍融破壞環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗凍等級還應(yīng)滿足表3-1的規(guī)定。表3-1凍融破壞環(huán)境下混凝土的抗凍性要求

使用年限級別一（100年）二（50年)三（30年）環(huán)境作用等級D1D2D3D4D1D2D3D4D1D2D3D4抗凍等級F300F350F350F400F250F300F300F350F200F250F250F300

3、混凝土的抗凍性

3.6混凝土抗凍性的主要影響因素3)混凝土的飽水狀態(tài)混凝土的凍害與其孔隙的飽水程度緊密相關(guān)。一般認(rèn)為含水量小于孔隙總體積的91.7％就不會產(chǎn)生凍結(jié)膨脹壓力。該數(shù)值被稱為極限飽水度。在混凝土完全飽水狀態(tài)下，其凍結(jié)膨脹壓力最大。4)混凝土的受凍齡期混凝土的抗凍性隨其齡期的增長而提高。因?yàn)辇g期越長水泥水化就越充分，混凝土強(qiáng)度越高，抵抗膨脹的能力就越大，這一點(diǎn)對早期受凍的更為重要。

3、混凝土的抗凍性

3.6混凝土抗凍性的主要影響因素5)水泥品種水泥品種和活性都對混凝土抗凍性有影響，主要是因?yàn)槠渲惺炝喜糠值南鄬w積不同和硬化速度的變化。混凝土的抗凍性隨水泥活性增高而提高。6)骨料質(zhì)量混凝土中的石子和砂在整個混凝土原料中占有的比例為70％～93％。骨料的好壞對混凝土的抗凍性有很大的影響。7)外加劑及摻合料減水劑、引氣劑及引氣減水劑等外加劑均能提高混凝土的抗凍性。

3、混凝土的抗凍性

3.7提高混凝土抗凍措施提高混凝土抗凍性可從建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)與混凝土材料施工兩方面采取措施。建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)主要避免冷橋結(jié)構(gòu)，在寒冷地區(qū)作外裝修盡量采用干掛方法，混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)外墻做外防水設(shè)計(jì)等。對混凝土材料施工則主要從降低混凝土孔隙度、改善其孔結(jié)構(gòu)入手。1)摻用引氣劑、減水劑或引氣減水劑，改善孔的特征。2)嚴(yán)格控制水灰比，提高混凝土密實(shí)度。3)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)或摻入防凍劑，防止混凝土受凍。

4、混凝土的腐蝕

4.1腐蝕的概念由于混凝土是一種非均勻的、多元、多孔的，固、液、氣三相并存的復(fù)合材料，混凝土構(gòu)件所處環(huán)境中的某些腐蝕性介質(zhì)會通過孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與孔隙中的氫氧化鈣飽和溶液及水泥水化物接觸發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)及一系列物理、化學(xué)破壞作用，即為混凝土腐蝕。

4.2腐蝕的機(jī)理1)物理腐蝕物理腐蝕主要是指在沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，混凝土在各種環(huán)境因素的影響下，發(fā)生溶解或膨脹，引起混凝土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。①浸析作用②結(jié)晶作用

4、混凝土的腐蝕4.2腐蝕的機(jī)理2)化學(xué)腐蝕自然環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，有可能與各種腐蝕介質(zhì)如CO2、C1-、SO42-、H+、OH-等接觸，并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些易溶、易水解、易膨脹的物質(zhì)，使混凝土侵蝕破壞，強(qiáng)度降低等。①碳化作用②氯鹽腐蝕③硫酸鹽的腐蝕④酸的腐蝕⑤堿的腐蝕

