砼耐久性和高性能砼介绍PPT课件
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2. 孔的含水量和水泥石含水率
孔中空气含水量与环境湿度成正比,由于毛细 凝结而充满水的孔径大小与空气湿度有关,湿度越大 凝结充水孔径越大.
水泥石中凝胶孔占很大比例, 其孔径很小,即使 在湿度较低时也充水, 因此水泥石具有较高含水率.
空气湿度增加, 使较大孔也充水, 因而减少了气 体扩散的有效孔隙, 混凝土透气性降低, 氧和二氧化 碳的扩散减小, 直至混凝土水饱和时扩散停止.
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(二) 砼侵蚀劣化的类型
❖ 冻融循环破坏 ❖ 环境水的化学腐蚀 ❖ 砼内钢筋锈蚀(碳化或氯盐引起) ❖ 碱-骨料反应破坏 ❖ 物理磨损破坏(磨蚀)
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(三) 环境的影响
❖ 对砼结构耐久性影响 起决定性作用的是 结构砼周围(以厘米距离计)的微观气侯和 与砼接触的环境水或环境土的状况.
❖ 足够的水份, 水中有害物质和温度是环境 特征的三个主要因素.
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(六) 水气迁移
1. 潮湿环境下的水气迁移
气、 水和含在气水中物质的迁移是扩散过程, 动力为 浓度差.
二氧化碳气扩散进孔,与孔壁的氢氧化钙反应生成碳酸 钙, 二氧化碳浓度降低.
环境湿度增加或混凝土干燥时, 水或汽的扩散过程不断 进行.
水中氯化物的扩散在孔壁水膜或充水孔中进行, 扩散速 率随混凝土含水率减少而显著减慢.
砼早期受冻和反复冻融破坏是由于环境温度处 于负温使砼中水结冰对砼破坏的结果。
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4. 综合影响
❖ 砼表面的含水量和温度, 环境的空气湿度和温度, 风 速都会综合影响砼的水份蒸发速度. 在砼湿养护和 砼盐类结晶破坏情况下, 都要考虑.
❖ 砼表面水分蒸发量计算例: 砼湿养护时砼表面相对湿度为100%,温度27C度,空 气相对湿度70%, 25C度, 水汽分压差为10.5mmHg, 当风速2M/sec时水蒸发速率3.8Kg/M2/H. 温差越大， 湿度差越大，或风速越大，砼表面水份蒸发量就越 大。
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3. 温度的影响
温度影响砼的硬化速度，温度增加10~15C度 强度增加速度快一倍。同样，砼的化学腐蚀、钢筋 锈蚀、碱-骨料反应的破坏速度也与温度的提高成类
似的正比关系.
砼热天和冷天施工,砼的强度发展和施工技术措 施(材料选择,配合比,温控和防冻,养护等)是不同的.
砼的内外温差过大和降温过快是砼开裂的重要 原因。
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1. 有害物质及其浓度
❖ 二氧化碳-----钢筋保护层碳化 ❖ 氯化物-----促进钢筋锈蚀 ❖ 氧------钢筋锈蚀的条件之一 ❖ 酸类------砼酸性腐蚀 ❖ 硫酸盐-----砼结晶型腐蚀 ❖ 碱(钾,钠)-----砼碱-骨料反应破坏 ❖ 镁盐-----砼化学腐蚀
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2源自文库 水和湿度的影响
孔的表面能和比表面能--- 孔壁和固体自由表面一样, 由于没有与相邻分子结合而剩余能量, 这种能量就是孔的 表面能. 孔的表面能与孔内体积之比为比表面能.
毛细凝结---毛细孔的表面能使孔中水蒸汽分子吸附 于孔壁, 湿度越大水膜越厚; 孔径越小比表面能越大, 吸附 水与孔体积之比越多, 直到孔径小到一定值, 孔中完全被 水充满, 这个过程就是毛细凝结.温 度降低,孔中相对湿度 增加,直至相对湿度100%水凝结.越小的孔,水凝结越容易.
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影响砼性能的三要素
❖ 粗细骨料---骨料强度和表面状态,级配及在砼 中所占比例.
❖ 骨料界面层---富集氢氧化钙和钙矾石结晶,界 面层的密实性和厚度很重要.
❖ 水泥石---水化硅酸钙凝胶,氢氧化钙和钙矾石 晶体,未水化颗粒,其它小颗粒,毛细孔和各种 孔隙.
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(五) 孔中的水气
1. 孔表面能和毛细凝结
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(四) 砼的孔结构
❖ 砼水泥石孔结构与水气迁移密切相关的两个参数是 连通孔隙率和孔径分布.
❖ 连通孔隙率是指水泥石中互相连通, 水气可以迁移 的孔隙所占的体积百分率, 相当于最大可逆水含量, 通常为20~30%.
❖ 孔径分布影响水气迁移的类型和速度; 微孔主要是 凝胶孔; 毛细孔和引入的大孔对耐久性影响很大; 毛 细孔增加, 耐久性一般要降低.
