混凝土耐久性ppt课件
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11第十一讲 混凝土的强度及耐久性
混凝土强度与耐久性☐强度的定义☐普通混凝土的强度等级☐其它类型的强度棱柱体抗拉劈裂抗弯☐强度影响因素☐提高强度的方法途径☐混凝土耐久性☐抗渗性☐抗冻性☐提高耐久性的措施1.砼的f C 及等级砼的抗压强度是指在外力作用下，混凝土抵抗破坏的能力。
我国采用立方体抗压强度（cube ）和棱柱体抗压强度两种。
有的国家（美国、日本）则采用圆柱体抗压强度。
（the strength of concrete ）砼的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪、握裹、疲劳强度等，其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。
在砼结构中，大都采用砼的抗压强度作为设计依据，在施工控制中也都采用f 压评定砼质量，下面主要讨论f C 简要说明f t（一）砼的f C 与f t砼的强度图4.1规定：以边长为150mm 的立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95% 以上的潮湿环境或水中的标准条件下，经28天养护，采用标准试验方法测得的极限抗压强度(maximum compressive strength —标准强度the standard compressive strength ）来确定砼的等级（大体积混凝土或水工混凝土上为了节约水泥，也有以90天或60天为标准的）。
（1）立方体(cube) compressive strength 砼的立方体f C 是划分抗压等级的主要依据。
[note]立方体f C 是在标准情况下测定的，是砼质量具有对比性。
立方体f C混凝土强度保证率P%混凝土强度保证率P% 是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。
图4.2 混凝土强度保证率P%示意图P （t ）＝95%t0f cu,k ψ(l)f cu,k 是结构设计强度取值的依据，f cu,k 被用于质量控制，f cu,k 被用于工程验收，例如：非统计法验收混凝土:平均值≥1.15 f cu,k ,最小值f cu,min ≥0.95 f cu,k说明：混凝土立方体抗压强度标准值－f cu,k普通混凝土强度等级Grades C60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretef cu,k 根据混凝土立方体抗压强度标准值f cu ，k （P%≥95％）砼可划分为下列十二个常用等级（MPa ）：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60.Back等级[note]:A. 强度等级量值与过去的标号对应关系如下：1 kgf/cm2≈0.1MPaC7.5≈75＃、C10≈100……C60≈600＃K= B.边长为150mm 的试块为标准试块，但在实际中，由于使用的骨料的D M 不同，还有100mm 及200mm 的非标准试块。
混凝土结构的耐久性设计
四、混凝土结构耐用久性设计
当结构和结构构件受到多种、复杂环境类别共 同作用时，应分别满足每种环境类别单 独作用下的 耐久性要求。
不同类型环境下的结构构件，混凝土耐久性评 价指标的选取宜参考表 4.5.4。氯离子 含量、碱含 量、抗渗等级、含气量、气泡间隔系数、抗冻耐久 性指数、抗碱-骨料反应能力、耐磨蚀性能的要求应 符合《公路工程混凝土结构耐久性设计细则》（在 编）相关规定。裂缝宽度、保护层厚度应满足 规范 要求。
《结构设计原理》课件
013、混凝土结构的耐久性设计
一、混凝土结构的耐久性
混凝土结构的耐久性是指结构对气候变化、化学 侵蚀、物理作用或任何其它破坏过程的抵抗能力。
混凝土结构耐久性问题的表现： ◎混凝土的损伤：裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等。 ◎钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀。 ◎钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱。
二、影响混凝土结构耐久性的因素 1、影响混凝土耐久性的因素 ☆ 混凝土的碳化 ☆ 化学侵蚀 ☆ 碱集料反应 ☆ 冻融破坏 ☆ 温度变化的影响 2、钢筋的腐蚀及其对结构耐久性的影响
三、混凝土结构耐用久性设计原则 混凝土桥梁结构的耐久性取决于混凝土材料自身特
性和结构的使用环境，与结构设计、施工及养护管理密 切相关。
四、混凝土结构耐用久性设计 不同环境类别下，钢筋混凝土及预应力混凝土构件
的混凝土强度等级不应低于表4.5.5 的要求。 注：承台、桩基础不受此规定限制。
结构混凝土耐久性的基本要求
环
境 类
环境条件
型
Ⅰ 温暖或寒冷地区的大 气环境；与无侵蚀的水或 土接触的环境
最大 水泥
比
0.55
最小水 泥用量
275
➢提出对混凝土材料选控要求（适宜的原材料、合理的 配合比、适当的耐久性指标）， 以确保混凝土的耐久 性；
混凝土耐久性
表 4－8 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量（JGJ55—2000）
环境条件
结构物类别
最大水灰比
素混凝 钢筋
土
混凝土
预应力 混凝土
1.干燥环境
正常的居住或办公 用房屋内部件
不作规 定
0.65
0.60
最小水泥用量（㎏）
素混凝 钢筋
土
混凝土
预应力 混凝土
200
260
300
·高湿度的室内部件
无冻害
·室外部件 ·在非侵蚀性土和（或）水
建筑材料
第七章 混凝土 CONCRETE
第八节 混凝土的耐久性
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。
0.70
0.60
0.60
225
280
300
2.
