1、20.2 若干耐久性问题若干耐久性问题请看图片请看图片1第1页，共37页。2第2页，共37页。钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁3第3页，共37页。4第4页，共37页。钢筋混凝土结构耐久性钢筋混凝土结构耐久性5第5页，共37页。1.渗透渗透 当混凝土与周围介质存在压当混凝土与周围介质存在压力差时，高压一方的液体或者力差时，高压一方的液体或者 气气体将向低压方迁移，这种现象称体将向低压方迁移，这种现象称为为渗透渗透。高压高压 低压低压6第6页，共37页。总述：总述：1.如果混凝土渗入水同时在寒冷条件下冰冻，如果混凝土渗入水同时在寒冷条件下冰冻，很容易造成很容易造成冻融破坏冻融破坏2
2、.如果有害气体侵入混凝土会使混凝土如果有害气体侵入混凝土会使混凝土碳化碳化或腐蚀或腐蚀3.如果周围介质中含有的酸碱盐侵蚀混凝土，如果周围介质中含有的酸碱盐侵蚀混凝土，则混凝土会发生则混凝土会发生化学腐蚀化学腐蚀4.主要以氯离子和碳化作用影响而产生的主要以氯离子和碳化作用影响而产生的钢钢筋锈蚀筋锈蚀5.混凝土自身的混凝土自身的碱碱-骨料反应骨料反应 7第7页，共37页。8第8页，共37页。2.冻融冻融冻裂冻裂9第9页，共37页。10第10页，共37页。11第11页，共37页。为什么会发生冻融破坏呢？为什么会发生冻融破坏呢？原因：原因：混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积混凝土中大毛细孔里的水结冰时
3、，体积大约要膨胀大约要膨胀9%如果体内没有足够的空间容纳，就会产如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接上，导致孔缝扩展和连接反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔缝不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，造成强度下降断增多，并扩展和连通，造成强度下降12第12页，共37页。破坏模式：破坏模式：表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象 质量损失质量损失 强度、弹性模量下降强度、弹性模量下降13第13页，共37页。抗冻指标抗冻指标 抗冻性的定量指标的测定抗冻性的定量指标的测定
4、：标准试验方法，：标准试验方法，用用28天龄期的标准试件进行慢冻法，在每天龄期的标准试件进行慢冻法，在每次冻融循环后测定其重量和抗压强度次冻融循环后测定其重量和抗压强度 同时达到重量损失同时达到重量损失5%和强度损失和强度损失25%的最的最大冻融循环次数，即为混凝土的抗冻标号，大冻融循环次数，即为混凝土的抗冻标号，如：如：D25，D300。14第14页，共37页。如何防止冻融破坏呢？如何防止冻融破坏呢？提高混凝土抗冻性能的方法提高混凝土抗冻性能的方法 水泥石抗冻性：水泥石抗冻性：低水灰比低水灰比 保证混凝土良好的养护保证混凝土良好的养护 引气剂引气剂 骨料的抗冻性骨料的抗冻性 选用抗冻骨料选用
5、抗冻骨料15第15页，共37页。引入的气孔作用机理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；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；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；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引起的气孔有利于混凝土抗冻害性能的改善16第16页，共37页。掺入引气剂后的抗冻性对比掺入引气剂后的抗冻性对比17第17页，共37页。掺引气剂前掺引气剂后可提高抗冻性18第18页，共37页。有害气体（有害气体（CO2、SO2、HCl）的侵入使混）的侵入使混凝土凝土
6、碳化碳化或者腐蚀或者腐蚀19第19页，共37页。3.碳化碳化 碳化是指环境中的碳化是指环境中的CO2与混凝土水泥石中的与混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝土中碱度的现象。土中碱度的现象。20第20页，共37页。碳化对混凝土的影响碳化对混凝土的影响(利弊利弊)1.提高致密度，对抗压有利（碳化反应由表及里提高致密度，对抗压有利（碳化反应由表及里向混凝土内部缓慢扩散，表层碳化生成碳酸钙向混凝土内部缓慢扩散，表层碳化生成碳酸钙沉淀，可填充水泥石的孔隙）；沉淀，可填充水泥石的孔隙）；2.引起混凝土收缩，产生微裂纹，降低混凝引起混凝土收缩，产生微
7、裂纹，降低混凝土抗拉、抗折强度及土抗拉、抗折强度及耐久性耐久性；3.使混凝土碱度降低，降低混凝土对钢筋的保使混凝土碱度降低，降低混凝土对钢筋的保护作用，会使钢筋易于锈蚀。护作用，会使钢筋易于锈蚀。21第21页，共37页。减轻或延缓混凝土碳化的措施：减轻或延缓混凝土碳化的措施：适当增大钢筋的保护层厚度，延迟碳化层适当增大钢筋的保护层厚度，延迟碳化层抵达钢筋的时间抵达钢筋的时间 选用抗碳化性能较好的普通硅酸盐水泥选用抗碳化性能较好的普通硅酸盐水泥 配制的混凝土中有足够的水泥用量、较低配制的混凝土中有足够的水泥用量、较低的水灰比的水灰比 掺加优质粉煤灰或硅粉等，以减小孔隙率掺加优质粉煤灰或硅粉等，以