4、混凝土的腐蝕4.2腐蝕的機(jī)理3)生物腐蝕生物對混凝土的腐蝕主要有以下幾種形式：①生物物理作用，草、樹根等在生長過程中，鉆人混凝土的缺陷，破壞其密實(shí)度，將混凝土劈裂。②類似于混凝土的化學(xué)腐蝕，生物在新陳代謝過程中，分泌出各種化學(xué)物質(zhì)，如硝酸、碳酸與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，混凝土霉變生成的各種細(xì)菌，如硫化細(xì)菌利用下列反應(yīng)，將S轉(zhuǎn)變成H2SO4，從而引起混凝土的硫酸和硫酸鹽腐蝕。而加入礦物粉細(xì)填料改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，加入對人畜無害、具有長效性能的殺生物劑，均可有效地增強(qiáng)混凝土的抗生物侵蝕性能。

4、混凝土的腐蝕4.3腐蝕試驗(yàn)方法1）硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)混凝土的抗硫酸鹽試驗(yàn)，ASTMC1012作為評價混凝土和砂漿的抗硫酸鹽性能的方法，該方法是將砂漿棒浸泡于硫酸鈉溶液或硫酸鈉和硫酸鎂的混合溶液中。通過測試6個月后的隨時間膨脹作為評價混凝土抗硫酸鹽能力。2）氯鹽腐蝕試驗(yàn)氯鹽和混凝土起化學(xué)反應(yīng)，生成易溶的CaCl2和大量的結(jié)晶水。使反應(yīng)物體積增大幾倍的固相化和物，造成混凝土膨脹破壞。該方法是將砂漿棒浸泡于氯化鈉溶液或氯化鈉和氯化鎂的混合溶液中。通過測試6個月后的隨時間膨脹作為評價混凝土抗氯鹽腐蝕能力。

4、混凝土的腐蝕4.4鐵路混凝土對腐蝕性的規(guī)定當(dāng)環(huán)境水或巖土中存在有害離子侵蝕時，混凝土受有害離子侵蝕的濃度允許值應(yīng)符合表4-1的規(guī)定。表4-1不同使用環(huán)境中混凝土受有害離子侵蝕的濃度允許值侵蝕類型使用環(huán)境中有害離子濃度mg/l侵蝕程度濃度允許值mg/l硫酸鹽侵蝕1000～2000弱侵蝕20002001～4000中侵蝕4000>4000強(qiáng)侵蝕10000鎂鹽侵蝕1000～3000弱侵蝕30003001～7500中侵蝕7500>7500強(qiáng)侵蝕15000

4、混凝土的腐蝕4.5影響混凝土腐蝕的主要因素1）水泥品種：不同品種的水泥配制的混凝土由于水泥石成分的差異，具有不同的耐腐蝕能力。2）混合材的摻量：摻粉煤灰等活性混合材能夠顯著提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力,一般說來混合材的摻量越多,其抗侵蝕能力越強(qiáng)。3）混凝土的密實(shí)性和配合比：混凝土的密實(shí)度對其抗侵蝕能力具有重大影響?；炷恋拿軐?shí)度越高,抗硫酸鹽侵蝕的能力越強(qiáng)。4）侵蝕溶液中陽離子的類型的影響：不同的Ca、Na、Ｋ、Mg和Fe的陽離子會產(chǎn)生不同的侵蝕機(jī)理和破壞原因,如硫酸鈉和硫酸鎂的侵蝕機(jī)理就截然不同。

4、混凝土的腐蝕4.5影響混凝土腐蝕的主要因素6）侵蝕溶液PH值的影響：當(dāng)PH<8.8時,即使摻超塑化劑和活性混合材的混凝土也難免遭受侵蝕。因此，我們應(yīng)該認(rèn)識到在研究硫酸鹽侵蝕時,應(yīng)該考慮到溶液中PH值的影響，因?yàn)檫@更接近于實(shí)際情況。7）環(huán)境溫度的影響：根據(jù)Ａrrhenius方程，溫度每升高10度，對于一般化學(xué)反應(yīng)的速度大約增加2到3倍。8）干濕交替和凍融循環(huán)的影響：國外研究比較了硫酸鈉溶液中經(jīng)歷連續(xù)浸泡、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)的條件下混凝土的膨脹量,結(jié)果表明干濕循環(huán)中的最大,凍融循環(huán)中的次之,連續(xù)浸泡中的最小。

