《建筑材料》課件-4.5 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性PART

051.混凝土的抗?jié)B性5.提高混凝土耐久性的主要措施2.混凝土的抗凍性4.混凝土的其他耐久性3.混凝土抗硫酸鹽侵蝕1.混凝土的抗?jié)B性耐久性定義——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。提高混凝土耐久性，對(duì)于延長結(jié)構(gòu)壽命，減少修復(fù)工作量，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。保證混凝土構(gòu)筑物運(yùn)行的安全性延長混凝土構(gòu)筑物的服役壽命節(jié)約混凝土構(gòu)筑物維護(hù)成本節(jié)約自然資源，減少消耗改善人類居住的環(huán)境條件混凝土耐久性的重要性：混凝土抗?jié)B性定義：混凝土抵抗壓力水滲透的能力，稱為抗?jié)B性。混凝土的抗?jié)B性以抗?jié)B等級(jí)來表示。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的標(biāo)準(zhǔn)試件，按規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)?；炷恋目?jié)B等級(jí)以每組6個(gè)試件中4個(gè)未發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象時(shí)的最大水壓力表示。混凝土抗?jié)B等級(jí)分級(jí)為P2、P4、P6、P8、P10、P12，若壓力加至1.2MPa，經(jīng)過8h，第3個(gè)試件仍未滲水，則停止試驗(yàn)，試件的抗?jié)B等級(jí)以P12表示。水的滲透與混凝土的劣化：對(duì)許多建筑材料來說，水是它們生產(chǎn)過程的重要原料之一，同時(shí)也是它們破壞過程的主要介質(zhì)。水也是多數(shù)結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)耐久性問題的核心。不僅物理劣化過程與水有關(guān)；同時(shí)作為傳輸侵蝕性離子的介質(zhì)，水又是其化學(xué)劣化過程的一個(gè)根源?；炷恋目?jié)B性是反映混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)對(duì)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?；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?；炷恋呐浜媳人冶饶z凝材料(水泥＋礦物外加劑)用量澆注成型工藝混凝土的攪拌混凝土的震搗養(yǎng)護(hù)條件濕度、溫度、齡期混凝土抗?jié)B性的影響因素：2.混凝土的抗凍性什么是混凝土的抗凍性？

定義：在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不顯著降低其強(qiáng)度的性能，稱為混凝土的抗凍性。青藏公路橋梁墩臺(tái)混凝土因凍融循環(huán)作用嚴(yán)重剝落什么引起凍害?混凝土內(nèi)部孔中的水結(jié)冰水結(jié)冰使體積膨脹9%。凍害破壞影響到水泥石和骨料凍害破壞的外觀模式剝落龜裂、分層構(gòu)筑物的什么位置最易受損?北方氣候混凝土路面、橋面板、擋土墻鐵路橋梁的凍害剝落破壞水泥石抗凍性：低水灰比保證混凝土良好的養(yǎng)護(hù)引氣劑骨料的抗凍性選用抗凍骨料提高混凝土抗凍性的方法：國標(biāo)中混凝土抗凍性試驗(yàn):行標(biāo)中混凝土抗凍性試驗(yàn):1.混凝土抗凍標(biāo)號(hào)D

(氣凍水融條件下)用慢凍法測得的最大凍融循環(huán)次數(shù)來劃分的混凝土的抗凍性能等級(jí)。2.混凝土抗凍等級(jí)F

(水凍水融條件下)用快凍法測得的最大凍融循環(huán)次數(shù)來劃分的混凝土的抗凍性能等級(jí)?；炷量箖鲂缘燃?jí)表示:3.單面凍融法（又稱鹽凍法）適用于測定混凝土試件在大氣環(huán)境中且與鹽接觸的條件下，以能夠經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)或者表面剝落質(zhì)量或超聲波相對(duì)動(dòng)彈性模量來表示的混凝土抗凍性能。慢凍法：慢凍法：快凍法：快凍法：3.混凝土抗硫酸鹽侵蝕什么導(dǎo)致混凝土硫酸鹽侵蝕：硫酸根離子與混凝土中水泥水化物之間的化學(xué)反應(yīng)，形成有害化合物，而導(dǎo)致混凝土組成和結(jié)構(gòu)的破壞、強(qiáng)度下降、表面剝離等。硫酸根離子的來源：海水有機(jī)物環(huán)境(垃圾、生活污水)工業(yè)廢料土壤和地下水水泥熟料破壞模式體積膨脹開裂(從構(gòu)件的邊緣和角上開始)

表面剝落、質(zhì)量損失強(qiáng)度下降外觀劣化——發(fā)白最易發(fā)生的部位大壩橋墩地下基礎(chǔ)水工設(shè)施提高混凝土的質(zhì)量和抗?jié)B性(減水劑)限制水泥中C3A礦物含量＜5％中低熱水泥抗硫酸鹽水泥摻加火山灰質(zhì)礦物外加劑15%偏高嶺土35%磨細(xì)礦渣6%硅灰20%低鈣粉煤灰表面涂層保護(hù)如何阻止混凝土的硫酸鹽侵蝕國標(biāo)中混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn):行標(biāo)中混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn):規(guī)范規(guī)定：4.混凝土的其他耐久性一、混凝土的酸腐蝕