中的部件
潮湿
环境
·经受冻害的室外部件
·在非侵蚀性土和（或）水
有冻害 中且经受冻害的部件
0.55
0.55
0.55
250
280
300
·高湿度且经受冻害中的室
内部件
３．有冻害和除冰 ·经受冻害和除冰剂作用的 剂的潮湿环境 室内和室外部件
0.50
0.50
0.50
混凝土配制强度可按下式计算（JGJ552000）：
fcu，0 fcu，k 1.645
式中 fcu,0——混凝土配制强度（MPa）； fcu,k——设计的混凝土强度标准值
混凝土结构耐久性
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。
《混凝土结构的耐久》课件
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
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
混凝土耐久性
干燥收缩也可能 产生类似的裂缝
水分进入，使裂缝边缘清晰
桥塔支柱 上的纵向 裂缝
梁上的纵向裂缝
§3.4 混凝土的体积稳定性
3.4.1 变形的类型
1. 荷载作用下
2. 非荷载作用下 3. 应力作用下
产生弹性与非弹性变形
产生收缩与膨胀变形 产生徐变
混凝土的收缩、膨胀与徐变变形
3.5.1 水与混凝土的劣化
对许多建筑材料来说，水是它们生 产过程的重要原料之一，同时也是它们 破坏过程的主要介质。水也是多数结构 混凝土出现耐久性问题的核心。不仅物 理劣化过程与水有关；同时作为传输侵 蚀性离子的介质，水又是其化学劣化过 程的一个根源。
1. 混凝土的渗透性
Permeability of Concrete
夹带泥砂的水流
大 坝
大 坝 溢 流 面 示 意 图
消能坎
320国道湖南段，1992~93年建成
拆 除 前 的 西 直 门 桥
一 座 桥 何 以 只 有 二 十 年 寿 命 ？
美国波士顿大学已建90年的车库
翻修后的该大学制造工程研究中心
翻修前后的外墙
连接夹
点焊 连接
钢混 墙体 导电棒
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。
混凝土受环境作用产生劣化的“整体性”模型
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 由于微裂缝和孔隙 连通起来，不透水性逐 渐丧失 A：以下原因使孔隙内静水 压增大、混凝土膨胀： 钢筋锈蚀、碱-骨料反应、 水结冰、硫酸盐侵蚀; B：混凝土强度与刚度降低 开裂、剥落与整体性丧失 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）
混凝土结构的耐久性课件
混凝土中的碱与骨料中的活性 硅发生反应，导致混凝土膨胀
和开裂。
腐蚀防护的方法和措施
使用耐腐蚀材料
例如耐腐蚀水泥、耐腐蚀骨料 等。
表面涂层
在混凝土表面涂覆一层防腐蚀 涂层，如环氧树脂、聚氨酯等 。
阴极保护
通过外加电流或牺牲阳极等方 法，使混凝土成为阴极，从而 防止腐蚀。
结构加固
对于已经受到腐蚀的混凝土结 构，可以采用碳纤维加固、钢
通过加强混凝土的养护，保持适宜的 湿度和温度，防止干缩和温度裂缝的 产生。
增加钢筋
通过增加钢筋的数量和直径，提高混 凝土的抗拉强度和韧性，防止荷载裂 缝的产生。
防止化学腐蚀
通过采取防腐措施，如涂刷防腐涂料 、添加防腐剂等，防止化学腐蚀裂缝 的产生。
裂缝控制案例分析
上海长江大桥
上海长江大桥是世界上跨度最大的斜拉桥，其主梁采用了高 性能混凝土，通过优化配合比和加强养护等措施，成功地控 制了裂缝的产生，保证了桥梁的耐久性。
苏通大桥
苏通大桥是世界上最大的悬索桥，其主塔采用了超高强度混 凝土，通过增加钢筋和加强养护等措施，成功地控制了裂缝 的产生，保证了桥梁的耐久性。
