2019最新混凝土耐久性化学

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二、混凝土抗冻性
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什么是混凝土的抗冻性
定义：在吸水饱和状态下，混凝土能够经 受多次冻融循环而不破坏，也不显著降低 其强度的性能，称为混凝土的抗冻性。
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冻害
什么引起冻害?
混凝土内部孔中的水结冰 水结冰使体积膨胀9%。
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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：
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劣化机理
混凝土模型： • 水泥石 • 活性硅骨料
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破坏的道路路面
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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 ；
3、多孔、低渗透性
4、多孔、高渗透性
孔隙率、孔隙特征与渗透性的关系
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混凝土抗渗性的影响因素
混凝土的配合比
水灰比 胶凝材料(水泥＋矿物外加剂)用量
浇注成型工艺
混凝土的搅拌 混凝土的震捣
养护条件
湿度 温度 龄期
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扫描电镜下的碱性反应凝胶
什么是碱骨料反应？
最常见、最重要的反应是碱—硅反应(简称 ASR)，它是骨料中所含的活性二氧化硅与孔 隙里含碱(钠、钾、钙的氢氧化物)的溶液反应， 生成易于吸水膨胀的碱-硅凝胶，当结构物暴 露在潮湿环境中，混凝土体内相对湿度超过 85%时，就会出现膨胀，直到引起混凝土开 裂与破坏。
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。
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七 、混凝土的 抗火性
随着温度升高，发生以下三种变化：
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抑制碱—骨料反应的措施
限制碱含量
低碱水泥
限制活性骨料 提高混凝土的密实性或阻止水分渗入 引气剂 引入气泡缓解膨胀压力，减
少有害膨胀
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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。
外部环境因素：
水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等；
材料内部原因：
碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。
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混凝土耐久性的内容
混凝土的劣化抗分渗为性两大类： 第一类，由抗水冻、空性气和其它侵蚀性介质渗透进入 混凝土的速率 所耐决腐定蚀。性
化学的：钢抗筋碳锈蚀化、性碱-骨料反应、硫酸盐、海水和酸 的侵蚀、碳化碱；—骨料反应 物理的：冻耐融、火盐性结晶、火灾等。 第二类，是耐磨耗磨、性冲与磨抗冲刷性
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四、混凝土的酸腐蚀
由于混凝土中硬化水泥浆体呈高碱性，没有 任何硅酸盐水泥混凝土可以耐酸腐蚀。但如 果注意降低渗透性并且养护良好，也能够生 产出在弱酸环境中足够耐久的混凝土。
破坏模式：表面溶蚀为主
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五、碱－骨料反应
什么是碱骨料反应？ 碱骨料反应的破坏形式和机理有哪些？ 如何抑制混凝土中的碱骨料反应
混凝土耐久性
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概念
混凝土耐久性
混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境 外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保 持其原有性能不变的能力。
混凝土建（构）筑物的服役寿命
混凝土建（构）筑物受到其服役环境因素的侵
蚀和破坏，导致其使用性能下降到最低设计值时， 所经历的时间(年)。
的反压复力的作冻用融于循孔 环缝使的危壁害上扩，大导和铁致积路孔累桥缝，梁扩孔的展缝冻和不连断接增多，并 扩展和连通，造成强度下降 害剥落破坏
破坏模式：
表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象
质量损失 强度、弹性模量下降
铁路桥梁的冻害 剥落破坏
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提高混凝土抗冻性的方法
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混凝土耐久性的重要性
保证混凝土建（构）筑物运行的安全 性
延长混凝土建（构）筑物的服役寿命 节约混凝土建（构）筑物维护成本 节约自然资源，减少消耗 改善人类居住的环境条件
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一
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何
以
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二
前
十
的
年
西
寿
直
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门 桥August 21, 2019
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3、如何阻止混凝土的硫酸盐侵蚀
提高混凝土的质量和抗渗性(减水剂) 限制水泥中 C3A 矿物含量＜5％
中低热水泥 抗硫酸盐水泥
掺加火山灰质矿物外加剂
15% 偏高岭土 35% 磨细矿Βιβλιοθήκη 6% 硅灰 20% 低钙粉煤灰
表面涂层保护
海水 有机物环境(垃圾、生活污水) 工业废料 土壤和地下水 水泥熟料
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2、混凝土硫酸盐侵蚀的劣化模式
劣化模式
体积膨胀 开裂 (从构件的边缘和角上开始) 表面剥落、质量损失 强度下降 外观劣化——发白
最易发生的部位
大坝 桥墩 地下基础 水工设施
冻害破坏影响到水泥石和骨料 冻害破坏的外观模式
剥落 龟裂、分层
构筑物的什么位置最易受损?
北方气候 混凝土路面、桥面板、挡土墙
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路 面
受混凝土的冻融破坏原因与模式
盐铁路桥梁的冻 冻 剥害原剥因落：混破凝坏土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀9 % 落 如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂
其化学劣化过P 程= 的10一H个—根1源。
式混中凝：土P的—抗抗渗渗性标是号反；映混凝土耐久性的一个重要指标
H—6个试件，3个试件出现渗水时的水压力(MPa)。
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为什么混凝土会渗水
混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因！ 孔隙通道包括：
1、高孔混拌隙凝合率土物、中泌低可水渗蒸时透发在性水骨蒸料发和后钢留筋2、下下低的方孔孔形隙道成率；的、水高囊渗与透水性膜； 混凝土各种原因引起的体积变形所产生的收缩裂缝； 混凝土在荷载作用下的变形
水泥石抗冻性：
低水灰比 保证混凝土良好的养护 引气剂
骨料的抗冻性
选用抗冻骨料
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三、混凝土硫酸盐侵蚀
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1、混凝土的硫酸盐侵蚀
什么导致混凝土硫酸盐侵蚀： 硫酸根离子与混凝土中水泥水化物之间的化学
反应，形成有害化合物，而导致混凝土组成和结构 的破坏、强度下降、表面剥离等。 硫酸根离子的来源：
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碱骨料反应的破坏形式？
破坏形式
膨胀与开裂 损失强度 粘性碱－硅物质的溢出 或渗出
发生的部位
湿环境 (大坝, 桥墩, 海堤) 暴露环境 (道路, 建筑物外部结构)
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常见的碱—骨料反应破坏形式
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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。
钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁
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混 凝 土 路 面 受 盐 冻 剥 落
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碱—骨料反应引起混凝土的自由硫 酸变形产M生ap网碱C状ra裂c缝king
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碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝
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导致混凝土性能劣化的因素
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。
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August 21, 2钢019筋锈蚀导致混凝土构件破坏的几种形式
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混凝土中钢材锈蚀的防护措施
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：