混凝土材料的耐久性_建筑材料.pptx

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混凝土的耐久性 ppt课件

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第三节:化学侵蚀
2.硫酸盐侵蚀
化学侵蚀最广泛和 最普通的形式是硫 酸盐的侵蚀。
图为被硫酸盐腐蚀土壤破坏的混泥土柱
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第三节:化学侵蚀
硫酸盐侵蚀的机理
硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及
水泥浆体的软化和分解。 水泥中的C3A含量过高将使混凝土遭受硫酸盐腐蚀,其主要原
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第三节:化学侵蚀
1.渗滤和盐霜
当水分能经材料渗出时,无论连续或间歇的, 或当暴露的表面受干湿交替作用时,混凝土的表面 几乎常常出现盐霜。盐霜由沉积的盐类所组成,这 些盐类可能是混凝土渗析出的盐经蒸发水分后的结 晶,或与大气中二氧化碳相互作用的结晶而生成。 典型的盐类为硫酸盐、钠、钾或钙的碳酸盐,其主 要组成是碳酸钙。
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W/C 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 >0.70
养护时间/d 3 7 28
180 365 不可能形成
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第一节:混凝土的渗透性
掺入辅助胶凝材料,特别是硅灰,可以 显著降低渗透性——事实上这种下降比仅降 低水胶比W/C的效果更明显。硅灰的掺入同 时减小了孔隙率和孔的尺寸。
硫酸盐腐蚀的三个过程:
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第一节:混凝土的渗透性
水泥浆的Kp不是常数,此值决定与W/C比和水泥浆的龄期
密实的充分水化的水泥浆体
水泥浆体的泥龄对渗透系数的影响(W/C=0.51)
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第一节:混凝土的渗透性
经过养护后的浆体渗透系数是非常 小的,即使总孔隙率高时,其渗透系数 与低孔隙率的岩石同级。因此可总结为 水并不能顺利通过细小的胶孔,其渗透 性受互相连通的毛细孔网络所控制。如 继续水化,则由于C-S-H凝胶的形成而 堵塞了互相连通的孔,使毛细管网络变 得愈加扭曲,并伴有Kp不断减小。达到 出现完全不连通毛细孔所需要的养护时 间是W/C的函数。

概述混凝土耐久性 PPT

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青藏公路桥墩冻胀破坏
1907----上海大厦和外百渡 桥(百年建筑)
不达拉宫(重建1690年)石木 结构
• 故宫(紫禁城)建成 于1420年)
• 砖木结构
赵州桥建于(公元 605-618年)
赵州桥建于(公元605618石拱结构)
• 1937-------钱塘江 大桥(钢混结构)
1.4 结构耐久性研究存在的主要问题
◆对于一般建筑结构,设计工作寿命为50年,重要的建筑物 可取100年。
◆近年来,随着建筑市场化的发展,业主也可以对建筑的寿 命提出更高要求。对于其它土木工程结构,根据其功能要 求,设计工作寿命也有差别,如桥梁工程一般要求在100年 以上。
混凝土结构使用寿命
无损伤 劣化开始,可修补 毁坏,废弃
Deterioration of Reinforced Concrete Bridge due to Poor Durability
混凝土桥梁立柱和主梁耐久性退化的典型例子
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 2)缆索承重桥梁的严重耐久性问题
国内部分缆索承重桥梁拉索(或吊杆)的更换记录
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题
3)拱桥的耐久性问题
混凝土双曲拱桥:严重开 裂,加固、降级及拆除
混凝土结构耐久性的概念及其研究现状
◆混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下, 满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减 小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。
◆耐久性是指结构在预定设计工作寿命期内,在正常维护条 件下,不需要进行大修和加固满足,而满足正常使用和安 全功能要求的能力。
① 仅通过某一因素影响下材料退化机理来预测结构总体退化规律是困难的 ② 绝大多数试验不能正确反映桥梁实际工作情况 ③ 对于桥梁结构中广泛应用的预应力砼构件很少进行研究 ④ 现有的砼耐久性的研究成果与结构的设计、施工控制等存在脱节 ⑤ 主要针对房屋建筑结构而很少专门对桥梁结构的耐久性问题进行研究 ⑥ 对如何从结构构造和细节的角度改善桥梁耐久性很少有人研究 ⑦ 对于后期养护和管理的问题很少进行研究 ⑧ 对桥梁结构及构件的使用寿命等问题没有明确的规定