4、混凝土的腐蝕4.6提高混凝土抗腐蝕性能的措施1）防止或減輕混凝土侵蝕的方法主要有：①合理選擇水泥品種：選C3A含量低的水泥(如抗硫酸鹽水泥)；②摻活性混合材水泥（如堿性礦渣、粉煤灰、硅粉）；③適宜的水泥摻量：抗侵蝕混凝土單位水泥用量不宜過低；④控制水灰比；⑤摻優(yōu)質(zhì)外加劑；⑥嚴(yán)格控制施工質(zhì)量；⑦增設(shè)必要的保護(hù)層(如瀝青、塑料、玻璃等)。

4、混凝土的腐蝕4.6提高混凝土抗腐蝕性能的措施2）鋼筋的防氯離子腐蝕保護(hù)措施：①加大混凝土保護(hù)層厚度；②摻用鋼筋阻銹劑；③環(huán)氧涂層鋼筋；④混凝土表面涂層：可以阻止大量氯離子對混凝土表面的侵蝕，是降低氯離子滲透率和碳化速度的有效措施；⑤高性能混凝土：增加混凝土中的電阻率，降低腐蝕的速度；⑥鋼筋的陰極保護(hù)；⑦摻外加劑，降低水灰比，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、振搗，總之，提高混凝土質(zhì)量的措施，可以提高鋼筋的耐腐蝕性。

5、混凝土的堿－集料反應(yīng)5.1堿－集料反應(yīng)的定義堿－集料反應(yīng)是指混凝土集料中的某些活性礦物與混凝土孔隙中的堿性溶液（KOH，NaOH）之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生可吸水腫脹的凝膠或體積膨脹的晶體，使混凝土產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂和強(qiáng)度下降。堿－集料反應(yīng)是影響混凝土耐久性最主要的因素之一，該反應(yīng)不同于其它混凝土病害，其開裂破壞是整體性的，且目前尚未有有效的修補(bǔ)方法，而其中的堿－碳酸鹽反應(yīng)的預(yù)防尚無有效的措施。

5、混凝土的堿－集料反應(yīng)5.2堿－集料反應(yīng)的機(jī)理堿－集料反應(yīng)是混凝土中某些活性礦物集料與混凝土孔隙中的堿性溶液之間發(fā)生的反應(yīng)。混凝土必須同時具備如下三種條件才能發(fā)生堿—集料反應(yīng)，對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。①配制混凝土?xí)r由水泥、集料（海砂）、外加劑和拌合水中帶進(jìn)混凝土中一定數(shù)量堿，或者混凝土中處于有利于堿滲入的環(huán)境。②有一定數(shù)量的堿活性集料。③潮濕環(huán)境，能夠提供反應(yīng)吸水膨脹所需要的水分（相對濕度大于80％或者直接與水接觸的環(huán)境）。

5、混凝土的堿－集料反應(yīng)5.3堿－集料反應(yīng)檢測方法

①砂漿棒法將集料破碎至一定的尺寸與高堿水泥拌成砂漿試件，在37.8℃和100％的相對濕度下，測定砂漿棒的經(jīng)時膨脹。認(rèn)為3個月內(nèi)膨脹率大于等于0.05％的具有潛在有害活性，6個月內(nèi)膨脹率大于等于0.1％的是有害集料。但此方法所需時間很長，而且和實(shí)際混凝土中的情況相關(guān)性不好。②我國現(xiàn)行的試驗(yàn)方法根據(jù)GB/T14684—2001，集料堿活性檢驗(yàn)是用實(shí)體顯微鏡鑒別出堿活性骨料的種類及含量，然后按規(guī)定制砂樣，與高堿水泥（堿含量為水泥量的1.2%）。按2.25﹕1制成流動度105mm～120mm的砂漿，裝入有膨脹測頭的試模（25mm×25mm×25mm），成型后標(biāo)養(yǎng)1d測基準(zhǔn)長度，然后裝入養(yǎng)護(hù)筒放入40±2℃的養(yǎng)護(hù)箱，分別在14d、1個月、2個月、3個月、6個月測長，計(jì)算膨脹率。當(dāng)半年膨脹率小于0.01%時，判定為無潛在堿—硅酸反應(yīng)危害。反之，則判定為有潛在堿—硅酸反應(yīng)，也可以采用快速堿—硅酸反應(yīng)試驗(yàn)方法。

