混凝土耐久性-專題講座

1、專題講座混凝土耐久性DURABILITY of CONCRETE鄧德華 教授二00六年四月概 念v混凝土耐久性 混凝土材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，抵抗因服役環(huán)境外部因素和材料內(nèi)部原因造成的侵蝕和破壞，而保持其原有性能不變的能力。v混凝土構(gòu)筑物的服役壽命 混凝土構(gòu)筑物受到其服役環(huán)境因素的侵蝕和破壞，導(dǎo)致其使用性能下降到最低設(shè)計(jì)值時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間(年)?；炷聊途眯缘闹匾詖保證混凝土構(gòu)筑物運(yùn)行的安全性v延長(zhǎng)混凝土構(gòu)筑物的服役壽命v節(jié)約混凝土構(gòu)筑物維護(hù)成本v節(jié)約自然資源，減少消耗v改善人類居住的環(huán)境條件混凝土耐久性危機(jī) 時(shí)間 特點(diǎn) 措施第1次 40年代 鹽凍 引氣劑 第2次 70年代 離析、泌水 低水膠

2、比 第3次 80年代 早期熱裂縫 綜合美國(guó)大量混凝土路面受凍融循環(huán)侵蝕很快發(fā)生剝落美國(guó)等國(guó)家大量混凝土橋面板、路面、停車場(chǎng)和港口設(shè)施受侵蝕破壞鋼筋混凝土橋梁的侵蝕損毀拆除前的西直門橋一座橋何以只有二十年壽命？冰島一港口混凝土路面受鹽凍剝落混凝土路面受鹽凍剝落堿骨料反應(yīng)引起混凝土的自由變形產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫Map Cracking堿骨料反應(yīng)引起混凝土的自由變形產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫堿骨料反應(yīng)引起的錯(cuò)位硫酸鹽侵蝕引起的大壩破壞混凝土性能劣化的模式v組成改變v體積膨脹、裂縫v表面開(kāi)裂v表面剝落v溶蝕v磨損v結(jié)構(gòu)酥松v承載力下降v彈性模量降低v質(zhì)量損失v體積增長(zhǎng)導(dǎo)致混凝土性能劣化的因素v外部環(huán)境因素： 水、風(fēng)化、凍融

3、、化學(xué)腐蝕、磨損、氣體等； v材料內(nèi)部原因： 堿骨料反應(yīng)、體積變化、吸水性、滲透性等。 混凝土內(nèi)部可蒸發(fā)水的可逆性和隨之引起或產(chǎn)生的有害作用是導(dǎo)致混凝土劣化的重要原因?；炷聊途眯缘膬?nèi)容v抗?jié)B性 v抗凍性 v耐腐蝕性 v抗碳化性 v堿骨料反應(yīng) v耐火性v耐磨性與抗沖刷性混凝土的劣化分為兩大類：u 第一類，由水、空氣和其它侵蝕性介質(zhì)滲透進(jìn)入混凝土的速率所決定。 化學(xué)的：鋼筋銹蝕、堿-骨料反應(yīng)、硫酸鹽、海水和酸的侵蝕、碳化； 物理的：凍融、鹽結(jié)晶、火災(zāi)等。u 第二類，是磨耗、沖磨與空蝕，涉及一些另外的機(jī)理。一、混凝土的抗?jié)B性 Permeability of Concretev定義：混凝土抵抗壓力水

4、(油、液體)滲透的能力，稱為抗?jié)B性。v評(píng)價(jià)指標(biāo)：抗?jié)B標(biāo)號(hào)P以28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，以6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓確定，計(jì)算式如下： P = 10H 1 式中：P抗?jié)B標(biāo)號(hào)； H6個(gè)試件，3個(gè)試件出現(xiàn)滲水時(shí)的水壓力(MPa)。 水的滲透與混凝土的劣化：v對(duì)許多建筑材料來(lái)說(shuō)，水是它們生產(chǎn)過(guò)程的重要原料之一，同時(shí)也是它們破壞過(guò)程的主要介質(zhì)。v水也是多數(shù)結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)耐久性問(wèn)題的核心。不僅物理劣化過(guò)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(guò)程的一個(gè)根源。v混凝土的抗?jié)B性是反映混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)為什么混凝土?xí)B水v 混凝土內(nèi)部存在孔隙通道

