混凝土耐久性-专题讲座
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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
—
混凝土性能劣化的模式
组成改变 体积膨胀、裂缝
结构酥松
承载力下降 弹性模量降低 质量损失 体积增长
表面开裂
表面剥落 溶蚀 磨损
导致混凝土性能劣化的因素
外部环境因素：
混凝土内部可蒸发水的可逆性和 水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等； 随之引起或产生的有害作用是导致 材料内部原因： 混凝土劣化的重要原因。 碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。
混凝土耐久性的重要性
保证混凝土构筑物运行的安全性
延长混凝土构筑物的服役寿命 节约混凝土构筑物维护成本 节约自然资源，减少消耗 改善人类居住的环境条件
混凝土耐久性危机
美国大量混凝土路面受冻 融循环侵蚀很快发生剥落
时间 第1次 第2次 40年代 70年代
特点 盐冻 离析、泌水
措施 引气剂 低水胶比
引入的气孔作用机理
水压很高，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
掺引气剂前
掺引气剂后可提高抗冻性
混凝土抗冻性试验
方法：用28d龄期、吸水饱和状态下的试件，进行低温 冰冻，水中融化循环试验，经过一定循环后测定试件 的强度或弹性模量和质量。 评价指标：以强度降低不超过25%、质量损失不超过 5%时所能承受的最大冻融循环次数N为抗冻指标—抗 冻标号D或耐久性系数Km： Km = PN / 300 式中：N—混凝土试件冻融循环试验至相对弹性模量下降 到60%以下时的冻融循环次数； P—经N次冻融循环后试件的相对弹性模量。
混凝土耐久性的内容
混凝土的劣化分为两大类： 抗渗性 抗冻性 第一类，由水、空气和其它侵蚀性介质渗透进入 混凝土的速率所决定。 耐腐蚀性 化学的：钢筋锈蚀、碱 -骨料反应、硫酸盐、海水和酸 抗碳化性 的侵蚀、碳化； 碱—骨料反应 物理的：冻融、盐结晶、火灾等。 耐火性 第二类，是磨耗、冲磨与空蚀，涉及一些另外的 耐磨性与抗冲刷性
2CaOSiO2· 1.17H2O + SO42－ 2.83H2O 2CaSO4· 2H2O + SiO2· nH2O + OH －
破坏C-S-H的胶凝结构，因而使水泥石丧失了粘结 性，混凝土强度降低，表面软化
4、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％
二、混凝土抗冻性
Frost Resistance of Concrete
三问？
混凝土抗冻性的含义是什么？
混凝土冻融破坏机理和劣化模式有哪些？ 如何改善混凝土抗冻性？
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。
提高混凝土抗冻性的方法
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
混凝土中孔隙尺寸和水的存在
引入的气孔: 搅拌中引入的孔隙孔径为10mm-1cm; 通常是 空的。 外加剂引入的气孔孔径为0.1-0.2 mm; 一般是干燥的。 毛细孔：由可蒸发水挥发留下的孔径为0.01-5mm; 含水; 水 的冰点为-1C ～-8C ，取决于孔隙水中离子浓度。 凝胶孔： C-S-H凝胶内部的孔，其孔径为 1-10nm; 含有化 学结合水; 由于化学键而抗冻，典型冰点为-78C 不是混凝土中的孔都对冻害有利。
同，但它要以水为载体. 离子(或原子、分子)在浓度梯度作用下运动， 即扩散过程，传输速率由菲克(Fick)定律求得
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：
第3次
80年代
早期热裂缝
综合
美国等国家大量混凝土桥面板、路 面、停车场和港口设施受侵蚀破坏
拆 除 前 的 西 直 门 桥
钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁
一 座 桥 何 以 只 有 二 十 年 寿 命 ？
混 凝 土 路 面 受 盐 冻 剥 落
冰岛一港口
硫 碱 碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝 Map Cracking 酸 骨 盐 料 侵 反 蚀 应 引 引 起 起 的 的 大 错 坝 位 破 坏
硫酸盐
溶液 碳化层， pH7-8 反应区
水泥 水化物
碳硫硅钙石的形成反应机理图
碳硫硅钙石
碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀
最易发生的部位
低温环境下的结构物 潮湿环境下的结构物 地下基础 桥墩
隧道
(4)C-S-H分解型硫酸盐侵蚀