5、混凝土的堿－集料反應(yīng)5.4堿－集料反應(yīng)的主要影響因素

1）水泥的含堿量2）混凝土的水灰比3）反應(yīng)性集料的特性4）混凝土孔隙率

5）環(huán)境溫濕度的影響

5、混凝土的堿－集料反應(yīng)5.5抑制堿－集料反應(yīng)的措施

1）采用低堿水泥，限制混凝土的含堿量

2）使用非活性集料

3）使用磨細(xì)礦渣、粉煤灰、硅灰等摻合料降低混凝土的堿性

4）使用引氣劑

5）混凝土表面采用防水或隔離措施6、混凝土的碳化6.1碳化的概念碳化是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之。通常情況下，早期混凝土具有很高的堿性，其pH值一般大于12.5，鋼筋在這樣的環(huán)境下表面發(fā)生鈍化，形成一層鈍化膜而阻止混凝土中的鋼筋銹蝕。但是當(dāng)二氧化碳及水通過孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部時，與混凝土材料中的堿性物質(zhì)中和，而導(dǎo)致混凝土的pH值下降。堿性環(huán)境被破壞，混凝土中的鋼筋表面的鈍化膜也就逐漸被破壞，鋼筋發(fā)生銹蝕。鋼筋的銹蝕又會導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂，最終致使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。6、混凝土的碳化6.2碳化的機(jī)理拌和混凝土?xí)r,硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2,它在水中的溶解度低,除少量溶于孔隙液中,使孔隙液成為飽和堿性溶液外,大部分以結(jié)晶狀態(tài)存在,成為孔隙液保持高堿性的儲備,它的PH值為12.5～13.5?？諝庵械腃O2氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細(xì)孔道,氣相擴(kuò)散到混凝土中部分充水的毛細(xì)孔中,與孔隙液所溶解的Ca(OH)2進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物為CaCO3和H2O,CaCO3溶解度低,沉積于毛細(xì)孔中。最終使得混凝土的堿度降低。6、混凝土的碳化6.3碳化試驗(yàn)方法混凝土快速碳化試驗(yàn)按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》（GBJ82－85）碳化試驗(yàn)規(guī)定，將試件（100×100×400）在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d后，在溫度60℃的烘箱中烘干48h，保留成型時兩側(cè)面，其余各表面均用石蠟密封。然后將試件放置于溫度為20±5℃、相對濕度為70±5％、二氧化碳濃度為20±3％的碳化箱中進(jìn)行碳化。用1％濃度的酚酞乙醇指示液噴于斷裂面，從試件表面到變色邊界每邊測量三處距離，以其算術(shù)平均值作為碳化深度。6、混凝土的碳化6.4碳化的影響因素1）環(huán)境條件：因?yàn)樘蓟且合喾磻?yīng),十分干燥的混凝土即一直處于相對濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化。2）水泥品種：一般說來,普通硅酸鹽水泥要比硅酸鹽水泥碳化稍快,摻混合材的水泥碳化速度更快,混合材摻量越大,碳化速度越快。3）骨料種類4）水灰比：水灰比越大，單位水泥用量越小，混凝土單位體積內(nèi)的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度越快。5）澆筑與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量6）混凝土抗壓強(qiáng)度7）集料品種和級配6、混凝土的碳化6.5預(yù)防碳化的途徑1）應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周圍環(huán)境,選擇合適的水泥品種。