5、是其滲水的根本原因！v 孔隙通道包括：混凝土中可蒸發(fā)水蒸發(fā)后留下的孔道；拌合物泌水時(shí)在骨料和鋼筋下方形成的水囊與水膜；混凝土各種原因引起的體積變形所產(chǎn)生的收縮裂縫；混凝土在荷載作用下的變形 1、高孔隙率、低滲透性4、多孔、高滲透性3、多孔、低滲透性2、低孔隙率、高滲透性孔隙率、孔隙特征與滲透性的關(guān)系混凝土抗?jié)B性的影響因素v混凝土的配合比水灰比膠凝材料(水泥礦物外加劑)用量v澆注成型工藝混凝土的攪拌混凝土的震搗v養(yǎng)護(hù)條件濕度溫度齡期工程實(shí)踐證明： 采用適宜的原材料及良好的生產(chǎn)、澆筑與養(yǎng)護(hù)操作，當(dāng)水泥用量為300350Kg/m3、水灰比0.450.55，制備出28d抗壓強(qiáng)度為3540MPa的混凝土

6、，在大多數(shù)環(huán)境條件下可以呈現(xiàn)足夠低的滲透性和良好的耐久性能。 最初幾周，硬化水泥漿體的滲透性下降幾個(gè)量級(jí)滲透性水灰比的關(guān)系臨界區(qū)高滲透性高水灰比的水泥石低水灰比的水泥石低滲透性 水灰比是混凝土抗?jié)B性的重要影響因素！為什么？混凝土的抗?jié)B性與吸水性l硬化水泥漿體或混凝土因毛細(xì)作用(而不是壓力梯度)吸收或吸附水份于其孔隙里的性質(zhì)，稱為吸水性。l試驗(yàn)表明：吸水性大小主要反映混凝土靠近表層的抗?jié)B性。二、混凝土抗凍性Frost Resistance of Concrete三問(wèn)？v混凝土抗凍性的含義是什么？v混凝土凍融破壞機(jī)理和劣化模式有哪些？v如何改善混凝土抗凍性？什么是混凝土的抗凍性 定義：在吸水飽和狀

7、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。凍凍 害害v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%。v凍害破壞影響到水泥石和骨料v凍害破壞的外觀模式剝落 龜裂、分層v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、擋土墻混凝土的凍融破壞原因與模式 原因：混凝土中大毛細(xì)孔里的水結(jié)冰時(shí)，體積大約要膨脹9 %如果體內(nèi)沒(méi)有足夠的空間容納，就會(huì)產(chǎn)生可能引起開(kāi)裂的壓力作用于孔縫的壁上，導(dǎo)致孔縫擴(kuò)展和連接反復(fù)的凍融循環(huán)使危害擴(kuò)大和積累，孔縫不斷增多，并擴(kuò)展和連通，造成強(qiáng)度下降破壞模式：表面出現(xiàn)缺棱、掉角、脫皮等現(xiàn)象質(zhì)量損失強(qiáng)度、彈性模量下降凍害

8、造成D-型裂縫路面受鹽凍剝落鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞混凝土凍害機(jī)理 水自由流動(dòng)，作用于玻璃瓶壁的壓力較小 水結(jié)冰開(kāi)始，冰膨脹對(duì)瓶壁作用一個(gè)拉應(yīng)力 隨著結(jié)冰進(jìn)行，瓶壁對(duì)冰的約束，產(chǎn)生累計(jì)應(yīng)變能尋求釋放 內(nèi)壓很大以至于導(dǎo)致瓶壁破裂讓冰膨脹和能量釋放凍害機(jī)理水結(jié)冰產(chǎn)生壓力的機(jī)理：v水壓v滲透壓v毛細(xì)孔中冰結(jié)晶生長(zhǎng)壓水 壓 結(jié)冰前，兩個(gè)孔中的水均處于低壓； 冷卻前鋒到達(dá)上面的孔，孔壓增加，周圍混凝土處于高壓水環(huán)境中； 冷卻前鋒繼續(xù)穿過(guò)上面的孔，高壓水到達(dá)下面的孔，引起流體進(jìn)入下面的孔，流體通過(guò)毛細(xì)孔中間高度約束的通道的流動(dòng)產(chǎn)生水壓并加速破壞作用。提高混凝土抗凍

