混凝土耐久性研究40页PPT

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第三节:化学侵蚀
2.硫酸盐侵蚀
化学侵蚀最广泛和 最普通的形式是硫 酸盐的侵蚀。
图为被硫酸盐腐蚀土壤破坏的混泥土柱
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第三节:化学侵蚀
硫酸盐侵蚀的机理
硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及
水泥浆体的软化和分解。 水泥中的C3A含量过高将使混凝土遭受硫酸盐腐蚀，其主要原
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第三节:化学侵蚀
1.渗滤和盐霜
当水分能经材料渗出时，无论连续或间歇的， 或当暴露的表面受干湿交替作用时，混凝土的表面 几乎常常出现盐霜。盐霜由沉积的盐类所组成，这 些盐类可能是混凝土渗析出的盐经蒸发水分后的结 晶，或与大气中二氧化碳相互作用的结晶而生成。 典型的盐类为硫酸盐、钠、钾或钙的碳酸盐，其主 要组成是碳酸钙。
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W/C 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 >0.70
养护时间/d 3 7 28
180 365 不可能形成
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第一节：混凝土的渗透性
掺入辅助胶凝材料，特别是硅灰，可以 显著降低渗透性——事实上这种下降比仅降 低水胶比W/C的效果更明显。硅灰的掺入同 时减小了孔隙率和孔的尺寸。
硫酸盐腐蚀的三个过程：
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第一节：混凝土的渗透性
水泥浆的Kp不是常数，此值决定与W/C比和水泥浆的龄期
密实的充分水化的水泥浆体
水泥浆体的泥龄对渗透系数的影响（W/C=0.51)
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第一节：混凝土的渗透性
经过养护后的浆体渗透系数是非常 小的，即使总孔隙率高时，其渗透系数 与低孔隙率的岩石同级。因此可总结为 水并不能顺利通过细小的胶孔，其渗透 性受互相连通的毛细孔网络所控制。如 继续水化，则由于C-S-H凝胶的形成而 堵塞了互相连通的孔，使毛细管网络变 得愈加扭曲，并伴有Kp不断减小。达到 出现完全不连通毛细孔所需要的养护时 间是W/C的函数。

混凝土结构的主要问题
1 渗水和开裂
渗水和开裂是混凝土结构常见的问题，会导致结构强度和耐久性下降。
2 碳化和盐分侵入
碳化和盐分侵入会导致混凝土结构的锈蚀和损坏。
3 冻融循环
冻融循环会引起混凝土结构的体积变化和开裂。
影响混凝土耐久性的因素
1 材料的选择和质量
优质材料和适当的配比可以提高混凝土结构的耐久性。
2 设计和施工质量
合理的设计和精细的施工可以减少结构缺陷和问题。
3 外界环境和使用条件
酸碱环境、高温和潮湿等因素会影响混凝土的耐久性。
提高混凝土结构耐久性的常用方法
1 添加防水剂
防水剂可以减少渗水和开裂的发生，提高混凝土的耐久性。
2 加强受损部分。
3 采用耐久性更好的材料
2 智能监测技术的应用
利用传感器和数据分析技术，实时监测混凝土结构的健康状态。
3 全生命周期管理
从设计、施工到维护，全面管理混凝土结构的耐久性。
混凝土结构耐久性的检测方法
1 核磁共振
通过核磁共振技术，可以非破坏性地检测混凝土结构的内部缺陷。
2 超声波检测
超声波检测可以测定混凝土的厚度、裂缝和空洞等问题。
3 化学分析
化学分析可以确定混凝土中有害物质的含量，以及其对结构的影响。
混凝土结构耐久性的未来发展方向
1 新型材料的研发
研发更为环保、高强度和耐久性更好的混凝土材料。
选择性能更佳的水泥和骨料，提高混凝土结构的耐久性。
实际案例分析
北京国家大剧院
通过优质材料和精细施工，该 剧院的混凝土结构已经保持了 较好的耐久性。
上海东方明珠塔
防水剂的使用和定期检查保养， 使得这座高耸塔楼能够抵御风 雨的侵蚀。