8、减小孔隙率 表面用涂料或砂浆覆盖，隔绝空气中的表面用涂料或砂浆覆盖，隔绝空气中的CO222第22页，共37页。碳化之后你知道会发生什么吗？那就碳化之后你知道会发生什么吗？那就是继续的是继续的化学腐蚀化学腐蚀，其实碳化也是化学腐蚀，其实碳化也是化学腐蚀的一种的一种23第23页，共37页。4.化学腐蚀化学腐蚀 与混凝土相接触的周围介质中含有不同浓与混凝土相接触的周围介质中含有不同浓度的度的酸、盐、和碱类酸、盐、和碱类侵蚀性物质时，渗透侵蚀性物质时，渗透进入混凝土内部与相关成分发生物理作用进入混凝土内部与相关成分发生物理作用或化学反应，使得混凝土遭到腐蚀，逐渐或化学反应，使得混凝土遭到腐蚀，逐渐剥落
9、，直至失效。剥落，直至失效。分为以下两类：分为以下两类：1.溶蚀型腐蚀（水解）溶蚀型腐蚀（水解）2.结晶膨胀型腐蚀（生成石膏，再水化物铝结晶膨胀型腐蚀（生成石膏，再水化物铝硫酸盐反应生成钙矾石，体积膨胀）硫酸盐反应生成钙矾石，体积膨胀）24第24页，共37页。钙矾石的形成钙矾石的形成25第25页，共37页。如何防止或减轻混凝土的化学腐如何防止或减轻混凝土的化学腐蚀呢？蚀呢？选用抗腐蚀性能较强的水泥品种选用抗腐蚀性能较强的水泥品种 配制混凝土时采用较低的水灰比，添加活配制混凝土时采用较低的水灰比，添加活性掺合料性掺合料 适当增大受力钢筋的保护层的厚度适当增大受力钢筋的保护层的厚度 表面涂料或侵渍
10、处理等表面涂料或侵渍处理等26第26页，共37页。碳化和化学腐蚀进一步的过程是什么呢？碳化和化学腐蚀进一步的过程是什么呢？透过混凝土的保护层，该是钢筋了吧！透过混凝土的保护层，该是钢筋了吧！27第27页，共37页。5.钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀 一般混凝土内的强碱性使得钢筋表面形成一般混凝土内的强碱性使得钢筋表面形成钝化膜钝化膜，使钢筋在混凝土中不会锈蚀，使钢筋在混凝土中不会锈蚀 如果钢筋表面钝化膜被破坏，则钢筋就如果钢筋表面钝化膜被破坏，则钢筋就会发生会发生电化学腐蚀电化学腐蚀锈蚀破坏。混凝锈蚀破坏。混凝土中钢筋锈蚀，引起体积膨胀土中钢筋锈蚀，引起体积膨胀27倍，导倍，导致混凝土保护层开裂破坏致混
11、凝土保护层开裂破坏28第28页，共37页。混凝土中钢材的钝化膜会由于下列原因被破坏：混凝土中钢材的钝化膜会由于下列原因被破坏：1.混凝土中的混凝土中的Ca(OH)2被空气里的被空气里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化等酸性氧化物中和而失去碱性；物中和而失去碱性；2.道路除冰盐或海水带进来的氯离子的作用道路除冰盐或海水带进来的氯离子的作用钢筋锈蚀导致混凝土构件破坏的几种形式钢筋锈蚀导致混凝土构件破坏的几种形式29第29页，共37页。混凝土中钢材锈蚀的防护措施：混凝土中钢材锈蚀的防护措施：优先选用耐腐蚀的水泥优先选用耐腐蚀的水泥 减小水灰比，掺加优质掺合料减小水灰比，掺加优质掺合料 配制混凝土时掺
12、加钢筋阻锈剂配制混凝土时掺加钢筋阻锈剂 增加保护层厚度增加保护层厚度 喷刷防腐涂料等喷刷防腐涂料等30第30页，共37页。最后一种情况啦最后一种情况啦!31第31页，共37页。碱骨料反应引起的错位碱骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝碱骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝32第32页，共37页。碱骨料反应破坏实例：碱骨料反应破坏实例：碱骨料反应破坏的碱骨料反应破坏的铁路轨枕铁路轨枕碱骨料反应破坏的桥墩碱骨料反应破坏的桥墩碱骨料反应破坏的防碱骨料反应破坏的防护板，并导致钢筋锈护板，并导致钢筋锈蚀破坏蚀破坏33第33页，共37页。6.碱碱-骨料反应骨料反应 混凝土骨料中的某些活性矿物与混凝
13、土孔混凝土骨料中的某些活性矿物与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生化学反应，体积隙中的碱性溶液之间发生化学反应，体积膨胀，在内部产生膨胀应力，导致混凝土膨胀，在内部产生膨胀应力，导致混凝土开裂和强度下降，称为开裂和强度下降，称为碱碱-骨料反应骨料反应。一般发生在混凝土凝固数年之后一般发生在混凝土凝固数年之后34第34页，共37页。碱碱-骨料反应分类骨料反应分类 碱硅反应碱硅反应 碱硅酸盐反应碱硅酸盐反应 碱碳酸盐反应碱碳酸盐反应 发生碱骨料反应的必要条件：混凝土中发生碱骨料反应的必要条件：混凝土中含碱、骨料有活性和孔隙中含水，且均含碱、骨料有活性和孔隙中含水，且均达到一定量指标达到一定量指标35第35页，共37页。混凝土碱混凝土碱-骨料反应的可能性和严重性可以用单位骨料反应的可能性和严重性可以用单位体积内的含碱量（体积内的含碱量（kg/m3）来表示：）来表示：36第36页，共37页。如何防止和减轻碱如何防止和减轻碱-骨料反应骨料反应 采用低碱水泥采用低碱水泥 掺加非碱性的粉煤灰、硅粉或矿渣掺加非碱性的粉煤灰、硅粉或矿渣 选择适当的骨料选择适当的骨料 保证施工质量保证施工质量 表面涂抹防水材料表面涂抹防水材料37第37页，共37页。