05
混凝土结构的冻融与防护
冻融的机理和影响因素
冻融机理
冻融是指混凝土在反复交替的冻融循环作用下，因体积变化而产生的破坏现象。主要原因是混凝土内部的水分在 低温下结冰，体积膨胀，导致混凝土结构产生微裂缝，反复冻融会加剧微裂缝的扩展和连接，最终导致混凝土结 构的破坏。
影响因素
冻融的影响因素主要包括环境温度变化、冻融循环次数、混凝土的含水率、混凝土的强度等级和配合比等。其中 ，环境温度变化是冻融破坏的主要驱动力，冻融循环次数会影响混凝土结构的耐久性，混凝土的含水率和配合比 则会影响混凝土的抗冻性。
和开裂。
腐蚀防护的方法和措施
使用耐腐蚀材料
例如耐腐蚀水泥、耐腐蚀骨料 等。
表面涂层
在混凝土表面涂覆一层防腐蚀 涂层，如环氧树脂、聚氨酯等 。
阴极保护
通过外加电流或牺牲阳极等方 法，使混凝土成为阴极，从而 防止腐蚀。
结构加固
对于已经受到腐蚀的混凝土结 构，可以采用碳纤维加固、钢
通过加强混凝土的养护，保持适宜的 湿度和温度，防止干缩和温度裂缝的 产生。
增加钢筋
通过增加钢筋的数量和直径，提高混 凝土的抗拉强度和韧性，防止荷载裂 缝的产生。
防止化学腐蚀
通过采取防腐措施，如涂刷防腐涂料 、添加防腐剂等，防止化学腐蚀裂缝 的产生。
裂缝控制案例分析
上海长江大桥
上海长江大桥是世界上跨度最大的斜拉桥，其主梁采用了高 性能混凝土，通过优化配合比和加强养护等措施，成功地控 制了裂缝的产生，保证了桥梁的耐久性。
苏通大桥
苏通大桥是世界上最大的悬索桥，其主塔采用了超高强度混 凝土，通过增加钢筋和加强养护等措施，成功地控制了裂缝 的产生，保证了桥梁的耐久性。
05
混凝土结构的冻融与防护
冻融的机理和影响因素
冻融机理
冻融是指混凝土在反复交替的冻融循环作用下，因体积变化而产生的破坏现象。主要原因是混凝土内部的水分在 低温下结冰，体积膨胀，导致混凝土结构产生微裂缝，反复冻融会加剧微裂缝的扩展和连接，最终导致混凝土结 构的破坏。
影响因素
冻融的影响因素主要包括环境温度变化、冻融循环次数、混凝土的含水率、混凝土的强度等级和配合比等。其中 ，环境温度变化是冻融破坏的主要驱动力，冻融循环次数会影响混凝土结构的耐久性，混凝土的含水率和配合比 则会影响混凝土的抗冻性。
混凝土的耐久性
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对于一些强度比较高的混凝土，这种方法不利 于我们进行对比试验。这种情况下，就不利于我们 做对比试验。通常采用相对渗透系数法。
0.8MPa加压24h，然后沿轴向劈开，看水渗透 的高度。沿水印的上边缘画一条线，均匀的取10个 点，读取的数据取平均值做为渗透高度Dm。
相对渗透系数:
Sk mDm2 2TH
Page: 20
五、碳化
CO2 Ca(OH )2 H2OCaCO3 H 2O
碳化前：水泥凝胶中的Ca(OH)2含量约为25％，PH＝12～13，碱性。 碳化后：Ca(OH)2浓度下降，PH＝8.5～10，接近中性。
不利影响：碱性条件下，钢筋表面生成钝化膜 碳化改变了混凝土内部的碱性环境，削弱了混
Page: 19
3、碱－骨料反应发生的条件 ：
（1）水泥中含碱量大于0.6％，按(Na2O+0.658K2O)计； （2）骨料中有活性物质（活性二氧化硅、蛋白石、燧石 等）； （3）环境中有水存在。
针对碱－骨料反应发生的条件，可以采取相应的措 施来进行防治。
此外还可以在混凝土中掺入活性掺合料（粉煤灰） 或引气剂。 实际应用中主要从控制原材料品质方面来 防止碱骨料反应的发生。
在北方大部分地区，冬季温度比较低，对于混 凝土的抗冻性要求比较高。
Page: 3
2、混凝土的抗冻试验（快冻法）
试件尺寸为100mm×100mm×400mm，成型养护24d， 浸水4d。冻融箱中心温度从-17±2℃至8±2℃ ，每循环25 次进行一次测试。测试内容主要有两个：