当硫酸盐溶液或含硫酸盐的地下水、污水作用于混 凝土，将导致混凝土表面水泥石中C-S-H凝胶分解 成硅凝胶：
Ca3[Si(OH)6](CO3) (SO4)· 12H2O
3Ca2＋+ SO42－+ CO32－+ C-S-H+12H2O
碳硫硅钙石是一种糊状、松软、毫无胶凝能力的物 质,因而能使水泥石变成糊状、无粘结力的物体，严 重破坏混凝土的结构，降低混凝土的强度。同时也 会伴有膨胀性破坏，但膨胀性破坏不是碳硫硅钙石 导致的典型破坏。
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%。
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
wk.baidu.com
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
冻害造成 D-型裂缝 路
面 混凝土的冻融破坏原因与模式 受 盐 铁路桥梁的冻 原因： 冻 害剥落破坏 剥 混凝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
专题讲座
混凝土耐久性
DURABILITY of CONCRETE
邓德华 教授
二00六年四月
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。
混凝土构筑物的服役寿命
混凝土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 ) 。
三、混凝土硫酸盐侵蚀 Sulfate Attack on Concrete
三问？
混凝土硫酸盐侵蚀的含义是什么？
硫酸盐侵蚀机理和劣化模式有哪些？ 如何改善混凝土抗硫酸盐侵蚀？
离子在混凝土中的扩散 Diffusion of Ion in Concrete
离子的扩散行为虽与水在混凝土中的传输不
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
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
受硫酸盐侵蚀的混凝土或砂浆试件外观劣化
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：
混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道；
1、高孔隙率、低渗透性 2、低孔隙率、高渗透性 拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜； 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
硫酸钠侵蚀:
Na2SO4+CH+2H => CaSO4.2H2O+2NaOH 硫酸镁侵蚀：MgSO4+CH+2H = CaSO4.2H20+Mg(OH)2 3MgSO4+3C-S-H+18H = 3(CaSO4).2H2O +3Mg(OH)2 +2SiO2.H2O
G: 石膏 E: 钙矾石
XRD分析证明：
冻害机理
水结冰产生压力的机理： 水压 渗透压 毛细孔中冰结晶生长压
水 压
① 结冰前，两个孔中的水均处于低压； ② 冷却前锋到达上面的孔，孔压增加，周围混凝土处于高压水 环境中； ③ 冷却前锋继续穿过上面的孔，高压水到达下面的孔，引起流 体进入下面的孔，流体通过毛细孔中间高度约束的通道的流 动产生水压并加速破坏作用。
湿度 温度 龄期
渗 透 性 水 灰 比 的 关 系 ——
临界区
最初几周，硬化水泥浆体的渗透性下降几个量级
高水灰比的水泥石
高渗透性
水灰比是混凝土抗渗性的重要影 低水灰比的水泥石 低渗透性 响因素！为什么？
混凝土的抗渗性与吸水性
硬化水泥浆体或混凝土因毛细作用 (而不是压力梯度)吸收或吸附水份于其 孔隙里的性质，称为吸水性。 试验表明：吸水性大小主要反映混 凝土靠近表层的抗渗性。
(2)石膏型侵蚀机理
化学反应：
硫酸根离子渗入混凝土中的水泥石内；与氢氧化钙CH反应，形成二水石 膏：
CH + Ŝ + H = CŜH2
石膏的形成导致强度降低，接着膨胀、开裂，将水泥石转变 为糊状、无胶结力的物质。 硫酸盐溶液中阳离子(Na+ 、Mg2+ )的不同，可能将C-S-H凝 胶转变为石膏。
的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接 铁路桥梁的冻 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 害剥落破坏 表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象 质量损失 铁路桥梁的冻害 强度、弹性模量下降
破坏模式：
剥落破坏
混凝土冻害机理
① ② ③ ④
水自由流动，作用于玻璃瓶壁的压力较小 水结冰开始，冰膨胀对瓶壁作用一个拉应力 随着结冰进行，瓶壁对冰的约束，产生累计应变能寻求释放 内压很大以至于导致瓶壁破裂让冰膨胀和能量释放
