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混凝土的耐久性
1.耐久性的概念
把混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性,从而维持混 凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。
环境对混凝土结构的物理和化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力,是影响混 凝土结构耐久性的因素。混凝土耐久性能主要包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。
(1)抗渗性
抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。它直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性主要与其密度及内部孔隙的大小和构造有关。混凝土内部的互相连通的孔隙和毛细管通路,以及由于在混凝土施工成型时,振捣不实产生的蜂 窝、孔洞都会造成混凝土渗水。
混凝土的抗渗性我国一般采用抗渗等级表示,也有采用相对渗透系数来表示的。抗渗 等级是按标准试验方法进行试验,用每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力 来表示的。如分为P4、P6、P8、P10、P12五个等级,即相应表示能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1. 0MPa及1. 2MPa的水压力而不渗水。
影响混凝土抗渗性的因素有水灰比、水泥品种、骨料的最大粒径、养护方法、外加剂 及掺合料等。
(2)抗冻性
混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下,经受多次冻融循环作用,能保持强度和 外观完整性的能力。在寒冷地区,特别是在接触水又受冻的环境下的混凝土,要求具有较高的抗冻性能。
混凝土的密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度是决定抗冻性的重要因素。因 此,当混凝士采用的原材料质量好、水灰比小、具有封闭细小孔隙(如掺入引气剂的混凝土)及掺入减水剂、防冻剂等其抗冻性都较高。随着混凝土龄期增加,混凝土抗冻性能也 得到提高。
混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用慢冻法以龄期28d的试块在吸水 饱和后,承受反复冻融循环,以抗压强度下降不超过25% ,而且质量损失不超过5%时所 能承受的最大冻融循环次数来确定。将混凝土划分为以下几级抗冻等级: F10、F15、 F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300九个等级,分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、15、25、50、100、150、200、250和300。
(3)抗侵蚀性
当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时,混凝土便会遭受侵蚀,通常有软水侵蚀、硫 酸盐侵蚀、续盐侵蚀、碳酸侵蚀、一般酸侵蚀与强碱侵蚀等。 混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征有关。密实和孔隙封闭的混凝土,环境水不易侵入,故其抗侵蚀性较强。所以,提高混凝土抗侵蚀性的措 施,主要是合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土的密实度和改善孔结构。
(4)混凝土的碳化(中性化)
混凝土的碳化是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水的过程。 碳化对混凝土性能既有有利的影响,也有不利的影响。碳化使混凝土碱度降低,减弱 了对钢筋的保护作用,可能导致钢筋锈蚀;碳化将显著增加混凝土的收缩,使混凝土的抗压强度增大;碳化使混凝土碳化层产生拉应力,可能产生微细裂缝,而使混凝土抗拉、抗 折强度降低。一般认为相对湿度50%~75%时碳化速度最快。
(5)碱骨料反应
碱骨料反应指水泥中的碱与混凝土中的活性骨料(活性二氧化硅)发生的化学反应。这 种反应生成的碱硅酸凝胶,吸水后会产生较大的体积膨胀,引起混凝土裂缝,甚至破坏。抑制碱骨料反应的措施有:
1)选择非活性骨料;
2)当不可能采用完全没有活性的骨料时,则应严格控制混凝土中总的碱量。首选低碱水泥(含碱量不大于0. 6 %) ;
3)掺用活性混合材硅灰、粉煤灰(高钙高碱粉煤灰除外) ,对碱骨料反应有明显的抑制效果;
4)避免混凝土表面积水和接缝积水。
2.提高混凝土耐久性的措施
(1)合理选择水泥品种。
(2)适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比及水泥用量的大小是影响混凝土密 实性的重要因素。《普通混凝土配合比设计规程)) CJG]-2000)对工业与民用建筑工程所 用混凝土的最大水灰比和最小水泥用量作了规定
(3)选用较好的砂、石骨料。
(4)掺用引气剂、减水剂等外加剂。
(5)加强混凝土质量的生产控制。
例:在下列因素中,影响混凝土耐久性最重要的是:( C )。
A.单位加水量
B.骨料级配
C.混凝土密实度
D.孔隙特征
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