對于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)選用抗硫酸鹽普通水泥,沖刷部位則宜選用高強(qiáng)度水泥。2）分析骨料的性質(zhì),選擇確定骨料的品種,如抗酸性骨料對混凝土的碳化有一定的延緩作用。3）確定好混凝土的配合比。適量的外加劑,高質(zhì)量的原材料,科學(xué)的配比、攪拌和運(yùn)輸,及時的養(yǎng)護(hù)等工藝和手段,可確保混凝土的密實(shí)性,從而減少有害物質(zhì)對混凝土的侵蝕。4）若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū),則宜采取保護(hù)涂層。用各種溶液浸注混凝土,如用溶化的瀝青涂抹等。7、混凝土的耐磨性7.1混凝土耐磨性的概念關(guān)于材料的機(jī)械磨損，R．Holm，J．T．Burwell等人相繼提出粘著磨損理論，即認(rèn)為：兩個相互作用的表面僅在少數(shù)幾個孤立的凸出點(diǎn)發(fā)生接觸，導(dǎo)致這些接觸面產(chǎn)生很高的應(yīng)力，這些微凸體發(fā)生粘著，相對運(yùn)動時，內(nèi)聚力較弱的一方的微凸體即被對方材料俘獲。N．P．Suh根據(jù)斷裂力學(xué)理論提出的脫層磨損理論認(rèn)為磨損是空穴生核率、裂縫擴(kuò)展率、摩擦系數(shù)及硬度的函數(shù)?；炷恋哪p大體包括：磨耗、沖磨、空蝕和風(fēng)蝕四種。7、混凝土的耐磨性7.2混凝土的磨損機(jī)理1）沖磨以抵抗挾砂、石水流沖磨破壞能力為主要目的而配制的混凝土，稱抗沖耐磨混凝土?；炷恋目箾_磨強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度并不一致，如混凝土的強(qiáng)度雖然相同，由于使用的骨料、水泥品種不同，其抗沖磨強(qiáng)度可能相差幾倍。就是使用原材料品種相同，水泥用量不同，會出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度較高而抗沖磨強(qiáng)度不高或下降的現(xiàn)象。這主要是由于兩者破壞機(jī)理不同所致?；炷恋臎_磨破壞機(jī)理：抗沖耐磨混凝土的沖磨破壞，是挾砂、石水流對混凝土表面沖擊、摩擦及切削等作用，使混凝土表層逐漸被磨蝕。7、混凝土的耐磨性7.3混凝土的耐磨性的試驗(yàn)方法國際上迄今為止尚沒有統(tǒng)一的混凝土耐磨試驗(yàn)方法，而且根據(jù)各國標(biāo)準(zhǔn)作出的試驗(yàn)結(jié)果幾乎沒有可換算性?；炷恋哪ノg是一個復(fù)雜的動力學(xué)過程，取決于磨蝕雙方材料的相互作用。目前，絕大多數(shù)混凝土耐磨性試驗(yàn)采用磨砂法或滾珠法。以下介紹我國采用的幾種耐磨性試驗(yàn)方法：1）鋼球集中液磨法首先稱試件原始重量w。然后把試件固定在底盤上．進(jìn)行耐磨試驗(yàn)。到了規(guī)定的試驗(yàn)時間后。清除試件表面被磨損的材料，再稱其重量w1試件的磨耗度按下式計(jì)算：磨耗度=w。一w1／A(g／cm)式中w?！嚰囼?yàn)前的重量(g)w——試件試驗(yàn)后的重量(g)A——試件表面被鋼球磨損的面積，A=100cm27、混凝土的耐磨性7.3混凝土的耐磨性的試驗(yàn)方法2）交通部標(biāo)準(zhǔn)（JTJ0531/T0527-94）耐磨性的測定根據(jù)交通部標(biāo)準(zhǔn)（JTJ0531/T0527-94），混凝土的耐磨性采用150mm×150mm×150mm的立方體試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)27天，在60℃條件下烘干恒重，然后在帶有花輪磨頭的混凝土磨耗試驗(yàn)機(jī)上，外加200N負(fù)荷磨削50轉(zhuǎn)。按下式計(jì)算磨損量：