钙矾石体积膨胀产生拉应力 拉应力导致混凝土内部开裂破坏
钙矾石形成
钙矾石形成的膨胀机理
结晶压力机理:
膨胀由钙矾石晶体生长引起的，产生结晶压力作用于水泥 石内部和骨料表面过渡区
肿胀理论 Swelling theory:
膨胀是由孔溶液中钙矾石结晶生长引起的，晶体有很大 的表面，吸附水而肿胀，导致膨胀压力。
上图，未受侵蚀的水 泥石的XRD图谱； 中图，表明石膏型硫 酸盐侵蚀，在水泥石 中形成大量石膏； 下图，表明钙矾石和 石膏混合型硫酸盐侵 蚀
(3)碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀
硫酸根离子SO42－侵入硬化混凝土中，在碳酸盐或 CO32－或CO2的存在下，与C-S-H凝胶反应就形成 碳硫硅钙石 ：
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
混凝土抗渗性的影响因素
混凝土的配合比 工程实践证明：
水灰比
采用适宜的原材料及良好的生产、浇筑与养护操 胶凝材料(水泥＋矿物外加剂)用量 3 作，当水泥用量为 浇注成型工艺 300～350Kg/m 、水灰比0.45～ 0.55 ，制备出 28d抗压强度为35～40MPa的混凝土， 混凝土的搅拌 在大多数环境条件下可以呈现足够低的渗透性和良 混凝土的震捣 好的耐久性能。 养护条件
机理。
一、混凝土的抗渗性 Permeability of Concrete 水的渗透与混凝土的劣化：
定义：混凝土抵抗压力水(油、液体)渗透的能力，称 为抗渗性。 对许多建筑材料来说，水是它们生产过程的重要原料之一， 评价指标：抗渗标号P以28d龄期的混凝土标准试件， 同时也是它们破坏过程的主要介质。 按标准方法进行抗渗试验，以6个试件中4个试件未出现 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 渗水时的最大水压确定，计算式如下： 化过程与水有关；同时作为传输侵蚀性离子的介质，水又是 P = 10H —1 其化学劣化过程的一个根源。 式中：P—抗渗标号； 混凝土的抗渗性是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)。
3、混凝土硫酸盐侵蚀机理
钙矾石型
石膏型 碳硫硅钙石型 C-S-H分解型
(1)钙矾石型侵蚀机理
外部硫酸根离子渗入水泥石中； 与单硫型硫铝酸钙、氢氧化钙、水反应形成钙矾 石：
C4AH18+2CH+3SO42－+12H = C6AŜ3H32 3C3A＋3CH+3SO42－+29H＝ C6AŜ3H32
—
混凝土性能劣化的模式
组成改变 体积膨胀、裂缝
结构酥松
承载力下降 弹性模量降低 质量损失 体积增长
表面开裂
表面剥落 溶蚀 磨损
导致混凝土性能劣化的因素
外部环境因素：
混凝土内部可蒸发水的可逆性和 水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等； 随之引起或产生的有害作用是导致 材料内部原因： 混凝土劣化的重要原因。 碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。
混凝土耐久性的重要性
保证混凝土构筑物运行的安全性
延长混凝土构筑物的服役寿命 节约混凝土构筑物维护成本 节约自然资源，减少消耗 改善人类居住的环境条件
混凝土耐久性危机
美国大量混凝土路面受冻 融循环侵蚀很快发生剥落
时间 第1次 第2次 40年代 70年代
特点 盐冻 离析、泌水
措施 引气剂 低水胶比
引入的气孔作用机理
水压很高，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
掺引气剂前
掺引气剂后可提高抗冻性
混凝土抗冻性试验
方法：用28d龄期、吸水饱和状态下的试件，进行低温 冰冻，水中融化循环试验，经过一定循环后测定试件 的强度或弹性模量和质量。 评价指标：以强度降低不超过25%、质量损失不超过 5%时所能承受的最大冻融循环次数N为抗冻指标—抗 冻标号D或耐久性系数Km： Km = PN / 300 式中：N—混凝土试件冻融循环试验至相对弹性模量下降 到60%以下时的冻融循环次数； P—经N次冻融循环后试件的相对弹性模量。
混凝土耐久性的内容
混凝土的劣化分为两大类： 抗渗性 抗冻性 第一类，由水、空气和其它侵蚀性介质渗透进入 混凝土的速率所决定。 耐腐蚀性 化学的：钢筋锈蚀、碱 -骨料反应、硫酸盐、海水和酸 抗碳化性 的侵蚀、碳化； 碱—骨料反应 物理的：冻融、盐结晶、火灾等。 耐火性 第二类，是磨耗、冲磨与空蚀，涉及一些另外的 耐磨性与抗冲刷性
2CaOSiO2· 1.17H2O + SO42－ 2.83H2O 2CaSO4· 2H2O + SiO2· nH2O + OH －
破坏C-S-H的胶凝结构，因而使水泥石丧失了粘结 性，混凝土强度降低，表面软化
4、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％
