当前位置:
文档之家› 混凝土材料的耐久性_建筑材料.pptx
混凝土材料的耐久性_建筑材料.pptx
分为两大类:
第一类,由水、空气和其它侵蚀性介质 渗透或扩散进入混凝土的速率所决定。
包括化学的:钢筋锈蚀、碱-骨料反应、 硫酸盐、海水和酸的侵蚀;物理的:冻融、 盐结晶、火灾等。
第二类,是磨耗、冲磨与空蚀,涉及一 些另外的机理。
1.表面损耗造成的劣化
(Deterioration by surface wear)
P. K. Metha “Influence of Fly Ash Characteristics on the Strength of Portland cement – Fly Ash Mixture. C.C. R. Vol. 15,1985.
罗马万神殿
The Pantheon Rome
在21世纪建造耐久的结构物
2. 盐结晶引起开裂
(Cracking by crystallization of salt in pores)
混凝土因孔隙里盐发生结晶的物理作用, 可能造成严重的损害,许多多孔材料都可能 由于与其接触的饱和溶液析晶过程产生的压 力引起开裂。盐结晶只能发生在一定温度下 溶质的浓度超过饱和浓度的时候。过饱和度 越大,结晶压越大。例如岩盐NaCl在过饱和 度=2时,8℃下产生的结晶压可达55.4MPa, 足以让岩石或混凝土开裂。
1. 混凝土的渗透性
Permeability of Concrete
混凝土是一种多孔的物质。流体可以沿着混 凝土内部连通的孔隙渗透。混凝土中流体的渗
透能力称为混凝土的渗透性。
通常测定混凝土抵抗流体渗透的能力,称为
混凝土的抗渗性。
最初几周,硬化水泥浆体的渗透性下降数个量级
图3-24 硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系(93%水化度)
结构耐久性——结构及其构件在环 境作用下长期维持其所需性能的能 力。
问题
1. 有没有混凝土结构物不要求很耐久?
2.
有。
3. 2. 哪一类混凝土结构物不要求耐久性?
4. 临时建筑(如围堰等)。
5. 3. 哪一类混凝土结构耐久性要求最高?
6. 纪念性建筑物、核废料储存设施等。
古罗马时期的混凝土
欧洲的输水故道、君士坦丁的巴 西利卡会堂建筑、罗马的万神殿以及 那不勒斯等地海岸上的罗马混凝土工 程,尽管有的已经被海浪磨光了表面, 有的长满了青苔,而混凝土却仍能保 持完好。
现今混凝土的水灰比减小使得自生 收缩加大;早期强度迅速增长引起弹性 模量相应快速增大、徐变系数减小,这 对混凝土的延伸率又产生不利影响,这 就是为什么高早强混凝土比中等和低强 度混凝土更易于开裂的原因。
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。
2. 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,传输速率由费 克(Fick)定律求得。
Fick定律:
P D C X
式中: P为 X方向物体单位面积上的传输速率; C / X 为浓度梯度, D为扩散系数,量纲为m2/s。 与渗透系数K类似,D取决于混凝土的孔结
开裂的原因有很多,一个导致混凝土结 构早期开裂的主要原因,是为满足现代高速 施工,而采用高早强水泥及高强混凝土。
P.K.Mehta. Buiury. Concrete International. March,2001.
发生开裂的主要原因
包括磨耗、冲磨和空蚀三种作用。
磨耗指摩擦引起的损耗,主要为路面和工业 地坪由于车辆行驶造成;
冲磨发生于水工结构,例如隧道衬砌、溢流 面以及给排水管道等,当水夹带砂土颗粒流过混 凝土表面,与其碰撞、滑动或滚动引起的损耗;
水工混凝土还受到另一种称为空蚀(也称气 蚀)的作用。水流夹带气泡在流向突然变化时形 成高负压导致爆裂,使表面产生空穴的现象。
构和扩散介质两方面。
3. 混凝土的吸水性
Sorptivity of concrete
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。
防波堤
3.5.2 混凝土的劣化 (Degradation of concrete)
渗透性—水灰比关系存在临界区域
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。
P.K.Mehta. Building Durable Structures in 21st Century. CONCRETE INTERNATIONAL. March,2001.
劣化现象,例如钢筋锈蚀和硫酸盐侵蚀, 在水和离子渗入到混凝土内部时就会发生。 在相互隔离的微裂缝、可见裂缝与孔隙相连 通时,就产生渗透。因此,渗透与开裂是紧 密相关的。
以往,通常认为结构物的耐久性不足, 既不是设计,也不是材料的原因所引起。大多 数情况下,都认为是施工操作不当的责任。混 凝土捣实与养护不良、钢筋保护层不足以及接 缝漏水是施工存在问题的一些例子。
然而现今一个严重的问题是:许多新结构的 施工操作与以往保持一致,而过早劣化的现象却 在不断增多。这意味着混凝土结构过早劣化的现 象还将以很高的速度不断继续下去,除非我们深 入地了解现今的建设实践,深刻地认识影响混凝 土结构劣化的主要原因。
§3.5 混凝土耐久性 Deterioration of Reinforced Concrete Bridge
due to Poor Durability
DURABILITY of CONCRETE
建筑材料的耐久性
材料的耐久性——在长期使用过程 中维持其内部结构和使用性能在一 个可以接受的水平的能力。