质量损失达到初始质量的5％ 动弹性模量损失达到初始值的40％
大冲刷深度达数米，不得不进行大修。
Page: 13
（2）道路路面混凝土。 车辆荷载的反复作用（冲击、摩擦）
《土木工程材料》课件——混凝土的耐久性
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
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
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28
• 混凝土中钢材的钝化膜会由于下列原因被破坏：
1.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；
2.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 29
混凝土中钢材锈蚀的防护措施：
• 优先选用耐腐蚀的水泥 • 减小水灰比，掺加优质掺合料 • 配制混凝土时掺加钢筋阻锈剂 • 增加保护层厚度 • 喷刷防腐涂料等
2.引起混凝土收缩，产生微裂纹，降低混 凝土抗拉、抗折强度及耐久性；
3.使混凝土碱度降低，降低混凝土对钢筋 的保护作用，会使钢筋易于锈蚀。
21
减轻或延缓混凝土碳化的措施：
• 适当增大钢筋的保护层厚度，延迟碳化层 抵达钢筋的时间
• 选用抗碳化性能较好的普通硅酸盐水泥 • 配制的混凝土中有足够的水泥用量、较低
16
掺入引气剂后的抗冻性对比
17
掺引气 剂前
掺引气剂后可
提高抗冻性
18
• 有害气体（CO2、SO2、HCl）的侵入使混 凝土碳化或者腐蚀
19
3.碳化
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。
20
碳化对混凝土的影响(利弊)
1.提高致密度，对抗压有利（碳化反应由 表及里向混凝土内部缓慢扩散，表层碳 化生成碳酸钙沉淀，可填充水泥石的孔 隙）；
• 分为以下两类： 1.溶蚀型腐蚀（水解） 2.结晶膨胀型腐蚀（生成石膏，再水化物铝
硫酸盐反应生成钙矾石，体积膨胀）
24
钙矾石的形成
25
如何防止或减轻混凝土的化学腐 蚀呢？
• 选用抗腐蚀性能较强的水泥品种 • 配制混凝土时采用较低的水灰比，添
加活性掺合料 • 适当增大受力钢筋的保护层的厚度 • 表面涂料或侵渍处理等
26
碳化和化学腐蚀进一步的过程是什么呢？ 透过混凝土的保护层，该是钢筋了吧！
27
5.钢筋的锈蚀
• 一般混凝土内的强碱性使得钢筋表面 形成钝化膜，使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
3.如果周围介质中含有的酸碱盐侵蚀混凝土， 则混凝土会发生化学腐蚀
4.主要以氯离子和碳化作用影响而产生的钢 筋锈蚀
5.混凝土自身的碱-骨料反应
7
耐久性
抗渗性
抗冻性
抗腐蚀性
抗碳化性能 碱-骨料反应
8
2.冻融
冻裂 9
10
11
为什么会发生冻融破坏呢？
• 原因：
– 混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积 大约要膨胀9 %
• 一般发生在混凝土凝固数年之后
34
碱-骨料反应分类
• 碱硅反应 • 碱硅酸盐反应 • 碱碳酸盐反应 • 发生碱骨料反应的必要条件：混凝土
中含碱、骨料有活性和孔隙中含水， 且均达到一定量指标
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混凝土碱-骨料反应的可能性和严重性可以用 单位体积内的含碱量（kg/m3）来表示：
36
如何防止和减轻碱-骨料反应
30
最后一种情况啦!