9、性的方法v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v骨料的抗凍性選用抗凍骨料混凝土中孔隙尺寸和水的存在v引入的氣孔: 攪拌中引入的孔隙孔徑為10mm-1cm; 通常是空的。v外加劑引入的氣孔孔徑為0.1-0.2 mm; 一般是干燥的。v毛細(xì)孔：由可蒸發(fā)水揮發(fā)留下的孔徑為0.01-5mm; 含水; 水的冰點(diǎn)為-1C -8C ，取決于孔隙水中離子濃度。v凝膠孔： C-S-H凝膠內(nèi)部的孔，其孔徑為 1-10nm; 含有化學(xué)結(jié)合水; 由于化學(xué)鍵而抗凍，典型冰點(diǎn)為-78Cv不是混凝土中的孔都對(duì)凍害有利。引入的氣孔作用機(jī)理v水壓很高，可使毛細(xì)孔間的水泥石破壞；v引入的氣孔可以釋放水壓，避免高壓水的

10、產(chǎn)生；v大量的空氣泡減小了水釋放的平均距離；v引起的氣孔有利于混凝土抗凍害性能的改善摻引氣劑前摻引氣劑后可提高抗凍性混凝土抗凍性試驗(yàn)v方法：用28d齡期、吸水飽和狀態(tài)下的試件，進(jìn)行低溫冰凍，水中融化循環(huán)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)后測(cè)定試件的強(qiáng)度或彈性模量和質(zhì)量。v評(píng)價(jià)指標(biāo)：以強(qiáng)度降低不超過(guò)25%、質(zhì)量損失不超過(guò)5%時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)N為抗凍指標(biāo)抗凍標(biāo)號(hào)D或耐久性系數(shù)Km： Km = PN / 300 式中：N混凝土試件凍融循環(huán)試驗(yàn)至相對(duì)彈性模量下降到60%以下時(shí)的凍融循環(huán)次數(shù)； P經(jīng)N次凍融循環(huán)后試件的相對(duì)彈性模量。 三、混凝土硫酸鹽侵蝕Sulfate Attack on Concrete三

11、問(wèn)？v混凝土硫酸鹽侵蝕的含義是什么？v硫酸鹽侵蝕機(jī)理和劣化模式有哪些？v如何改善混凝土抗硫酸鹽侵蝕？離子在混凝土中的擴(kuò)散Diffusion of Ion in Concretev離子的擴(kuò)散行為雖與水在混凝土中的傳輸不同，但它要以水為載體.v離子(或原子、分子)在濃度梯度作用下運(yùn)動(dòng)，即擴(kuò)散過(guò)程，傳輸速率由菲克(Fick)定律求得1、混凝土的硫酸鹽侵蝕v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。v硫酸根離子的來(lái)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2、混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化

12、模式v劣化模式 體積膨脹 開(kāi)裂 (從構(gòu)件的邊緣和角上開(kāi)始) 表面剝落、質(zhì)量損失 強(qiáng)度下降 外觀劣化發(fā)白v最易發(fā)生的部位大壩橋墩地下基礎(chǔ)水工設(shè)施受硫酸鹽侵蝕的混凝土或砂漿試件外觀劣化3、混凝土硫酸鹽侵蝕機(jī)理v鈣礬石型v石膏型v碳硫硅鈣石型vC-S-H分解型(1)鈣礬石型侵蝕機(jī)理v外部硫酸根離子滲入水泥石中；v與單硫型硫鋁酸鈣、氫氧化鈣、水反應(yīng)形成鈣礬石： C4AH18+2CH+3SO42+12H = C6A3H32 3C3A3CH+3SO42+29H C6A3H32v鈣礬石體積膨脹產(chǎn)生拉應(yīng)力v拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土內(nèi)部開(kāi)裂破壞鈣礬石形成鈣礬石形成的膨脹機(jī)理v結(jié)晶壓力機(jī)理: 膨脹由鈣礬石晶體生長(zhǎng)引起的，

