混凝土耐久性-专题讲座详解.ppt

水泥石中的碱金属离子与骨料中的活性硅反应在骨料表面形成碱－硅凝胶 ASR 膨胀机理 当裂缝到达混凝土构件表面，就产生“龟裂” “map cracking” . ASR 膨胀机理 骨料界面过渡区 未受损的混凝土 ASR损坏的混凝土 碱－硅凝胶(AR Gel) ASR 破坏实例 ASR破坏的铁路轨枕 ASR破坏的桥墩 ASR破坏的防护板，并导致钢筋锈蚀破坏 ASR破坏的道路路面 碱—骨料反应影响因素 水泥或混凝土的含碱量 ； 活性氧化硅含量 ； 骨料粒径 ； 水分来源 ； 环境温度。 如果碱含量低于0.6%,膨胀不会发生 水泥中碱含量对ASR引起的破坏的影响 混凝土中的碱含量与其膨胀的关系 相对湿度低于80％，膨胀很小 相对湿度对ASR破坏的影响 抑制ASR的措施 限制碱含量 低碱水泥 限制其它来源： 盐污染的骨料 防止海水渗入 化冰盐溶液渗入 混凝土中水泥用量 限制活性骨料 保持干燥 抑制ASR的措施 利用火山灰质矿物外加剂 25%低钙粉煤灰 40-50%)的矿渣 7-15%硅灰 7-15%天然火山灰 引气剂 引入气泡缓解膨胀压力，减少有害膨胀 结构设计 限制水渗入(排水) 避免化冰盐的积累 提高密实度 表面质量 抑制碱—骨料反应的措施 选择非活性骨料； 选择含碱量≤0.6％的水泥； 掺加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等； 提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。 六、混凝土的抗碳化性 定义：碳化是指环境中的CO2与混凝土水泥石中的Ca(OH) 2作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝土中碱度的现象。 危害：由于碱度的降低，混凝土中的钢筋失去保护膜，引起钢筋锈蚀；混凝土表面出现碳化收缩，导致微裂缝的产生，降低混凝土的强度和耐久性。 影响因素：CO2浓度、相对湿度、混凝土的密实度、水泥品种和掺和料等。 七 、混凝土的 抗火性 随着温度升高，发生以下三种变化： 升温时混凝土内的水分逐渐蒸发，接着结合比较牢固的水分也逐步逸出； 由于硬化水泥浆体和骨料热膨胀系数的差异，产生温度应力并导致过渡区开裂，这是500℃以上时强度迅速丧失的主要原因。石灰石和轻骨料混凝土抗火性能较优异。 硬化水泥浆体的水化产物到接近1000℃的时候分解完毕，强度完全丧失。 混凝土强度随温度的变化 问题？ 1. 与普通强度混凝土相比，高强混凝土抗火性较差还是较好？为什么？ 2. 为什么用石灰石作为骨料的混凝土抗火性能较好？ 八、混凝土中钢材的锈蚀 由于混凝土内的强碱性使得钢筋表面形成钝化膜，从而钢筋在混凝土中不会锈蚀。 如果钢筋表面钝化膜被破坏，则钢筋就会发生电化学腐蚀——锈蚀破坏 混凝土中钢筋锈蚀，引起体积膨胀2～7倍，导致混凝土保护层开裂破坏 混凝土中钢材的钝化会由于下列原因被破坏： 混凝土中的Ca(OH)2被空气里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和而失去碱性； 道路除冰盐或海水带进来的氯离子的作用。 钢筋锈蚀导致混凝土构件破坏的几种形式 混凝土中钢材的锈蚀 Steel Corrosion in Concrete 1)碳化引起的锈蚀 条件：CO2 、水分(相对湿度50~70%时最迅速)； 2)氯化物引起的锈蚀 条件：氯离子扩散、氧与水分；与保护层厚度、水灰比、水泥用量等有关。 产生开裂的时间分两个阶段: 1)脱钝介质 (酸性氧化物或氯化物) 到达钢材表面并开始锈蚀的时间T0； 2)锈蚀到达临界水平，即混凝土出现开裂的时间T1。 混凝土中钢材的锈蚀过程 T0：开始锈蚀; T1：混凝土开裂； T0 T1 混凝土中钢筋锈蚀引起的破坏发展图 氯化物对结构物暴露于潮汐区与浪溅区混凝土的作用，在很大程度上取决暴露时间、条件和混凝土性能。 保护层的厚度和性质对尽可能地延长t0很关键，低水灰比、水泥用量适当与足够地养护对增大t0、降低吸收与扩散系数有关。 混凝土中钢材的锈蚀 下列几种新措施，可以在原材料选择、配合比设计、保护层厚度与施工过程的基础上，进一步改善对钢材腐蚀的防护作用： 1)在新拌混凝土里掺用阻锈剂，如亚硝酸钙； 2)用不锈钢作为配筋，或环氧涂层钢筋； 3)混凝土采用涂层保护，减少氯盐与氧的侵入； 4)对钢筋进行阴极保护，即外加电压以保持钢筋处于阴极区。 混凝土中钢材锈蚀的防护措施 粉煤灰减小混凝土的氯离子扩散的作用 一个不透水，但存在非 连续微裂缝，且多孔的 钢筋混凝土结构 环境作用(第一阶段) (无可见损伤) 1. 侵蚀作用 (冷热循环、干湿循环) 2. 荷载作用 (循环荷载、冲击荷载) 由于微裂缝和孔隙 连通起来，不透水性逐 渐丧失 环境作用(第二阶段) (损伤的开始与扩展) 水的渗入 O2、CO2渗入 酸性离