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2. 雨水环境下的水气迁移
毛细吸引---动力是毛细孔表面能, 孔 径越小, 比表面能越大, 竖直吸引高度H越 大. 水平方向吸引取决于表面水的过剩量.
雨水环境下由于毛细吸引和扩散作用, 砼表面很快达到水饱和状态, 水中物质被 迁移, 气体扩散停止.
❖ 环境水和湿度对砼的碳化过程、氯污染、冻害和化 学侵蚀都有重要的影响，但影响程度各不同相。
❖ 环境条件相互影响的例子: 相对湿度50~60%时,砼碳 化速度最快; 湿度降低时 因水份不足, 碳化速度减慢; 湿度提高时孔隙水增加, 二氧化碳迁移困难, 直至湿 度95%以上碳化过程几乎停止.但是, 对钢筋锈蚀来 说, 相对湿度50~60%时速度很慢, 90~95%时, 锈蚀 最快; >95%时, 由于缺氧,锈蚀速度又下降. 可见, 相 对湿度居中(65~85%),是锈蚀危害最大的环境.
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二 砼的劣化
(一) 砼劣化基本条件 (二) 砼侵蚀劣化的类型 (三) 环境的影响 (四) 砼的孔结构 (五) 孔中的水气 (六) 水气迁移
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(一) 砼劣化基本条件
1. 气体、水以及含在水气中的有害物质在砼 的孔隙和裂缝中的迁移、结合和变化是砼劣化的基 本条件, 其中水气的迁移是首要条件。
2. 水气迁移的动力有: 浓度差引起扩散; 压力差引起渗透; 表面能引起毛细吸引。
砼耐久性和高性能砼介绍
高存成 中国 重庆 二O一O年十月十八日
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目录
一 砼结构耐久性和使用寿命 二 砼的劣化 三 砼的开裂 四 砼的冻融破坏 五 砼的化学侵蚀 六 砼中钢筋锈蚀 七 砼的碱-骨料反应 八 砼的磨蚀破坏 九 高性能砼
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一 砼结构耐久性和使用寿命 (一) 砼结构耐久性
砼结构耐久性取决于使用环境条件 以及砼结构设计、 材料(砼和钢筋) 、施 工质量和维护.
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(二) 砼结构使用寿命
砼结构使用寿命指砼结构在规定的工作 环境和维护条件下，能保持设计使用性能的年 限。砼结构使用寿命 取决于砼结构耐久性 、 使用条件和环境、 结构的及时维修。
砼结构使用寿命包括结构良好状态, 维护 阶段, 修理阶段。对于耐久性差的砼结构, 维修
的弗用比建设投资增加许多倍.(国外5倍定率)
2. 孔的含水量和水泥石含水率
孔中空气含水量与环境湿度成正比,由于毛细 凝结而充满水的孔径大小与空气湿度有关,湿度越大 凝结充水孔径越大.
水泥石中凝胶孔占很大比例, 其孔径很小,即使 在湿度较低时也充水, 因此水泥石具有较高含水率.
空气湿度增加, 使较大孔也充水, 因而减少了气 体扩散的有效孔隙, 混凝土透气性降低, 氧和二氧化 碳的扩散减小, 直至混凝土水饱和时扩散停止.
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(二) 砼侵蚀劣化的类型
❖ 冻融循环破坏 ❖ 环境水的化学腐蚀 ❖ 砼内钢筋锈蚀(碳化或氯盐引起) ❖ 碱-骨料反应破坏 ❖ 物理磨损破坏(磨蚀)
7
(三) 环境的影响
❖ 对砼结构耐久性影响 起决定性作用的是 结构砼周围(以厘米距离计)的微观气侯和 与砼接触的环境水或环境土的状况.
❖ 足够的水份, 水中有害物质和温度是环境 特征的三个主要因素.
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(六) 水气迁移
1. 潮湿环境下的水气迁移
气、 水和含在气水中物质的迁移是扩散过程, 动力为 浓度差.
二氧化碳气扩散进孔,与孔壁的氢氧化钙反应生成碳酸 钙, 二氧化碳浓度降低.
环境湿度增加或混凝土干燥时, 水或汽的扩散过程不断 进行.
水中氯化物的扩散在孔壁水膜或充水孔中进行, 扩散速 率随混凝土含水率减少而显著减慢.
砼早期受冻和反复冻融破坏是由于环境温度处 于负温使砼中水结冰对砼破坏的结果。
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4. 综合影响
❖ 砼表面的含水量和温度, 环境的空气湿度和温度, 风 速都会综合影响砼的水份蒸发速度. 在砼湿养护和 砼盐类结晶破坏情况下, 都要考虑.
❖ 砼表面水分蒸发量计算例: 砼湿养护时砼表面相对湿度为100%,温度27C度,空 气相对湿度70%, 25C度, 水汽分压差为10.5mmHg, 当风速2M/sec时水蒸发速率3.8Kg/M2/H. 温差越大， 湿度差越大，或风速越大，砼表面水份蒸发量就越 大。
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3. 温度的影响
温度影响砼的硬化速度，温度增加10~15C度 强度增加速度快一倍。同样，砼的化学腐蚀、钢筋 锈蚀、碱-骨料反应的破坏速度也与温度的提高成类
似的正比关系.
