混凝土结构的耐久性.ppt

混凝土结构的耐久性
本讲稿第一页，共二十九页
内容简介
1. 概述
2. 混凝土的碳化
3. 混凝土中钢筋的锈蚀
4. 碱-骨料反应
5. 混凝土的冻融破坏
6. 化学侵蚀
7. 混凝土的表面磨损
本讲稿第二页，共二十九页
凝土结构钢筋锈蚀的因素
pH值
温度
Cl-浓度
混凝土的电阻抗
孔隙水饱和度和相对湿度
水灰比
养护龄期
保护层厚度
水泥品种与掺和料
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当混凝土未碳化时，由于水泥的高碱性，钢筋表面形成一层致密的氧化膜，阻止了钢筋锈蚀电化学过程。
当混凝土被碳化，钢筋表面的氧化膜被破坏，在有水份和氧气的条件下，就会发生锈蚀的电化学反应。
钢筋锈蚀产生的铁锈，体积比铁增加2~4倍，保护层被挤裂，使空气中的水份更易进入，促使锈蚀加快发展。
氧气和水份是钢筋锈蚀必要条件，混凝土的碳化仅是为钢筋锈蚀提供了可能。当构件使用环境很干燥（湿度<40%），或完全处于水中，钢筋的锈蚀极慢，几乎不发生锈蚀。
而裂缝的发生为氧气和水份的浸入创造了条件，同时也使混凝土的碳化形成立体发展。
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钢筋锈蚀的非破损检测方法
物理法
主要是通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况。有电阻棒法、涡流探测法、射线法、声发射探测法及红外热像法等。
电化学法
主要是通过测定钢筋混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。与物理法比较，电化学法有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点。常用的方法有自然电位法、交流阻抗谱法和极化测量技术等。
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4 碱-骨料反应
混凝土中的碱与具有碱活性的骨料间发生的膨胀性反应。
这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，改变混凝土的微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用性，而其反应一旦发生很难阻止，更不易修补和挽救，被称为混凝土的“癌症”。
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碱-骨料反应机理
碱-硅酸反应
骨料中的活性二氧化硅与碱发生的膨胀反应。可分为骨料表面的活性二氧化硅在碱溶液中的溶解、化学反应生成硅酸盐凝胶、反应生成物的体积膨胀、进一步反应形成液态溶胶等几个阶段。
碱-碳酸盐反应
黏土质白云石质石灰石与水泥中的碱发生的反应。
碱-硅酸盐反应
碱与某些层状硅酸盐骨料反应，使层状硅酸盐层间距离增大，骨料发生膨胀，造成混凝土膨胀、开裂。
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碱-骨料反应的发生条件
碱-骨料反应发生所必备的三个条件：
混凝土中含有过量的碱
骨料中含有碱活性矿物
混凝土处在潮湿环境中
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5 混凝土的冻融破坏
混凝土发生冻融破坏的条件
混凝土处于饱水状态
混凝土受冻融交替作用
冻融循环产生的破坏作用
冻胀开裂
表面剥蚀
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冻融循环破坏机理
1945年，Powers提出了混凝土冻融破坏的静水压假说，此后又与Helmuth一起提出了渗透压假说。这两个假说合在一起，较为成功地解释了混凝土冻融破坏的机理，奠定了混凝土抗冻性研究的理论基础。
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影响混凝土抗冻性的因素
平均气泡间距
水灰比
外加剂
强度
骨料
水泥品种和用量
混合材
冻结温度和降温速度
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混凝土的盐冻破坏
为防止高速公路和城市道路上冰雪致滑造成交通事故，经常采用在路面撒除冰盐（NaCl或CaCl2）的办法，因为盐能降低水的冰点，达到自动融化雪的目的，但除冰盐的使用将引起路面混凝土剥蚀和钢筋锈蚀。
影响混凝土抗盐冻耐久性的因素
含气量，水灰比，水泥品种与混合材，盐的种类
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6 化学侵蚀
在一些侵蚀性介质（包括酸、碱、硫酸盐、压力流动水等）中的混凝土，可能遭受化学侵蚀而破坏。
化学侵蚀分为三类：
溶出性侵蚀
溶解性侵蚀
膨胀性侵蚀
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溶出性侵蚀
密实性较差、渗透性较大的混凝土，在一定压力的流动水中，水化产物Ca（OH）2会不断溶出并流失。 Ca（OH）2的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出，这些水化产物的溶出使混凝土的强度不断降低。
混凝土溶出性侵蚀速度主要取决于混凝土的渗透性、 Ca（OH）2含量，水泥熟料的矿物组成和