第四章混凝土3素材.ppt

三 硬化混凝土的耐久性 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。耐久性包括抗渗性、抗冻性、化学侵蚀和碱集料反应等。 3.1混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 混凝土渗水的原因，是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗漏水。 混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。抗渗等级是以28ｄ龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划分为P2、P4、P6、P8、P12 等等级，它们分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2 MPa的水压力而不渗透。 混凝土的抗渗性与水灰比有密切关系，还与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料有关。 (1) 混凝土孔结构对耐久性的影响 A、B两混凝土采用相同的水泥、砂、石，A掺用了引气剂，并降低了水灰比，其抗渗性优于B。请观察两混凝土断面的孔结构。并讨论如何可提高混凝土抗渗性。 3.2混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用龄期28ｄ的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过 ５％时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。ＧＢＪ50164—92将混凝土划分为以下抗冻等级：Ｆ10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。 混凝土受冻融作用破坏的原因，是混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力，因冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。 3.3抗侵蚀性抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。 (1) 北京西直门旧立交桥混凝土开裂 北京二环路西北角的西直门立交桥旧桥于1978年12月开工，1980年12月完工。建成使用一段时间后，桥使用混凝土的部位都有不同程度开裂。1999年3月因各种原因拆除部分旧桥改建。在改造过程中，有关科研部门对旧桥东南引桥桥面和桥基钻芯作K2O﹑Na2O﹑Cl-含量测试。其中Cl-浓度呈明显梯度分布，表面Cl-浓度为0.15﹑0.094％和0.15％。距表面1 cm处的Cl-浓度骤增，分别为0.30％﹑0.18％和0.78％。在1～2 cm处Cl-浓度达到最高值，其后随着离开表面距离的增加，Cl-浓度逐渐减至0.1％左右。 （2）南方某海港码头建成后发现部分纵梁底部混凝土脱落，钢筋全部外露，请讨论该码头钢筋混凝土腐蚀破坏的原因。 该码头纵梁钢筋锈蚀，是因其处于浪溅区，海水氯盐入侵混凝土，使钢筋周围氯离子含量超过钢筋致锈的临界值，引起钢筋锈蚀。而锈蚀使混凝土膨胀开裂，以致脱落，又进一步加剧了钢筋的锈蚀。　　a.从混凝土其它方面来看，码头梁混凝土的水灰比为0.50 和0.55。较大的水灰比使混凝土孔径和孔隙率增大，利于氯离子渗透，扩散至钢筋表面。　　b.混凝土单位体积胶凝材料用量偏低。该工程混凝土未掺外加剂，水泥用量分别为350 kg/m3。　　c.混凝土保护层厚度不足。该混凝土保护层设计厚度为5.5 mm，且由于施工偏差，部分构件实际保护层还低于设计值。 3.5 碱一骨料反应 碱一骨料反应是指混凝土中所含的碱（Na2O或K2O）与骨料的活性成分（活性SiO2），在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。碱一骨料反应的反应速度很慢，需几年或几十年，因而对混凝土的耐久性十分不利。骨料中含有活性二氧化硅的矿物有：蛋白石、玉髓、鳞石英等。含有活性氧化硅的岩石有：安山岩、凝灰岩、流纹岩等。用这种骨料配制混凝土时，必须用低碱水泥，控制混凝土碱含量（折算成Na2O）小于0.6％，或采用掺混合材的水泥。对有怀疑的骨料，需做碱一骨料试验，防止混凝土出现碱一骨料反应而破坏。 某市自来水公司一号水池建于山上，1980年1月交付使用，1989年6月20日池壁突然崩塌，造成39人死亡，6人受伤的特大事故。该