砼热天和冷天施工,砼的强度发展和施工技术措 施(材料选择,配合比,温控和防冻,养护等)是不同的.
砼的内外温差过大和降温过快是砼开裂的重要 原因。
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1. 有害物质及其浓度
❖ 二氧化碳-----钢筋保护层碳化 ❖ 氯化物-----促进钢筋锈蚀 ❖ 氧------钢筋锈蚀的条件之一 ❖ 酸类------砼酸性腐蚀 ❖ 硫酸盐-----砼结晶型腐蚀 ❖ 碱(钾,钠)-----砼碱-骨料反应破坏 ❖ 镁盐-----砼化学腐蚀
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2源自文库 水和湿度的影响
孔的表面能和比表面能--- 孔壁和固体自由表面一样, 由于没有与相邻分子结合而剩余能量, 这种能量就是孔的 表面能. 孔的表面能与孔内体积之比为比表面能.
毛细凝结---毛细孔的表面能使孔中水蒸汽分子吸附 于孔壁, 湿度越大水膜越厚; 孔径越小比表面能越大, 吸附 水与孔体积之比越多, 直到孔径小到一定值, 孔中完全被 水充满, 这个过程就是毛细凝结.温 度降低,孔中相对湿度 增加,直至相对湿度100%水凝结.越小的孔,水凝结越容易.
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影响砼性能的三要素
❖ 粗细骨料---骨料强度和表面状态,级配及在砼 中所占比例.
❖ 骨料界面层---富集氢氧化钙和钙矾石结晶,界 面层的密实性和厚度很重要.
❖ 水泥石---水化硅酸钙凝胶,氢氧化钙和钙矾石 晶体,未水化颗粒,其它小颗粒,毛细孔和各种 孔隙.
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(五) 孔中的水气
1. 孔表面能和毛细凝结
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(四) 砼的孔结构
❖ 砼水泥石孔结构与水气迁移密切相关的两个参数是 连通孔隙率和孔径分布.
❖ 连通孔隙率是指水泥石中互相连通, 水气可以迁移 的孔隙所占的体积百分率, 相当于最大可逆水含量, 通常为20~30%.
❖ 孔径分布影响水气迁移的类型和速度; 微孔主要是 凝胶孔; 毛细孔和引入的大孔对耐久性影响很大; 毛 细孔增加, 耐久性一般要降低.
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2. 雨水环境下的水气迁移
毛细吸引---动力是毛细孔表面能, 孔 径越小, 比表面能越大, 竖直吸引高度H越 大. 水平方向吸引取决于表面水的过剩量.
雨水环境下由于毛细吸引和扩散作用, 砼表面很快达到水饱和状态, 水中物质被 迁移, 气体扩散停止.
❖ 环境水和湿度对砼的碳化过程、氯污染、冻害和化 学侵蚀都有重要的影响，但影响程度各不同相。
❖ 环境条件相互影响的例子: 相对湿度50~60%时,砼碳 化速度最快; 湿度降低时 因水份不足, 碳化速度减慢; 湿度提高时孔隙水增加, 二氧化碳迁移困难, 直至湿 度95%以上碳化过程几乎停止.但是, 对钢筋锈蚀来 说, 相对湿度50~60%时速度很慢, 90~95%时, 锈蚀 最快; >95%时, 由于缺氧,锈蚀速度又下降. 可见, 相 对湿度居中(65~85%),是锈蚀危害最大的环境.
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二 砼的劣化
(一) 砼劣化基本条件 (二) 砼侵蚀劣化的类型 (三) 环境的影响 (四) 砼的孔结构 (五) 孔中的水气 (六) 水气迁移
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(一) 砼劣化基本条件
1. 气体、水以及含在水气中的有害物质在砼 的孔隙和裂缝中的迁移、结合和变化是砼劣化的基 本条件, 其中水气的迁移是首要条件。
2. 水气迁移的动力有: 浓度差引起扩散; 压力差引起渗透; 表面能引起毛细吸引。
砼耐久性和高性能砼介绍
高存成 中国 重庆 二O一O年十月十八日
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目录
一 砼结构耐久性和使用寿命 二 砼的劣化 三 砼的开裂 四 砼的冻融破坏 五 砼的化学侵蚀 六 砼中钢筋锈蚀 七 砼的碱-骨料反应 八 砼的磨蚀破坏 九 高性能砼
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一 砼结构耐久性和使用寿命 (一) 砼结构耐久性
砼结构耐久性取决于使用环境条件 以及砼结构设计、 材料(砼和钢筋) 、施 工质量和维护.
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(二) 砼结构使用寿命
砼结构使用寿命指砼结构在规定的工作 环境和维护条件下，能保持设计使用性能的年 限。砼结构使用寿命 取决于砼结构耐久性 、 使用条件和环境、 结构的及时维修。
砼结构使用寿命包括结构良好状态, 维护 阶段, 修理阶段。对于耐久性差的砼结构, 维修
的弗用比建设投资增加许多倍.(国外5倍定率)