13、產(chǎn)生結(jié)晶壓力作用于水泥石內(nèi)部和骨料表面過(guò)渡區(qū)v腫脹理論 Swelling theory: 膨脹是由孔溶液中鈣礬石結(jié)晶生長(zhǎng)引起的，晶體有很大的表面，吸附水而腫脹，導(dǎo)致膨脹壓力。(2)石膏型侵蝕機(jī)理v化學(xué)反應(yīng)： 硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣CH反應(yīng)，形成二水石膏： CH + + H = CH2v石膏的形成導(dǎo)致強(qiáng)度降低，接著膨脹、開(kāi)裂，將水泥石轉(zhuǎn)變?yōu)楹隣?、無(wú)膠結(jié)力的物質(zhì)。v硫酸鹽溶液中陽(yáng)離子(Na+ 、Mg2+ )的不同，可能將C-S-H凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槭唷Ａ蛩徕c侵蝕:Na2SO4+CH+2H = CaSO4.2H2O+2NaOH硫酸鎂侵蝕：MgSO4+CH+2H = CaSO4.2H2

14、0+Mg(OH)23MgSO4+3C-S-H+18H = 3(CaSO4).2H2O +3Mg(OH)2 +2SiO2.H2OXRD分析證明：v上圖，未受侵蝕的水泥石的XRD圖譜；v中圖，表明石膏型硫酸鹽侵蝕，在水泥石中形成大量石膏；v下圖，表明鈣礬石和石膏混合型硫酸鹽侵蝕G: 石膏E: 鈣礬石(3)碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕v硫酸根離子SO42侵入硬化混凝土中，在碳酸鹽或CO32或CO2的存在下，與C-S-H凝膠反應(yīng)就形成碳硫硅鈣石 ：3Ca2+ SO42+ CO32+ C-S-H+12H2O Ca3Si(OH)6(CO3) (SO4)12H2O v碳硫硅鈣石是一種糊狀、松軟、毫無(wú)膠凝能力的物質(zhì)

15、,因而能使水泥石變成糊狀、無(wú)粘結(jié)力的物體，嚴(yán)重破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，降低混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)也會(huì)伴有膨脹性破壞，但膨脹性破壞不是碳硫硅鈣石導(dǎo)致的典型破壞。 碳硫硅鈣石的形成反應(yīng)機(jī)理圖碳化層，pH7-8反應(yīng)區(qū)水泥水化物硫酸鹽溶液碳硫硅鈣石碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕v最易發(fā)生的部位低溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物潮濕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物地下基礎(chǔ)橋墩隧道(4)C-S-H分解型硫酸鹽侵蝕v當(dāng)硫酸鹽溶液或含硫酸鹽的地下水、污水作用于混凝土，將導(dǎo)致混凝土表面水泥石中C-S-H凝膠分解成硅凝膠： 2CaOSiO21.17H2O + SO42 2.83H2O 2CaSO42H2O + SiO2nH2O + OH v破壞C-S-H的膠凝結(jié)構(gòu)

16、，因而使水泥石喪失了粘結(jié)性，混凝土強(qiáng)度降低，表面軟化 4、如何阻止混凝土的硫酸鹽侵蝕v提高混凝土的質(zhì)量和抗?jié)B性(減水劑)v限制水泥中 C3A 礦物含量5中低熱水泥抗硫酸鹽水泥 v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v表面涂層保護(hù)水泥中C3A含量與混凝土試件體積變化時(shí) 間(年)膨脹率()混凝土膨脹率與水灰比的關(guān)系時(shí)間(年)膨脹率()粉煤灰對(duì)混凝土膨脹率的影響時(shí)間(年)膨脹率()2. 鹽結(jié)晶引起開(kāi)裂v混凝土因孔隙里鹽發(fā)生結(jié)晶的物理作用，可能造成嚴(yán)重的損害，許多多孔材料都可能由于與其接觸的飽和溶液析晶過(guò)程產(chǎn)生的壓力引起開(kāi)裂。v鹽結(jié)晶只能發(fā)生在一定溫度下

17、溶質(zhì)的濃度超過(guò)飽和濃度的時(shí)候。過(guò)飽和度越大，結(jié)晶壓越大。v例如巖鹽NaCl在過(guò)飽和度=2時(shí)，8C下產(chǎn)生的結(jié)晶壓可達(dá)55.4MPa，足以讓巖石或混凝土開(kāi)裂四、混凝土的酸腐蝕 v由于混凝土中硬化水泥漿體呈高堿性，沒(méi)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。v酸腐蝕機(jī)理：加速溶蝕 Ca(OH)2 + 2H+ Ca2+ + 2H2OC-S-H 分解成硅凝膠： 3Cao2SiO23H2O + 6H+ 3Ca2+ 2(SiO23nH2O) +6H2Ov破壞模式：表面溶蝕為主五、堿骨料反應(yīng) Alkali-Aggregate Reactio