31
—
碱 碱—骨料反应引起混凝土
的自由变形产生网状裂缝
骨 料 反 应 引 起 的 错 位
碱—骨料反应引起混凝土 的自由变形产生网状裂32缝
碱骨料反应破坏实例：
碱骨料反应破坏的 铁路轨枕
碱骨料反应破坏的桥墩
碱骨料反应破坏的防
护板，并导致钢筋锈
蚀破坏
33
6.碱-骨料反应
• 混凝土骨料中的某些活性矿物与混凝土孔 隙中的碱性溶液之间发生化学反应，体积 膨胀，在内部产生膨胀应力，导致混凝土 开裂和强度下降，称为碱-骨料反应。
• 采用低碱水泥 • 掺加非碱性的粉煤灰、硅粉或矿渣 • 选择适当的骨料 • 保证施工质量 • 表面涂抹防水材料
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的水灰比 • 掺加优质粉煤灰或硅粉等，以减小孔隙率 • 表面用涂料或砂浆覆盖，隔绝空气中的CO2
22
碳化之后你知道会发生什么吗？那 就是继续的化学腐蚀，其实碳化也是化 学腐蚀的一种
23
4.化学腐蚀
• 与混凝土相接触的周围介质中含有不同浓 度的酸、盐、和碱类侵蚀性物质时，渗透 进入混凝土内部与相关成分发生物理作用 或化学反应，使得混凝土遭到腐蚀，逐渐 剥落，直至失效。
20.2 若干耐久性问题
请 看 图 片
1
2
钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁
3
4
钢筋混凝土结构耐久性
5
1.渗透
当混凝土与周围介质存在 压力差时，高压一方的液体或 者 气体将向低压方迁移，这种 现象称为渗透。
高压
低压
6
总述：
1.如果混凝土渗入水同时在寒冷条件下冰冻， 很容易造成冻融破坏
2.如果有害气体侵入混凝土会使混凝土碳化 或腐蚀
• 同时达到重量损失5%和强度损失25%的最 大冻融循环次数，即为混凝土的抗冻标号， 如：D25，……，D300。
14
如何防止冻融破坏呢？
• 提高混凝土抗冻性能的方法 • 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
压很高，可使毛细孔间的水泥石破坏； • 引入的气孔可以释放水压，避免高压水的产生； • 大量的空气泡减小了水释放的平均距离； • 引起的气孔有利于混凝土抗冻害性能的改善
– 如果体内没有足够的空间容纳，就会产 生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁 上，导致孔缝扩展和连接
– 反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔 缝不断增多，并扩展和连通，造成强度 下降
12
• 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
13
抗冻指标
• 抗冻性的定量指标的测定：标准试验方法， 用28天龄期的标准试件进行慢冻法，在每 次冻融循环后测定其重量和抗压强度
• 混凝土中钢材的钝化膜会由于下列原因被破坏：
1.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；
2.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 29
混凝土中钢材锈蚀的防护措施：
• 优先选用耐腐蚀的水泥 • 减小水灰比，掺加优质掺合料 • 配制混凝土时掺加钢筋阻锈剂 • 增加保护层厚度 • 喷刷防腐涂料等
2.引起混凝土收缩，产生微裂纹，降低混 凝土抗拉、抗折强度及耐久性；
3.使混凝土碱度降低，降低混凝土对钢筋 的保护作用，会使钢筋易于锈蚀。
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减轻或延缓混凝土碳化的措施：
• 适当增大钢筋的保护层厚度，延迟碳化层 抵达钢筋的时间
• 选用抗碳化性能较好的普通硅酸盐水泥 • 配制的混凝土中有足够的水泥用量、较低
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掺入引气剂后的抗冻性对比
17
掺引气 剂前
掺引气剂后可
提高抗冻性
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• 有害气体（CO2、SO2、HCl）的侵入使混 凝土碳化或者腐蚀
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3.碳化
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。
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碳化对混凝土的影响(利弊)
1.提高致密度，对抗压有利（碳化反应由 表及里向混凝土内部缓慢扩散，表层碳 化生成碳酸钙沉淀，可填充水泥石的孔 隙）；
• 分为以下两类： 1.溶蚀型腐蚀（水解） 2.结晶膨胀型腐蚀（生成石膏，再水化物铝
硫酸盐反应生成钙矾石，体积膨胀）
24
钙矾石的形成
25
如何防止或减轻混凝土的化学腐 蚀呢？
• 选用抗腐蚀性能较强的水泥品种 • 配制混凝土时采用较低的水灰比，添
加活性掺合料 • 适当增大受力钢筋的保护层的厚度 • 表面涂料或侵渍处理等
26
碳化和化学腐蚀进一步的过程是什么呢？ 透过混凝土的保护层，该是钢筋了吧！
27
5.钢筋的锈蚀