由于混凝土中硬化水泥漿體呈高堿性，沒有任何硅酸鹽水泥混凝土可以耐酸腐蝕。但如果注意降低滲透性并且養(yǎng)護(hù)良好，也能夠生產(chǎn)出在弱酸環(huán)境中足夠耐久的混凝土。破壞模式：表面溶蝕為主二、混凝土的堿－骨料反應(yīng)

Alkali-AggregateReaction(AAR)

是堿—硅反應(yīng)(簡稱ASR)，它是骨料中所含的無定形硅與孔隙里含堿(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，混凝土體內(nèi)相對(duì)濕度超過85%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)膨脹，直到引起混凝土開裂與破壞。

堿硅反應(yīng)(ASR)—“混凝土的癌癥”ASR破壞形式膨脹與開裂損失強(qiáng)度粘性堿－硅物質(zhì)的溢出或滲出發(fā)生的部位 濕環(huán)境(大壩,橋墩,海堤) 暴露環(huán)境(道路,建筑物外部結(jié)構(gòu))水泥或混凝土的含堿量；活性氧化硅含量；骨料粒徑；水分來源；環(huán)境溫度。堿—骨料反應(yīng)影響因素：抑制堿—骨料反應(yīng)的措施選擇非活性骨料；選擇含堿量≤0.6％的水泥；摻加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等；提高混凝土的密實(shí)性或阻止水分滲入。三、混凝土的抗碳化性定義：碳化是指環(huán)境中的CO2與混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用生成碳酸鈣和水，從而降低混凝土中堿度的現(xiàn)象。危害：由于堿度的降低，混凝土中的鋼筋失去保護(hù)膜，引起鋼筋銹蝕；混凝土表面出現(xiàn)碳化收縮，導(dǎo)致微裂縫的產(chǎn)生，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。影響因素：CO2濃度、相對(duì)濕度、混凝土的密實(shí)度、水泥品種和摻和料等。四、混凝土的抗火性

隨著溫度升高，發(fā)生以下三種變化：升溫時(shí)混凝土內(nèi)的水分逐漸蒸發(fā)，接著結(jié)合比較牢固的水分也逐步逸出；由于硬化水泥漿體和骨料熱膨脹系數(shù)的差異，產(chǎn)生溫度應(yīng)力并導(dǎo)致過渡區(qū)開裂，這是500℃以上時(shí)強(qiáng)度迅速喪失的主要原因。石灰石和輕骨料混凝土抗火性能較優(yōu)異。硬化水泥漿體的水化產(chǎn)物到接近1000℃的時(shí)候分解完畢，強(qiáng)度完全喪失。五、混凝土中鋼筋的銹蝕由于混凝土內(nèi)的強(qiáng)堿性使得鋼筋表面形成鈍化膜，從而鋼筋在混凝土中不會(huì)銹蝕。如果鋼筋表面鈍化膜被破壞，則鋼筋就會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕——銹蝕破壞混凝土中鋼筋銹蝕，引起體積膨脹2～7倍，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂破壞混凝土中鋼材的鈍化會(huì)由于下列原因被破壞：混凝土中的Ca(OH)2被空氣里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和而失去堿性；道路除冰鹽或海水帶進(jìn)來的氯離子的作用。5.提高混凝土耐久性的主要措施提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的整體論提高混凝土耐久性的主要措施

混凝土的耐久性主要取決于組成材料的品質(zhì)和混凝土本身的密實(shí)性及孔隙特征。因此，提高混凝土的耐久性應(yīng)在這兩方面采取措施1.減少拌和水及膠凝材料漿體的用量將拌和水的最大用量作為控制混凝土耐久性質(zhì)量要求的一種標(biāo)志，要比用最大水膠比（或水灰比）更為適宜。依靠水膠比的控制尚不能解決混凝土中因漿體過多，而引起收縮和水化熱增加的負(fù)面影響。在高性能混凝土中，減少漿體量，增大骨料所占的比例，又是提高混凝土抗?jié)B性或抗氯離子擴(kuò)散性的重要手段。如果控制拌和水用量，則可同時(shí)控制漿體用量（漿骨比），就有可能從多個(gè)方面體現(xiàn)耐久性要求。為達(dá)到減少拌和水與水泥漿量的目的，主要途徑有：1)選用良好級(jí)配和粒形的粗骨料。2)添加高效減水劑。3)添加低需水量比的礦物摻和料。4)降低水固比（W/S）和漿骨比2、選擇合理的膠凝材料體系

在膠凝材料體系中，降低混凝土的水泥用量，增大礦物細(xì)粉摻合料的用量，可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的化學(xué)穩(wěn)定性和抵抗化學(xué)侵蝕的能力，降低內(nèi)部缺陷，提高密實(shí)性。3、降低水膠比混凝土的強(qiáng)度與密實(shí)性很大程度上取決于水膠比，當(dāng)然今后綠色高性能混凝土是要在摻加大量礦物摻合料的前提下控制水膠比在較低的水平。摻加礦物細(xì)粉摻合料，降低水膠比。降低水膠比可以提高長期強(qiáng)度，有效降低界面水膠比，提高密實(shí)性，減少氫氧化鈣在界面的富集現(xiàn)象，使界面強(qiáng)化。4、合理使用水泥選用低水化熱和含堿量偏低的水泥，盡可能避免使用早強(qiáng)水泥、細(xì)度過細(xì)和高C3A含量的水泥。5、摻用引氣劑摻用引氣劑，引入微小封閉氣泡，不僅可以有效提高混凝土抗?jié)B性、抗凍性，而且可以明顯提高混凝