耐久性与结构安全之间的关系
耐久性是确保建筑结构安全性的基础，反之，不良的耐久性能导致结构病害及结构安全事故 的发生。
混凝土结构的环境及损害机理
环境因素
混凝土结构受到的环境因素包括 温度、湿度、大气有害气体等， 这些都会对混凝土结构造成不同 的损害。
损害机理
混凝土结构的主要损害机理包括 碳化、氯盐侵蚀、渗水等，这些 损害将加速结构的老化病害，缩 短使用寿命。
维修和保养
及时的维修和保养可以延长混凝 土结构的使用寿命，增加结构的 耐久性。
提高混凝土结构耐久性的方法
1 பைடு நூலகம்术措施
混凝土配合比设计、加强维护、提高施工质 量等技术措施可以有效地提高混凝土结构的 耐久性。
2 材料措施
高性能混凝土、新型混凝土添加剂、贴面材 料和复合材料等可以提高混凝土结构的力学 性能和耐久性。
混凝土结构的耐久性的影响因素
设计
• 混凝土配合比设计 • 技术方案 • 施工规范
原材料质量
• 水泥 • 骨料 • 混凝土添加剂
环境因素
• 温度和湿度 • 大气污染 • 海侵作用等
混凝土结构耐久性提升的实际案例
嘉陵江大桥
新型混凝土添加剂则提高了混凝 土强度和耐久性，在加快施工进 度的同时，保证了桥梁的使用寿 命。
《混凝土结构的耐久》 PPT课件
本课件将介绍混凝土结构的耐久性及其重要性，以及提高耐久性的方法和评 估标准。
概述
什么是耐久性？
耐久性是指材料或结构在预定服务时间内，能够不断地保持预期性能的能力。
混凝土结构的耐久性重要性
混凝土结构的寿命与使用安全密切相关，结构耐久性是设计、建造、使用混凝土结构的重要 考虑因素之一。
混凝土结构耐久性评估

抗冻等级≥F50的混凝土为抗冻混凝土。
对高抗冻性混凝土，其抗冻性也可采用快冻法，以相对动弹 性模量值不小于60％，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表示。
提高混凝土抗冻性的最有效方法是掺入引气剂（1998、2km 试验路段，公路不低于C40，其他C30）、减水剂和防冻剂， 或使混凝土更密实。
抗渗等级≥P6的混凝土为抗渗混凝土。
图3-24 硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系（93%水化度）
渗透性—水灰比关系存在临界区域
最初几周，硬化水泥浆体的渗透性下降数个量级
渗透性与耐久性
Permeability and durability
采用适宜的原材料及良好的生产、 浇筑与养护操作，当水泥用量为300～ 350Kg/m3、水灰比0.45～0.55，制备出 28d抗压强度为35～40MPa的混凝土， 在大多数环境条件下可以呈现足够低的 渗透性和良好的耐久性能。
抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。
影响混凝土抗渗性的因素有：
1）水灰比 对抗渗性起决定作用。 2）骨料的最大粒径
3）养护方法 蒸汽养护较自然养护的要差。
4）水泥品种 5）外加剂 6）掺合料 7）龄期
混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。混凝土的抗渗等 级分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级，相应表示能 抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的静水压力而不渗水。
风与温度 相对湿度 硫酸盐离子 温度变化
氧气和水
控制变量 游离氧化钙和氧化镁 水化热和冷却速率 水泥含碱量，骨料组分 骨料吸水性，混凝土含气量，骨 料最大尺寸 混凝土温度，表面的防护 配合比设计，干燥速度 配合比设计，水泥种类，外加剂 温度升高和变化速率 混凝土坍落度、保护层、钢筋直 径 保护层、混凝土抗渗性