• 一般混凝土内的强碱性使得钢筋表面 形成钝化膜，使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
3.如果周围介质中含有的酸碱盐侵蚀混凝土， 则混凝土会发生化学腐蚀
4.主要以氯离子和碳化作用影响而产生的钢 筋锈蚀
5.混凝土自身的碱-骨料反应
7
耐久性
抗渗性
抗冻性
抗腐蚀性
抗碳化性能 碱-骨料反应
8
2.冻融
冻裂 9
10
11
为什么会发生冻融破坏呢？
• 原因：
– 混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积 大约要膨胀9 %
• 一般发生在混凝土凝固数年之后
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碱-骨料反应分类
• 碱硅反应 • 碱硅酸盐反应 • 碱碳酸盐反应 • 发生碱骨料反应的必要条件：混凝土
中含碱、骨料有活性和孔隙中含水， 且均达到一定量指标
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混凝土碱-骨料反应的可能性和严重性可以用 单位体积内的含碱量（kg/m3）来表示：
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如何防止和减轻碱-骨料反应
30
最后一种情况啦!
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碱 碱—骨料反应引起混凝土
的自由变形产生网状裂缝
骨 料 反 应 引 起 的 错 位
碱—骨料反应引起混凝土 的自由变形产生网状裂32缝
碱骨料反应破坏实例：
碱骨料反应破坏的 铁路轨枕
碱骨料反应破坏的桥墩
碱骨料反应破坏的防
护板，并导致钢筋锈
蚀破坏
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6.碱-骨料反应
• 混凝土骨料中的某些活性矿物与混凝土孔 隙中的碱性溶液之间发生化学反应，体积 膨胀，在内部产生膨胀应力，导致混凝土 开裂和强度下降，称为碱-骨料反应。
• 采用低碱水泥 • 掺加非碱性的粉煤灰、硅粉或矿渣 • 选择适当的骨料 • 保证施工质量 • 表面涂抹防水材料
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的水灰比 • 掺加优质粉煤灰或硅粉等，以减小孔隙率 • 表面用涂料或砂浆覆盖，隔绝空气中的CO2
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碳化之后你知道会发生什么吗？那 就是继续的化学腐蚀，其实碳化也是化 学腐蚀的一种
23
4.化学腐蚀
• 与混凝土相接触的周围介质中含有不同浓 度的酸、盐、和碱类侵蚀性物质时，渗透 进入混凝土内部与相关成分发生物理作用 或化学反应，使得混凝土遭到腐蚀，逐渐 剥落，直至失效。
20.2 若干耐久性问题
请 看 图 片
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2
钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁
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钢筋混凝土结构耐久性
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1.渗透
当混凝土与周围介质存在 压力差时，高压一方的液体或 者 气体将向低压方迁移，这种 现象称为渗透。
高压
低压
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总述：
1.如果混凝土渗入水同时在寒冷条件下冰冻， 很容易造成冻融破坏
2.如果有害气体侵入混凝土会使混凝土碳化 或腐蚀
• 同时达到重量损失5%和强度损失25%的最 大冻融循环次数，即为混凝土的抗冻标号， 如：D25，……，D300。
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如何防止冻融破坏呢？
• 提高混凝土抗冻性能的方法 • 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
压很高，可使毛细孔间的水泥石破坏； • 引入的气孔可以释放水压，避免高压水的产生； • 大量的空气泡减小了水释放的平均距离； • 引起的气孔有利于混凝土抗冻害性能的改善
– 如果体内没有足够的空间容纳，就会产 生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁 上，导致孔缝扩展和连接
– 反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔 缝不断增多，并扩展和连通，造成强度 下降
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• 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
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抗冻指标
• 抗冻性的定量指标的测定：标准试验方法， 用28天龄期的标准试件进行慢冻法，在每 次冻融循环后测定其重量和抗压强度