二、混凝土抗冻性
Frost Resistance of Concrete
三问？
混凝土抗冻性的含义是什么？
混凝土冻融破坏机理和劣化模式有哪些？ 如何改善混凝土抗冻性？
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。
提高混凝土抗冻性的方法
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
混凝土中孔隙尺寸和水的存在
引入的气孔: 搅拌中引入的孔隙孔径为10mm-1cm; 通常是 空的。 外加剂引入的气孔孔径为0.1-0.2 mm; 一般是干燥的。 毛细孔：由可蒸发水挥发留下的孔径为0.01-5mm; 含水; 水 的冰点为-1C ～-8C ，取决于孔隙水中离子浓度。 凝胶孔： C-S-H凝胶内部的孔，其孔径为 1-10nm; 含有化 学结合水; 由于化学键而抗冻，典型冰点为-78C 不是混凝土中的孔都对冻害有利。
同，但它要以水为载体. 离子(或原子、分子)在浓度梯度作用下运动， 即扩散过程，传输速率由菲克(Fick)定律求得
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：
第3次
80年代
早期热裂缝
综合
美国等国家大量混凝土桥面板、路 面、停车场和港口设施受侵蚀破坏
拆 除 前 的 西 直 门 桥
钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁
一 座 桥 何 以 只 有 二 十 年 寿 命 ？
混 凝 土 路 面 受 盐 冻 剥 落
冰岛一港口
硫 碱 碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝 Map Cracking 酸 骨 盐 料 侵 反 蚀 应 引 引 起 起 的 的 大 错 坝 位 破 坏
硫酸盐
溶液 碳化层， pH7-8 反应区
水泥 水化物
碳硫硅钙石的形成反应机理图
碳硫硅钙石
碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀
最易发生的部位
低温环境下的结构物 潮湿环境下的结构物 地下基础 桥墩
隧道
(4)C-S-H分解型硫酸盐侵蚀
当硫酸盐溶液或含硫酸盐的地下水、污水作用于混 凝土，将导致混凝土表面水泥石中C-S-H凝胶分解 成硅凝胶：
Ca3[Si(OH)6](CO3) (SO4)· 12H2O
3Ca2＋+ SO42－+ CO32－+ C-S-H+12H2O
碳硫硅钙石是一种糊状、松软、毫无胶凝能力的物 质,因而能使水泥石变成糊状、无粘结力的物体，严 重破坏混凝土的结构，降低混凝土的强度。同时也 会伴有膨胀性破坏，但膨胀性破坏不是碳硫硅钙石 导致的典型破坏。
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%。
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
wk.baidu.com
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
冻害造成 D-型裂缝 路
面 混凝土的冻融破坏原因与模式 受 盐 铁路桥梁的冻 原因： 冻 害剥落破坏 剥 混凝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
专题讲座
混凝土耐久性
DURABILITY of CONCRETE
邓德华 教授
二00六年四月
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。
混凝土构筑物的服役寿命
混凝土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 ) 。
三、混凝土硫酸盐侵蚀 Sulfate Attack on Concrete
三问？
混凝土硫酸盐侵蚀的含义是什么？
硫酸盐侵蚀机理和劣化模式有哪些？ 如何改善混凝土抗硫酸盐侵蚀？
离子在混凝土中的扩散 Diffusion of Ion in Concrete
离子的扩散行为虽与水在混凝土中的传输不
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
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
受硫酸盐侵蚀的混凝土或砂浆试件外观劣化
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：
混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道；
1、高孔隙率、低渗透性 2、低孔隙率、高渗透性 拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜； 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