18、n (AAR)v什么是堿骨料反應(yīng)？v堿骨料反應(yīng)的破壞形式和機(jī)理有哪些？v如何抑制混凝土中的堿骨料反應(yīng)什么是堿骨料反應(yīng)？ 最常見(jiàn)、最重要的反應(yīng)是堿硅反應(yīng)(簡(jiǎn)稱ASR)，它是骨料中所含的無(wú)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(guò)85%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)膨脹，直到引起混凝土開(kāi)裂與破壞。掃描電鏡下的堿性反應(yīng)凝膠堿硅反應(yīng) (ASR)“混凝土的癌癥”v堿硅反應(yīng)是下列物質(zhì)間的反應(yīng) 硅酸鹽水泥中的堿金屬離子 氫氧根離子 骨料中的硅成分堿骨料反應(yīng)的破壞形式？vASR破壞形式膨脹與開(kāi)裂 Expansion and crackin

19、g損失強(qiáng)度 Loss of strength粘性堿硅物質(zhì)的溢出 或滲出Pop-outs and exudation of viscous alkali-silicate fluidv發(fā)生的部位濕環(huán)境 (大壩dams, 橋墩bridge piers, 海堤sea walls)暴露環(huán)境Exposed environments (道路roads, 建筑物外部結(jié)構(gòu)building exteriors)常見(jiàn)的堿骨料反應(yīng)破壞形式ASR 膨脹機(jī)理膨脹機(jī)理v氫氧根離子破壞了骨料中的硅氧結(jié)構(gòu).v硅形成堿硅凝膠(AS gel)v堿硅凝膠與水接觸產(chǎn)生腫脹v反應(yīng)速度取決于：骨料中硅的活性水泥中堿含量 (wt% Na2

20、O 等價(jià).)vAS 凝膠是膨脹的主體v吸附腫脹理論: 骨料周圍形成的堿硅凝膠的吸水腫脹和混凝土孔中水的遷移受阻，因而產(chǎn)生膨脹壓。v滲透壓理論 Osmotic pressure theory: 骨料周圍形成的AS 凝膠是一個(gè)半透膜，它只允許一個(gè)方向流動(dòng)：堿金屬離子和OH離子擴(kuò)散進(jìn)入骨料表面，但硅離子不能從骨料表面滲出，產(chǎn)生滲透壓。ASR 膨脹機(jī)理膨脹機(jī)理ASR 膨脹機(jī)理v當(dāng)膨脹壓超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土將開(kāi)裂。ASR劣化機(jī)理混凝土模型： 水泥石paste 活性硅骨料水泥石中的堿金屬離子與骨料中的活性硅反應(yīng)在骨料表面形成堿硅凝膠ASR 膨脹機(jī)理膨脹機(jī)理v當(dāng)裂縫到達(dá)混凝土構(gòu)件表面，就產(chǎn)生“龜裂

21、” “map cracking” .ASR 膨脹機(jī)理膨脹機(jī)理v骨料界面過(guò)渡區(qū)未受損的混凝土ASR損壞的混凝土堿硅凝膠堿硅凝膠(AR Gel)ASR 破壞實(shí)例ASR破壞的鐵路軌枕ASR破壞的橋墩ASR破壞的防護(hù)板，并導(dǎo)致鋼筋銹蝕破壞ASR破壞的道路路面堿骨料反應(yīng)影響因素v水泥或混凝土的含堿量 ；v活性氧化硅含量 ；v骨料粒徑 ；v水分來(lái)源 ；v環(huán)境溫度。如果堿含量低于0.6%,膨脹不會(huì)發(fā)生水泥中堿含量對(duì)ASR引起的破壞的影響混凝土中的堿含量與其膨脹的關(guān)系相對(duì)濕度低于80，膨脹很小相對(duì)濕度對(duì)ASR破壞的影響抑制ASR的措施v限制堿含量低堿水泥限制其它來(lái)源：l鹽污染的骨料l防止海水滲入l化冰鹽溶液滲

