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硬化混凝土的耐久性

时间:2018-06-17来源:泰鼎恒业浏览次数:

硬化混凝土的耐久性
混凝土结构物除要求具有设计强度,以保证建筑物能安全承受荷载外,还应具有耐久性,即 保证混凝土在长期自然环境及使用条件下保持其使用性能。下面介绍几种常见的耐久性问题。
(1)混凝土的抗渗性    混凝土的抗渗性,是指混凝土抵抗水、油等压力液体渗透作用的能力。它对混凝土耐久性起着重要作用。另外它还直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。
混凝土的抗渗性用抗渗等级P表示。它是以 28d龄期的标准试件,按规定方法试验,以试件不渗水时所承受的最大水压(MPa)来确定。抗渗等级有:P6、P8、P10、P12…,即表示混凝土能抵抗0. 6MPa、0. 8MPa、1.0MPa…水压而不渗水。
提高混凝土抗渗性的关键是提高密实度,改善混凝土的内部孔隙结构。具体措施有降低水灰 比,采用减水剂,掺加引气剂,选用致密、干净、级配良好的骨料,加强养护等。
(2)混凝土的抗冻性    混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下遭受冰冻时,抵抗冻融循环作用而不破坏的能力。冻融破坏原因是混凝土中水结冰后发生体积膨胀,当膨胀力超过其抗拉强度时,便使混凝土产生微细裂缝,反复冻融使裂缝不断扩展,导致混凝土强度降低直至破坏。
混凝土抗冻性以抗冻等级来表示。抗冻性是以28d龄期的试块在吸水饱和后于 -15〜-20℃ 和15〜20℃反复冻融循环,以同时满足强度损失率不超过25%,质量损失率不超过5%时的最多循环次数来确定。混凝土抗冻等级分为:F50、 F100、F150及F150以上,分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数不小于50、100、150及以上。
影响混凝土抗冻性的主要因素有水泥品种、水灰比及骨料的坚固性等。提高抗冻性的措施是 提高密实度、减小水灰比和掺加引气剂或减水型引气剂等。
(3)混凝土的抗侵蚀性    当混凝土所处的环境水有侵蚀性时,必须对侵蚀这个问题予以重 视。环境侵蚀主要是指对水泥石的侵蚀,详见本书第四章所述的淡水、硫酸盐、酸、碱等对水泥石的侵蚀作用。海水中氯离子还会对钢筋起锈蚀作用,促使混凝土破坏。混凝土的抗侵蚀性主要在于选用合适的水泥品种和提高混凝土密实度。密实性好及具有封闭孔隙的混凝土,环境水不易侵入,故抗侵蚀性好。
(4)混凝土的碳化混凝土的碳化,是指空气中的二氧化碳渗透到混凝土后,与混凝土内水泥石中的氢氧化钙起化学反应,生成碳酸钙和水,使混凝土碱度降低的过程,此现象也称中性化。我们知道,在水泥水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液,pH值为12〜13。在这种碱性环境中,混凝土构件中的钢筋表面能形成一层难溶的氧化铁钝化膜,对钢筋具有良好的保护作用。但是,当碳化过深接触钢筋时,起保护作用的钝化膜已中性化,在水和空气作用下,钢筋随即产生腐蚀,并由此引起混凝土的体积细微膨胀,使保护层出现裂缝及剥离等破坏现象,混凝土强度降低。此外,碳化还能引起混凝土收缩,使混凝土表面产生微细裂缝。碳化也有有利一面,表层混凝土碳化时生成的碳酸钙,可填充水泥石的孔隙,提高密实度,防止有害物质的侵入。
影响碳化的因素:一是水泥品种,硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快一些,掺混合材 料的水泥比普通硅酸盐水泥碳化快一些;二是水灰比,水灰比越大,碳化速度越快,反之则越慢;三是外界因素,主要是空气中的二氧化碳浓度及湿度,二氧化碳的浓度增高,碳化加快,在相对湿度达到50%〜70%情况下,碳化速度最快。在相对湿度达到100% (或置于水中)或相对湿度小于25% (或干燥环境中)的条件下,碳化会停止。
提高混凝土抗碳化的主要方法和措施是:降低水灰比,掺入减水剂或引气剂,均可提高混凝土的密实度,从而提高抗渗性,促使碳化速度放慢。
(5)混凝土的碱-骨料反应     混凝土的碱-骨料反应,是指水泥中的碱(Na2O和K2O)与骨料中的活性二氧化硅发生反应,在骨料表面生成碱-硅-酸凝胶。这种凝胶具有吸水膨胀的特性,当其膨胀时,会使包围骨料的水泥石胀裂。这种对混凝土能产生破坏作用的现象称为碱-骨料反应。
发生碱-骨料反应的原因:一是水泥中含碱量较高(Na2O含量大于0.6%);二是骨料中含有活性二氧化硅;三是水泥石中存有水分。
避免产生碱-骨料反应的主要措施有:采用低碱水泥;掺加活性混合材料,减轻膨胀反应; 掺用引气剂和不用含活性SiO2的骨料等。
上述影响混凝土耐久性的诸多因素,虽然不完全相同,但却有两个共同之处,即主要取决于 组成材料的质量与混凝土本身的密实度。
(6)提高混凝土耐久性的措施    提高混凝土耐久性的措施,主要有以下几个方面:
①选用适当品种的水泥。
②严格控制水灰比并保证足够的水泥用量。
③选用质量较好的砂石,并采用级配较好的骨料,以利于提高混凝土的密实性。
④掺用减水剂和引气剂,提高混凝土的密实度。
⑤在混凝土施工中,应搅拌均匀、浇灌均匀、振捣密实、加强养护等,提高混凝土质量,增强密实性。