硫酸钠侵蚀:
Na2SO4+CH+2H => CaSO4.2H2O+2NaOH 硫酸镁侵蚀：MgSO4+CH+2H = CaSO4.2H20+Mg(OH)2 3MgSO4+3C-S-H+18H = 3(CaSO4).2H2O +3Mg(OH)2 +2SiO2.H2O
G: 石膏 E: 钙矾石
XRD分析证明：
冻害机理
水结冰产生压力的机理： 水压 渗透压 毛细孔中冰结晶生长压
水 压
① 结冰前，两个孔中的水均处于低压； ② 冷却前锋到达上面的孔，孔压增加，周围混凝土处于高压水 环境中； ③ 冷却前锋继续穿过上面的孔，高压水到达下面的孔，引起流 体进入下面的孔，流体通过毛细孔中间高度约束的通道的流 动产生水压并加速破坏作用。
湿度 温度 龄期
渗 透 性 水 灰 比 的 关 系 ——
临界区
最初几周，硬化水泥浆体的渗透性下降几个量级
高水灰比的水泥石
高渗透性
水灰比是混凝土抗渗性的重要影 低水灰比的水泥石 低渗透性 响因素！为什么？
混凝土的抗渗性与吸水性
硬化水泥浆体或混凝土因毛细作用 (而不是压力梯度)吸收或吸附水份于其 孔隙里的性质，称为吸水性。 试验表明：吸水性大小主要反映混 凝土靠近表层的抗渗性。
(2)石膏型侵蚀机理
化学反应：
硫酸根离子渗入混凝土中的水泥石内；与氢氧化钙CH反应，形成二水石 膏：
CH + Ŝ + H = CŜH2
石膏的形成导致强度降低，接着膨胀、开裂，将水泥石转变 为糊状、无胶结力的物质。 硫酸盐溶液中阳离子(Na+ 、Mg2+ )的不同，可能将C-S-H凝 胶转变为石膏。
的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接 铁路桥梁的冻 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 害剥落破坏 表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象 质量损失 铁路桥梁的冻害 强度、弹性模量下降
破坏模式：
剥落破坏
混凝土冻害机理
① ② ③ ④
水自由流动，作用于玻璃瓶壁的压力较小 水结冰开始，冰膨胀对瓶壁作用一个拉应力 随着结冰进行，瓶壁对冰的约束，产生累计应变能寻求释放 内压很大以至于导致瓶壁破裂让冰膨胀和能量释放
钙矾石体积膨胀产生拉应力 拉应力导致混凝土内部开裂破坏
钙矾石形成
钙矾石形成的膨胀机理
结晶压力机理:
膨胀由钙矾石晶体生长引起的，产生结晶压力作用于水泥 石内部和骨料表面过渡区
肿胀理论 Swelling theory:
膨胀是由孔溶液中钙矾石结晶生长引起的，晶体有很大 的表面，吸附水而肿胀，导致膨胀压力。
上图，未受侵蚀的水 泥石的XRD图谱； 中图，表明石膏型硫 酸盐侵蚀，在水泥石 中形成大量石膏； 下图，表明钙矾石和 石膏混合型硫酸盐侵 蚀
(3)碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀
硫酸根离子SO42－侵入硬化混凝土中，在碳酸盐或 CO32－或CO2的存在下，与C-S-H凝胶反应就形成 碳硫硅钙石 ：
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
混凝土抗渗性的影响因素
混凝土的配合比 工程实践证明：
水灰比
采用适宜的原材料及良好的生产、浇筑与养护操 胶凝材料(水泥＋矿物外加剂)用量 3 作，当水泥用量为 浇注成型工艺 300～350Kg/m 、水灰比0.45～ 0.55 ，制备出 28d抗压强度为35～40MPa的混凝土， 混凝土的搅拌 在大多数环境条件下可以呈现足够低的渗透性和良 混凝土的震捣 好的耐久性能。 养护条件
机理。
一、混凝土的抗渗性 Permeability of Concrete 水的渗透与混凝土的劣化：
定义：混凝土抵抗压力水(油、液体)渗透的能力，称 为抗渗性。 对许多建筑材料来说，水是它们生产过程的重要原料之一， 评价指标：抗渗标号P以28d龄期的混凝土标准试件， 同时也是它们破坏过程的主要介质。 按标准方法进行抗渗试验，以6个试件中4个试件未出现 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 渗水时的最大水压确定，计算式如下： 化过程与水有关；同时作为传输侵蚀性离子的介质，水又是 P = 10H —1 其化学劣化过程的一个根源。 式中：P—抗渗标号； 混凝土的抗渗性是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)。
3、混凝土硫酸盐侵蚀机理
钙矾石型
石膏型 碳硫硅钙石型 C-S-H分解型
(1)钙矾石型侵蚀机理
外部硫酸根离子渗入水泥石中； 与单硫型硫铝酸钙、氢氧化钙、水反应形成钙矾 石：
C4AH18+2CH+3SO42－+12H = C6AŜ3H32 3C3A＋3CH+3SO42－+29H＝ C6AŜ3H32