混凝土的耐久性

CONCRETE

長期以來，人們一直認為混凝土材料是一種耐久性良好的材料，因為不少用其建造的結構物使用壽命長久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已經使用了100年上下仍然完好。但與此同時不少結構物過早地毀壞，維修困難而且費用高昂，促使人們重視耐久性問題；許多大型結構物的興建，例如海底隧道、跨海大橋、石油鉆井平臺、核廢料儲存容器等，對使用壽命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至幾百年

存在只有只有二十年！拆除前的西直門橋

拆除前的西直門橋

拆除前的西直門橋

拆除前的西直門橋

耐久性破壞的大壩

耐久性破壞的大壩細部

一、混凝土耐久性的定義定義——混凝土抵抗環(huán)境介質作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結構的安全、正常使用的能力稱為耐久性。混凝土的劣化——在環(huán)境介質的長期作用下造成混凝土使用使用性能的降低，稱為混凝土的劣化。Construction

Materials

二、砼在侵蝕介質作用下的破壞原因混凝土的親水性與內部非穩(wěn)定成分的存在；混凝土非勻質性與孔縫系統(tǒng)的存在；混凝土的滲透性和水作用下的侵蝕性傳輸；混凝土內部提供介質反應空間和產物重分布；外界侵蝕介質的存在。

a、混凝土的抗?jié)B性定義——混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗有壓介質（水、油、溶液等）滲透作用的能力?？?jié)B性是決定混凝土耐久性最主要的因素，若混凝土的抗?jié)B性差，不僅周圍水等液體物質易滲入內部，而且當遇有負溫或環(huán)境水中含有侵蝕性介質時，混凝土就易遭受冰凍或侵蝕作用而破壞，對鋼筋混凝土還將引起其內部鋼筋銹蝕并導致表面混凝土保護層開裂與剝落。因此，對地下建筑、水壩、水池、港工、海工等工程，必須要求混凝土具有一定的抗?jié)B性。

混凝土的抗?jié)B性的評價——抗?jié)B等級：抗?jié)B等級是以28d齡期的標準試件，在標準試驗方法下所能承受的最大靜水壓來確定的?？?jié)B等級有P4、P6、P8、P10、P12等五個等級，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的靜水壓力而不滲透。

混凝土滲水的主要原因內部的孔隙形成連通的滲水通道。產生于:

施工振搗不密實水泥漿中多余水分的蒸發(fā)而留下的氣孔水泥漿泌水所形成的毛細孔粗骨料下部界面水富集所形成的孔穴。這些滲水通道的多少，主要與水灰比大小有關，隨著水灰比的增大，抗?jié)B性逐漸變差，當水灰比大于0.6時，抗?jié)B性急劇下降。

提高混凝土抗?jié)B性的主要措施提高混凝土的密實度;改善混凝土中的孔隙結構，減少連通孔隙;可通過低的水灰比、好的骨料級配、充分的振搗和養(yǎng)護、摻入引氣劑等方法來實現(xiàn)。

b、混凝土的抗凍性定義——是指混凝土在飽水狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時也不嚴重降低確定的性能。在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土要求具有較高的抗凍性。

混凝土受凍融破壞的原因

由于混凝土內部孔隙中的水在負溫下結冰后體積膨脹形成的靜水壓力；當這種壓力產生的內應力超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會產生裂縫；多次凍融循環(huán)使裂縫不斷擴展直至破壞；混凝土的密實度、孔隙率和孔隙構造、孔隙的充水程度是影響抗凍性的主要因素；密實的混凝土和具有封閉孔隙的混凝土（如引氣混凝土），抗凍性較高。摻入引氣劑、減水劑和防凍劑可有效提高混凝土的抗凍性。

混凝土的抗凍性的評價——抗凍等級來表示?？箖龅燃壥且?8d齡期的混凝土標準試件，在飽水后承受反復凍融循環(huán)，以抗壓強度損失不超過25％，且質量損失不超過5％時所能承受的最大循環(huán)次數來確定?；炷恋目箖龅燃売蠪10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等九個等級，分別表示混凝土能承受凍融循環(huán)的最大次數不小于10、15、25、50、100、150、200、250和300次。

引氣與抗凍融循環(huán)性能的關系示意

摻引氣劑對抗凍性的改善

C、硫酸鹽與海水的腐蝕硫酸鹽侵蝕引起混凝土劣化的機理，是它與硬化水泥漿體中的水化鋁酸鹽反應，生成有破壞性的膨脹產物鈣礬石。Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O—CaSO4·2H2O+2NaOH3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)—

CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O

d、酸腐蝕主要是對水泥石的腐蝕，其機理水泥部分。而混凝土中硬化水泥漿體呈高堿性，沒有任何硅酸鹽水泥混凝土可以耐酸腐蝕。但如果注意降低滲透性并且養(yǎng)護良好，也能夠生產出在弱酸環(huán)境中足夠耐久的混凝土。

e、混凝土的碳化定義——是指混凝土內水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳，在濕度相宜時發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣和水，也稱中性化?；炷恋奶蓟嵌趸加杀砑袄镏饾u向混凝土內部擴散的過程。碳化引起水泥石化學組成及組織結構的變化，對混凝土的堿度、強度和收縮產生影響。

碳化對混凝土性能的影響。碳化作用引起的堿度降低減弱了對鋼筋的保護作用。因鋼筋處在堿性環(huán)境中而在表面生成一層鈍化膜，保護鋼筋不易腐蝕；當碳化深度穿透混凝土保護層而達鋼筋表面時，鋼筋鈍化膜被破壞而發(fā)生銹蝕，此時產生體積膨脹，致使混凝土保護層產生開裂；開裂后的混凝土有利于二氧化碳、水、氧等有害介質的進入，更加劇了碳化的進行和鋼筋的銹蝕，最后導致混凝土產生順筋開裂而破壞。

影響碳化速度的主要因素環(huán)境中二氧化碳的濃度——二氧化碳濃度高（如鑄造車間），碳化速度快水泥品種——摻混合材的水泥堿度較低，碳化速度隨混合材料摻量的增多而加快。水灰比——水灰比愈小，混凝土愈密實，二氧化碳和水不易侵入，碳化速度就慢。環(huán)境濕度——當環(huán)境中的相對濕度在50～75％時，碳化速度最快，當相對濕度小于25％或大于100％時，碳化將停止。CementConcretef、干濕變形定義——由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。機理：混凝土在干燥過程中，由于毛細孔水的蒸發(fā)，使毛細孔中形成負壓，隨著空氣濕度的降低負壓逐漸增大，產生收縮力，導致混凝土收縮。同時，凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產生緊縮。CementConcrete干濕變形的特點可恢復性－吸水膨脹；混凝土的濕脹變形量很小，一般無破壞作用。但干縮收縮（DryShrinkage）能使混凝土表面出現(xiàn)拉應力而導致開裂，嚴重影響混凝土的耐久性。一般條件下混凝土的極限收縮值為(50～90)×10－5mm/mm左右，在工程設計時，混凝土的線收縮采用(15～20)×10-5mm/mm，即每m收縮0.15～0.20mCementConcrete干燥環(huán)境干縮示意圖CementConcrete泌水速率<蒸發(fā)速率開裂