式中：——單位面積磨損量（Kg/m2）

——試件的原始質(zhì)量（Kg）

——試件磨損后的質(zhì)量（Kg）7、混凝土的耐磨性7.4鐵路混凝土對耐磨性的規(guī)定磨蝕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的耐磨性還應(yīng)符合表7-1的要求。表7-1混凝土的耐磨性要求作用等級M1M2M3砂漿的磨耗率，㎏/㎡≤3.6≤1.8≤1.07、混凝土的耐磨性7.5影響耐磨性的主要因素1）抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是影響混凝土耐磨性的最主要的因素，隨著抗壓強(qiáng)度提高，混凝土耐磨性增加。關(guān)系如圖7-1所示

圖7-1抗壓強(qiáng)度與耐磨性的關(guān)系7、混凝土的耐磨性7.5影響耐磨性的主要因素2）集料在靠近混凝土表面處，選用致密、堅(jiān)固的集料會提高其耐磨性，棱角顆粒和粗糙表面的集料會增加水泥石的粘結(jié)力，有利于提高混凝土的耐磨性。3）終飾抹面方法混凝土表面的處理與最終抹面方法對混凝土耐磨性有重要的影響，混凝土表面最終抹面必須遵循正確地步驟，抹平表面的耐磨性低于磨平表面的耐磨性。4）養(yǎng)護(hù)在樓板、地坪和路面的建造中，混凝土的施工質(zhì)量決定表面性能，養(yǎng)護(hù)良好的混凝土表面耐磨性，比養(yǎng)護(hù)3天混凝土表面的耐磨性高兩倍。7、混凝土的耐磨性7.6提高混凝土耐磨性的措施1）采用低水灰比，較高水泥用量的高強(qiáng)度混凝土；2）選擇級配良好，清潔而堅(jiān)硬的粗細(xì)集料；3）采用良好的、適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)條件；4）注意修飾抹面方法及質(zhì)量；5）在保證質(zhì)量的條件下，震動搗實(shí)、刮平與抹面等的操作過程盡可能減至最少一定要把表面水排盡直到表面水膜消失，才開始抹面操作，一般要在混凝土澆注完畢后2個多小時；6）可摻用減水劑、硅灰等外加材料。8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.1設(shè)計(jì)使用年限1）鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限一般可按表8-1進(jìn)行分級。表8-1混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限2）在業(yè)主認(rèn)可的前提下，對處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境條件下的鐵路混凝土結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)物的某些構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限可適當(dāng)降低。級別工程類別設(shè)計(jì)使用年限一重要結(jié)構(gòu)物100年二一般結(jié)構(gòu)物60年三可更換或易損的構(gòu)件30年8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.2環(huán)境類別及作用等級1）鐵路混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境類別分為碳化銹蝕環(huán)境、氯鹽銹蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境和腐蝕環(huán)境。不同類別環(huán)境的條件特征及作用等級列于表8-2、8-3、8-4、8-5、8-6。表8-2碳化銹蝕環(huán)境條件特征注：當(dāng)鋼筋混凝土薄型結(jié)構(gòu)的一側(cè)干燥而另一側(cè)濕潤或保水時，其干燥一側(cè)混凝土的碳化銹蝕作用等應(yīng)該按T3級考慮。作用等級代號環(huán)境條件特征T1年平均相對濕度<50%；長期在水下（不包括海水）或土中T2年平均相對濕度≥50％T3地上或地下水位變動區(qū)：干濕交替8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.2環(huán)境類別及作用等級

