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1、砼耐久性和高性能砼介绍目录一砼结构耐久性和使用寿命二砼的劣化三砼的开裂四砼的冻融破坏五砼的化学侵蚀六砼中钢筋锈蚀七砼的碱-骨料反应八砼的磨蚀破坏九高性能砼砼结构耐久性和使用寿命(一)砼结构耐久性砼结构耐久性取决于使用环境条件以及砼结构设计、材料(砼和钢筋)、施工质量和维护.(二)砼结构使用寿命砼结构使用寿命指砼结构在规定的工作环境和维护条件下，能保持设计使用性能的年限。砼结构使用寿命取决于砼结构耐久性、使用条件和环境、结构的及时维修。砼结构使用寿命包括结构良好状态,维护阶段,修理阶段。对于耐久性差的砼结构,维修的弗用比建设投资增加许多倍.(国外5倍定率)二砼的劣化(一)砼劣化基本
2、条件(二)砼侵蚀劣化的类型(三)环境的影响(四)砼的孔结构(五)孔中的水气(六)水气迁移(一)砼劣化基本条件1.气体、水以及含在水气中的有害物质在砼的孔隙和裂缝中的迁移、结合和变化是砼劣化的基本条件,其中水气的迁移是首要条件。2.水气迁移的动力有:浓度差引起扩散;压力差引起渗透;表面能引起毛细吸引。(二)砼侵蚀劣化的类型冻融循环破坏环境水的化学腐蚀砼内钢筋锈蚀(碳化或氯盐引起)碱-骨料反应破坏物理磨损破坏(磨蚀)(三)环境的影响对砼结构耐久性影响起决定性作用的是结构砼周围(以厘米距离计)的微观气侯和与砼接触的环境水或环境土的状况.足够的水份,水中有害物质和温度是环境特征的三个主要
3、因素.1.有害物质及其浓度二氧化碳-----钢筋保护层碳化氯化物-----促进钢筋锈蚀氧------钢筋锈蚀的条件之一酸类------砼酸性腐蚀硫酸盐-----砼结晶型腐蚀碱(钾,钠)-----砼碱-骨料反应破坏镁盐-----砼化学腐蚀2.水和湿度的影响环境水和湿度对砼的碳化过程、氯污染、冻害和化学侵蚀都有重要的影响，但影响程度各不同相。环境条件相互影响的例子:相对湿度50~60%时,砼碳化速度最快;湿度降低时因水份不足,碳化速度减慢;湿度提高时孔隙水增加,二氧化碳迁移困难,直至湿度95%以上碳化过程几乎停止.但是,对钢筋锈蚀来说,相对湿度50~60%时速度很慢,90~95%时,
4、锈蚀最快;>95%时,由于缺氧,锈蚀速度又下降.可见,相对湿度居中(65~85%),是锈蚀危害最大的环境.3.温度的影响温度影响砼的硬化速度，温度增加10~15C度强度增加速度快一倍。同样，砼的化学腐蚀、钢筋锈蚀、碱-骨料反应的破坏速度也与温度的提高成类似的正比关系.砼热天和冷天施工,砼的强度发展和施工技术措施(材料选择,配合比,温控和防冻,养护等)是不同的.砼的内外温差过大和降温过快是砼开裂的重要原因。砼早期受冻和反复冻融破坏是由于环境温度处于负温使砼中水结冰对砼破坏的结果。4.综合影响砼表面的含水量和温度,环境的空气湿度和温度,风速都会综合影响砼的水份蒸发速度.在砼湿养护和砼
5、盐类结晶破坏情况下,都要考虑.砼表面水分蒸发量计算例:砼湿养护时砼表面相对湿度为100%,温度27C度,空气相对湿度70%,25C度,水汽分压差为10.5mmHg,当风速2M/sec时水蒸发速率3.8Kg/M2/H.温差越大，湿度差越大，或风速越大，砼表面水份蒸发量就越大。(四)砼的孔结构砼水泥石孔结构与水气迁移密切相关的两个参数是连通孔隙率和孔径分布.连通孔隙率是指水泥石中互相连通,水气可以迁移的孔隙所占的体积百分率,相当于最大可逆水含量,通常为20~30%.孔径分布影响水气迁移的类型和速度;微孔主要是凝胶孔;毛细孔和引入的大孔对耐久性影响很大;毛细孔增加,耐久性一般要降低.影
6、响砼性能的三要素粗细骨料---骨料强度和表面状态,级配及在砼中所占比例.骨料界面层---富集氢氧化钙和钙矾石结晶,界面层的密实性和厚度很重要.水泥石---水化硅酸钙凝胶,氢氧化钙和钙矾石晶体,未水化颗粒,其它小颗粒,毛细孔和各种孔隙.(五)孔中的水气1.孔表面能和毛细凝结孔的表面能和比表面能---孔壁和固体自由表面一样,由于没有与相邻分子结合而剩余能量,这种能量就是孔的表面能.孔的表面能与孔内体积之比为比表面能.毛细凝结---毛细孔的表面能使孔中水蒸汽分子吸附于孔壁,湿度越大水膜越厚;孔径越小比表面能越大,吸附水与孔体积之比越多,直到孔径小到一定值,孔中完全被水充满,这个过程就是
7、毛细凝结.温度降低,孔中相对湿度增加,直至相对湿度100%水凝结.越小的孔,水凝结越容易.2.孔的含水量和水泥石含水率孔中空气含水量与环境湿度成正比,由于毛细凝结而充满水的孔径大小与空气湿度有关,湿度越大凝结充水孔径越大.水泥石中凝胶孔占很大比例,其孔径很小,即使在湿度较低时也充水,因此水泥石具有较高含水率.空气湿度增加,使较大孔也充水,因而减少了气体扩散的有效孔隙,混凝土透气性降低,氧和二氧化碳的扩散减小,直至混凝土水饱和时扩散停止.(六)水气迁移1.潮湿环境下的水气迁移气、水