～
，
性小， 耐热 性 ， 抗水 性 ， 腐蚀性 ， 抗 抗冻 性能 好 的水泥 ， 结合具 体 并 情 况进 行选择 。水泥 强度 并非 足 决定混凝 土 强度和 性 能的唯 一标 准， 如用 较低标 号水泥 同样 可以配 制高标 号混 凝土 。囚此 ， 工程 中 选择 水泥 强度 的 同时 ， 考虑其 工程 性 能， 时 ， 工程 性能 比强 需 有 其 度 更重 要 。 集料 与掺 俞料 集 料 的选择 应考 虑其碱 活性 ， 止碱 集料反应 防 造 成的危 害 ， 料 的耐蚀 性和吸 水 性， 集 同时选择 合理 的级 配 ， 善 改 混凝 拌 合物 朐和易 性 ， 高混凝 士密 实度 ； 提 大量研 究表 明 了掺粉 煤灰 ， 矿渣 ， 硅粉 等 混合材 能有 效改 善混凝 的性能 ， 善混凝土 ± ： 改 内孔 结构 ， 填充 内部 空 隙， 高密实 度 ， 提 高掺景混 凝士 还 能抑 制碱 集料反 应 ， 因而掺 混合材混凝 土 ， 是提 高混凝 土耐久性 的有效措施 。 即近 年来 发展 的高 性能混 凝 土。 ３ 混 凝 土的设 计应 考虑耐 久 的要 求 － ２ 混 凝 土配 比的 设计 配合 比设计 在满足 混凝 土强度 ， 工作 性的 同 时应考虑 尽量减 少 水泥用量 和用 水量 ， 降低 水化热 ， 减少 收缩裂 缝 ， 高密 实度 ， 提 采用 合理 的减 水剂和 引气 剂 ， 善混 凝 土内部结 改 构 ， 入足 嚣的 混合料 ， 高混凝 耐 久性 能 。 掺 提 结构构件 应按其 使用环 境 设计 相应 的混 凝土保 护层 厚度， 预防 外 界介 质渗 入 内部腐蚀 钢筋 。结 构的 节点构 造设 计 也应考虑 构件 受局部 损坏 后 的整体 耐久 能力 。 ３３ ＿混凝 土工 程施 工应 考虑结 构耐 久性 混 凝土的拌 制尽最采用 二次搅 拌法 ， 裹砂法 ， 裹砂石法 等工艺 ， 提 高混 凝 上拌合 料的和 易性 ． 保水 性 ， 高混 凝 土强度 ， 提 减少用 水 量； 大体积混 凝 的浇筑 振捣应 控制混凝 ＿的温度 裂缝 ， ｝ ： ＿ ＝ ｆ ： 收缩 裂缝 ， 施 工裂 缝 ， 立混凝 土 的浇筑振 捣制度 ， 高混凝 密 实度和抗 渗 建 提 性， 重视混 凝土 振捣 后 的表 面工 序， 加强养 护 ， 并 以减少 混凝土 裂 缝 。混凝 土的 施工过 程对 控制构 件外观 裂缝 ， 工裂 缝至 关重 要 ， 施 应 加强 施Ｊ质 量管理 ， 殊季节施 工 的混凝 土结构 ， 二 特 尚应采 取特 殊 措施。 ３ ． ４结构 的 口常维护 结构 在使用 阶段 ， 注意检 测， 应 维护 和修理 ， 处于 露天和恶劣 对 环境 卜 的丛础 设施工程 更应如此 ， 立检测和 评估 体系， 建 及时 发现 ， 及 时修理 ， 保混凝 土结 构 的ｌ常使 用 。 确 ｌ Ｅ

风力等级≥11级，且年累计刮风时 间大于90天
被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷
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3、混凝土耐久性指标
（1）混凝土的耐久性一般包括混凝土 抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、 耐磨性及抗碱－骨料反应性等。混凝 土的耐久性指标应根据结构的设计使 用年限、所处的环境类别及作用等级 等确定。
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（2）混凝土耐久性的一般要求：
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H1 ≥200 ≤600 ≥2000 ≤3000 ≥3000 ≤12000
≤6.5 ≥5.5 ≥15 ≤40 ≥300 ≤1000
环境作用等级
H2
H3
＞600 ＞3000 ≤3000 ≤6000
＞3000 ＞12000 ≤12000 ≤24000
＞12000 ≤24000
＞24000
≥2000 ＞3000 ≤3000 ≤12000
.
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（2）氯盐环境
环境作用等级
环境条件特征
长期在海水水下区
离平均水位15m以上的海上大气区 L1
离涨潮岸线100m～300m的陆上近海区
土中氯离子………..,水中氯例子………
离平均水位15m以内的海上大气区
L2
离涨潮岸线100m以内的陆上近海区
海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区）
海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区）
气泡间距系数
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渗透压假说 大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周 围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。浓度差使小孔中的溶液 向大孔迁移。
两个重要参数 平均气泡间距：直线导线法－250微米？300微米？ 临界水饱和度：
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临界水饱和度：
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抗冻试验方法 （1）快速冻融法