22、入混凝土中水泥用量v限制活性骨料v保持干燥抑制ASR的措施v利用火山灰質(zhì)礦物外加劑 25%低鈣粉煤灰 40-50%)的礦渣 7-15%硅灰 7-15%天然火山灰v引氣劑 引入氣泡緩解膨脹壓力，減少有害膨脹v結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制水滲入(排水)避免化冰鹽的積累提高密實(shí)度表面質(zhì)量抑制堿骨料反應(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。六、混凝土的抗碳化性 v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。v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

23、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。v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。七 、混凝土的 抗火性 隨著溫度升高，發(fā)生以下三種變化：l 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；l 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(guò)渡區(qū)開(kāi)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。l 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。 混凝土強(qiáng)度隨溫度的變化問(wèn)題？1. 與普通強(qiáng)度混凝土相比，高強(qiáng)混凝土抗火性較差還是較好？為什么？2. 為什么用石灰石作為骨料

24、的混凝土抗火性能較好？八、混凝土中鋼材的銹蝕v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。v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v混凝土中鋼筋銹蝕，引起體積膨脹27倍，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開(kāi)裂破壞v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(lái)的氯離子的作用。 鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土構(gòu)件破壞的幾種形式鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土構(gòu)件破壞的幾種形式混凝土中鋼材的銹蝕Steel Corrosion in Concrete1)碳化引起的銹蝕條件：CO2 、水分(相對(duì)濕度

25、5070%時(shí)最迅速)；2)氯化物引起的銹蝕條件：氯離子擴(kuò)散、氧與水分；與保護(hù)層厚度、水灰比、水泥用量等有關(guān)。 產(chǎn)生開(kāi)裂的時(shí)間分兩個(gè)階段: 1)脫鈍介質(zhì) (酸性氧化物或氯化物) 到達(dá)鋼材表面并開(kāi)始銹蝕的時(shí)間T0； 2)銹蝕到達(dá)臨界水平，即混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂的時(shí)間T1。 混凝土中鋼材的銹蝕過(guò)程T0：開(kāi)始銹蝕; T1：混凝土開(kāi)裂； T0 T1混凝土中鋼筋銹蝕引起的破壞發(fā)展圖l 氯化物對(duì)結(jié)構(gòu)物暴露于潮汐區(qū)與浪濺區(qū)混凝土的作用，在很大程度上取決暴露時(shí)間、條件和混凝土性能。l 保護(hù)層的厚度和性質(zhì)對(duì)盡可能地延長(zhǎng)t0很關(guān)鍵，低水灰比、水泥用量適當(dāng)與足夠地養(yǎng)護(hù)對(duì)增大t0、降低吸收與擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)。 混凝土中鋼材的銹蝕

26、 下列幾種新措施，可以在原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、保護(hù)層厚度與施工過(guò)程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善對(duì)鋼材腐蝕的防護(hù)作用： 1)在新拌混凝土里摻用阻銹劑，如亞硝酸鈣； 2)用不銹鋼作為配筋，或環(huán)氧涂層鋼筋； 3)混凝土采用涂層保護(hù)，減少氯鹽與氧的侵入； 4)對(duì)鋼筋進(jìn)行陰極保護(hù)，即外加電壓以保持鋼筋處于陰極區(qū)。 混凝土中鋼材銹蝕的防護(hù)措施粉煤灰減小混凝土的氯離子擴(kuò)散的作用一個(gè)不透水，但存在非一個(gè)不透水，但存在非連續(xù)微裂縫，且多孔的連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用環(huán)境作用( (第一階段第一階段) )( (無(wú)可見(jiàn)損傷無(wú)可見(jiàn)損傷) )1. 1. 侵蝕作用侵蝕作用( (冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)) )2. 2. 荷載作用荷載作用( (循環(huán)荷載、沖擊荷載循環(huán)荷載、沖擊荷載) 由于微裂縫和孔隙由于微裂縫和孔隙連通起來(lái)，不透水性逐連通起來(lái)，不透水性逐漸喪失漸喪失環(huán)境作用環(huán)境作用( (第二階段第二階段) )( (損傷的開(kāi)始與擴(kuò)展損傷的開(kāi)始與擴(kuò)展) )水的滲入水的滲入