混凝土劣化机理.doc

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1、第二节混凝土材料劣化机理（二）一、混凝土组成、结构及其与性能的关系二、不同劣化机理下混凝土的耐久性三、基于材料劣化模型的使用寿命计算二、不同劣化机理下混凝土的耐久性二、混凝土材料劣化机理（一）碳化1、混凝土碳化混凝土的碳化是指混凝土内水泥石中的氢氧化钙、C-S-H凝胶等与空气中的二氧化碳、在湿度相宜时发生化学反应，生成碳酸钙和水．也称混凝土的中性化。混凝土的碳化深度大致与其碳化时间的平方根成正比。（1）碳化对混凝土性能的影响碳化对混凝土弊多利少a、减弱了混凝土对钢筋的保护作用。b、增加混凝土的收缩。c、氢氧化

2、钙的大量流失,导致C-S-H凝胶分解,混凝土粉化。d、产生的碳酸钙填充水泥石的孔隙；放出的水分有助于未水化水泥的水化进行，从而可提高混凝土碳化层的密实度，对提高抗压强度有利。（2）影响混凝土碳化速度的主要因素环境中二氧化碳浓度、环境湿度、水泥品种、水灰比、外加剂、施工质量。如：碳化造成钢筋混凝土工程损坏、（二）有害离子2、有害离子（1）氯离子氯离子的渗透能力强,易渗入混凝土内,使混凝土的钢筋表面局部产生腐蚀电池。Fe-2e=Fe2+；2Cl-+Fe2++nH2O=FeCl2·nH2O；FeCl2·nH2O→F

3、e(OH)2+2Cl-。钢筋表面氯离子浓度达到临界氯离子浓度所需的时间，主要取决于混凝土的质量、保护层厚度、环境温湿度、钢筋产生锈蚀的阈值浓度等因素。氯离子引起钢筋混凝土破坏在青海盐湖地区，氯离子浓度高达20%-30%，电杆使用不到三年就露筋破坏；采用特制的高耐久混凝土，预测寿命可达50年。如：原用钢筋砼电杆过早失效、高耐久抗腐蚀电杆根部、高耐久抗腐蚀电杆。(2)硫酸盐侵蚀硫酸根离子与水泥石中的水化铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙，其反应式为：生成的高硫型水化硫铝酸钙含有大量的结晶水，比原体积增加1.5倍以上

4、，因此对水泥石起极大的膨胀破坏作用。硫酸盐腐蚀引起混凝土膨胀开裂硫酸盐对混凝土腐蚀过程当中，因钙矾石的形成而导致严重开裂；当氯盐存在时，将通过膨胀通道加速扩散过程，加剧钢筋混凝土中钢筋的腐蚀；当硫酸盐和氯盐复合存在时，会严重降低钢筋混凝土的耐久性和服役寿命。如：钙矾石的生长导致砼破坏；钙矾石填充水泥基孔隙；钙矾石导致水泥基膨胀和开裂。（三）碱—集料反应3、碱—集料反应集料中的活性氧化硅与水泥中的碱性氧性物之间的化学作用。这种反应的结果是在集料表面生成了复杂的碱硅酸凝胶，在不断吸水的情况下，体积会无限膨胀，会把

5、水泥石胀裂并产生胶体外流等现象，严重地损坏混凝土的结构。如：碱集料反应导致混凝土开裂；碱—集料反应的条件：1、活性氧化硅2、碱性氧性物3、充足的水（四）冻融破坏4、冻融破坏混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的破坏作用称为冻融循环破坏。混凝土处于饱水状态和冻融循环交替作用是混凝土发生冻融破坏的必要条件。影响混凝土抗冻性的因素：a、内部的孔结构；b、水饱和程度；c、受冻龄期；d、混凝土的强度。混凝土的孔结构及强度又主要取决于混凝土的水灰比、有无外加剂和养护方法等。