表8-3氯鹽銹蝕環(huán)境條件特征作用等級代號環(huán)境條件特征L1長期在海水水下區(qū)離平均水位15m以上的海上大氣區(qū)；離漲潮岸線100m～300m的陸上近海區(qū)L2離平均水位15m以內(nèi)的海上大氣區(qū)；離漲潮岸線100m以內(nèi)的陸上近海區(qū)海水潮汐區(qū)或浪濺區(qū)（非炎熱地區(qū)）L3海水潮汐區(qū)或浪濺區(qū)（南方炎熱地區(qū)）鹽漬土地區(qū)露出地表的毛細(xì)吸附區(qū)遭受氯鹽冷凍液和氯鹽化冰鹽侵蝕部位8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.2環(huán)境類別及作用等級表8-4化學(xué)侵蝕環(huán)境條件特征

化學(xué)侵蝕環(huán)境作用等級代號H1H2H3H4硫酸鹽侵蝕環(huán)境水中SO42-含量，mg/L≥200≤600>600≤3000>3000≤6000>6000弱透水性環(huán)境土中SO42-含量，mg/㎏≥2000≤3000>3000≤12000>12000≤24000>24000強(qiáng)透水性環(huán)境土中SO42-含量，mg/㎏≥3000≤12000>12000≤24000>24000鹽類結(jié)晶侵蝕環(huán)境水中SO42-含量，mg/㎏>2000≤3000>3000≤12000>12000酸性侵蝕環(huán)境水中PH值≤6.5≥5.5<5.5≥4.5<4.5≥4.0二氧化碳侵蝕環(huán)境水中侵蝕性CO2含量，mg/L≥15≤40>40≤100>100鎂鹽侵蝕環(huán)境水中Mg2+含量，mg/L≥300≤1000>1000≤3000>30008、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.2環(huán)境類別及作用等級表8-5凍融破壞環(huán)境條件特征

作用等級代號環(huán)境條件特征D1微凍地區(qū)＋頻繁接觸水D2微凍地區(qū)＋水位變動區(qū)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)＋頻繁接觸水微凍地區(qū)＋氯鹽環(huán)境＋頻繁接觸水D3嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)＋水位變動區(qū)微凍地區(qū)＋氯鹽環(huán)境＋水位變動區(qū)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)＋氯鹽環(huán)境＋頻繁接觸水D4嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)＋氯鹽環(huán)境＋水位變動區(qū)8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.2環(huán)境類別及作用等級表8-6磨蝕環(huán)境條件特征

2）環(huán)境作用等級L3、H3、H4、D3、D4、M3級的環(huán)境屬嚴(yán)重腐蝕環(huán)境。

作用等級代號環(huán)境條件特征M1風(fēng)蝕（有砂情況）風(fēng)力等級≥7級，且年累計(jì)刮風(fēng)時間大于90天

M2風(fēng)蝕（有砂情況）風(fēng)力等級≥9級，且年累計(jì)刮風(fēng)時間大于90天流水沖刷被強(qiáng)烈流冰撞擊、磨損、沖刷（冰層水位下0.5m～冰層水位上1.0m）M3風(fēng)蝕（有砂情況）風(fēng)力等級≥11級，且年累計(jì)刮風(fēng)時間大于90天泥沙沖刷被大量夾雜泥砂或物體磨損、沖刷8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.3混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度

1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)不低于表表8-7規(guī)定的最低強(qiáng)度等級。表8-7混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級

環(huán)境類別環(huán)境作用等級設(shè)計(jì)使用年限級別一（100年）二（60年）三（30年）碳化銹蝕環(huán)境T1C30C25C25T2C35C30C30T3C40C35C35氯鹽銹蝕環(huán)境L1C45C40C40L2C50C45C45L3C50C50C50化學(xué)侵蝕環(huán)境H1C35C30C30H2C40C35C35H3C45C40C40H4C45C40C40凍融破壞環(huán)境D1C35C30C30D2C40C35C35D3C45C40C40D4C45C40C40磨蝕環(huán)境M1C35C30C30M2C40C35C35M3C45C40C408、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.3混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度

2）素混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)不低于表8-8規(guī)定的最低強(qiáng)度等級。表8-8素混凝土耐久性設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級

環(huán)境類別環(huán)境作用等級設(shè)計(jì)使用年限級別一（100年）二（60年）三（30年）碳化銹蝕環(huán)境T1C25C20C20氯鹽銹蝕環(huán)境L1C25C20C20化學(xué)侵蝕環(huán)境H1C35C30C30H2C40C35C35H3C45C40C40H4C45C40C40凍融破壞環(huán)境D1C35C30C30D2C40C35C35D3C45C40C40D4C45C40C40磨蝕環(huán)境M1C30C25C25M2C35C30C30M3C40C35C358、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.4混凝土配合比

1）一般規(guī)定①配制混凝土配合比時，宜盡量降低膠凝材料用量。C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400㎏/m3

，C30～C40混凝土不宜高于450㎏/m3

，C50及以上混凝土不宜高于500㎏/m3。②混凝土中宜適量摻加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉或硅灰等礦物摻合料。不同礦物摻合料的摻量宜符合表8-9的規(guī)定。

8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.4混凝土配合比表8-9不同礦物摻合料的參量限值注：1表中礦物摻合料的摻量是對采用純硅酸鹽水泥的混凝土而言。當(dāng)混凝土采用普通硅酸鹽水泥時，表中礦物摻合料的摻量可減去相應(yīng)水泥所含混合材摻量。2礦物摻合料的摻量是指占膠凝材料總量的百分?jǐn)?shù)。下同3當(dāng)粉煤灰的摻量達(dá)30%以上時，水膠比不宜大于0.424預(yù)應(yīng)力混凝土優(yōu)先摻磨細(xì)礦渣粉或磨細(xì)礦渣粉與粉煤灰的復(fù)合料，摻量由試驗(yàn)確定。5混凝土的水膠比減少或澆注溫度與氣溫較高或混凝土驗(yàn)收齡期較長時，礦物摻合料摻量可適當(dāng)增大。6對于最小界面尺寸很大的構(gòu)件，粉煤灰的摻量宜適當(dāng)提高；截面尺寸小于150mm的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，粉煤灰的摻量宜適當(dāng)降低。

摻合料品種環(huán)境類別最大摻量備注粉煤灰T、M、D35%氯鹽、化學(xué)腐蝕環(huán)境條件下，粉煤灰摻量可適當(dāng)提高H40%L50%磨細(xì)礦渣粉L、H、M60%T、D50%硅灰T、L、H、D、M5%硅灰宜于其他礦物摻合料復(fù)合使用8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.4混凝土配合比

1）一般規(guī)定①配制混凝土配合比時，宜盡量降低膠凝材料用量。C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400㎏/m3

，C30～C40混凝土不宜高于450㎏/m3

，C50及以上混凝土不宜高于500㎏/m3。②混凝土中宜適量摻加優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉或硅灰等礦物摻合料。不同礦物摻合料的摻量宜符合表8-9的規(guī)定。

8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.4混凝土配合比

1）一般規(guī)定③混凝土中宜適量摻加能提高混凝土耐久性能的外加劑，優(yōu)先選用多功能復(fù)合外加劑。④當(dāng)骨料的堿-硅酸反應(yīng)砂漿棒膨脹率在0.10%～0.20%時，混凝土的堿含量應(yīng)滿足表8-10的規(guī)定；當(dāng)骨料的砂漿棒膨脹率在0.20％～0.30％時，除了混凝土的堿含量應(yīng)滿足表8-10的規(guī)定外，還應(yīng)在混凝土中摻加具有明顯抑制效能的礦物摻合料或外加劑，并經(jīng)試驗(yàn)證明抑制有效。⑤鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土氯離子總含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.10％，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土氯離子總含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的0.06％。

8、鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定8.4混凝土配合比

1）一般規(guī)定表8-10混凝土最大堿含量（㎏/m3）注：1帶*號項(xiàng)目混凝土必須換用非堿活性骨料；2混凝土的總堿含量包括水泥、摻合料、外加劑、骨料及水的堿含量之和；3一般