混凝土材料的耐久性建筑材料

混凝土材料的耐久性建筑材料

混凝土材料的耐久性建筑材料在建筑领域,混凝土是一种被广泛应用的材料。

然而,要确保建筑物的长期稳定和安全,混凝土材料的耐久性就显得至关重要。

混凝土材料的耐久性,简单来说,就是指混凝土在长期使用过程中,抵抗各种破坏因素的能力。

这些破坏因素多种多样,包括物理作用、化学侵蚀、生物侵害等。

物理作用对混凝土耐久性的影响不可小觑。

比如,温度变化会导致混凝土产生膨胀和收缩。

在炎热的夏季,混凝土可能会因高温而膨胀;到了寒冷的冬季,又可能会收缩。

如果这种膨胀和收缩反复发生且幅度较大,就容易使混凝土内部产生裂缝。

一旦有了裂缝,外界的水分、氧气等物质就更容易侵入,从而加速混凝土的劣化。

化学侵蚀也是影响混凝土耐久性的重要因素。

例如,在一些工业环境中,混凝土可能会接触到酸、碱等腐蚀性物质。

这些物质会与混凝土中的成分发生化学反应,逐渐破坏其结构。

另外,在潮湿的环境中,混凝土中的氢氧化钙可能会与空气中的二氧化碳发生反应,生成碳酸钙,这个过程被称为碳化。

碳化会降低混凝土的碱性,使得钢筋更容易受到锈蚀。

除了物理和化学因素,生物侵害也会威胁混凝土的耐久性。

某些微生物在适宜的环境中生长繁殖,可能会产生酸性代谢产物,对混凝土造成腐蚀。

为了提高混凝土材料的耐久性,在材料的选择和配比方面需要精心设计。

首先,选择质量良好的水泥是关键。

优质的水泥具有较高的强度和稳定性,能够为混凝土的耐久性提供基础保障。

同时,合理控制水泥的用量也很重要,过多或过少的水泥都可能影响混凝土的性能。

骨料的选择同样不容忽视。

骨料的强度、级配和表面特征等都会对混凝土的耐久性产生影响。

例如,使用坚固、耐磨的骨料可以增强混凝土抵抗磨损和冲击的能力。

在混凝土的配比中,水灰比是一个关键参数。

水灰比越小,混凝土的强度和耐久性通常越高。

但水灰比过小又可能会导致混凝土的施工性能变差,因此需要在强度、耐久性和施工性能之间找到一个平衡。

施工过程中的质量控制对于混凝土耐久性也有着直接的影响。

《土木工程材料》课件——混凝土的耐久性

《土木工程材料》课件——混凝土的耐久性
抗冻等级≥F50的混凝土为抗冻混凝土。
对高抗冻性混凝土,其抗冻性也可采用快冻法,以相对动弹 性模量值不小于60%,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表示。
提高混凝土抗冻性的最有效方法是掺入引气剂(1998、2km 试验路段,公路不低于C40,其他C30)、减水剂和防冻剂, 或使混凝土更密实。
抗渗等级≥P6的混凝土为抗渗混凝土。
图3-24 硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系(93%水化度)
渗透性—水灰比关系存在临界区域
最初几周,硬化水泥浆体的渗透性下降数个量级
渗透性与耐久性
Permeability and durability
采用适宜的原材料及良好的生产、 浇筑与养护操作,当水泥用量为300~ 350Kg/m3、水灰比0.45~0.55,制备出 28d抗压强度为35~40MPa的混凝土, 在大多数环境条件下可以呈现足够低的 渗透性和良好的耐久性能。
抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。
影响混凝土抗渗性的因素有:
1)水灰比 对抗渗性起决定作用。 2)骨料的最大粒径
3)养护方法 蒸汽养护较自然养护的要差。
4)水泥品种 5)外加剂 6)掺合料 7)龄期
混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。混凝土的抗渗等 级分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级,相应表示能 抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的静水压力而不渗水。
风与温度 相对湿度 硫酸盐离子 温度变化
氧气和水
控制变量 游离氧化钙和氧化镁 水化热和冷却速率 水泥含碱量,骨料组分 骨料吸水性,混凝土含气量,骨 料最大尺寸 混凝土温度,表面的防护 配合比设计,干燥速度 配合比设计,水泥种类,外加剂 温度升高和变化速率 混凝土坍落度、保护层、钢筋直 径 保护层、混凝土抗渗性

高性能混凝土及混凝土耐久性精品PPT课件

高性能混凝土及混凝土耐久性精品PPT课件
高性能混凝土 及混凝土耐久性
高性能混凝土
是以耐久性和可持续发展作为基本要求,并 适合工业化生产和施工的混凝土
与传统的混凝土相比,高性能混凝土在配比上的 特点是低用水量,较低的水泥用量,并以矿物掺 合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的 必须组分。
中国土木工程学会高强与高性能委员会 《高性能混凝土 — 定义、现状与发展方向》
➢规范还阻碍粉煤灰等掺合料和引气剂 的使用,为改善混凝土结构耐久性带来 不良后果
工程施工进度的不适当追求
养护不良使表层混凝土的抗渗性成倍降低,使 钢筋开始锈蚀的年限成倍缩少
1天养护与7天养护,可使碳化引起锈蚀年限缩减为原 来的1/4
抢工省略必要检验工序,使钢筋位置出现偏差
钢筋的保护层厚度如在施工中缩减一半,出现锈蚀 年限将缩减为原来的1/4
2)偶然作用 —— 地震、爆炸、撞击等
3)环境作用(或环境影响) ——
温、湿度及其变化,降水,冰冻等大气作用; 土体、水体、空气中有害化学物质作用
作用
承载力极限状态下 安全性
规定作用 下构件承 载力安全

结构 整体
牢固 性
正常使用下 适用性
变形、 裂缝、 振动等 控制
耐久性
设计的 主要内容
一般
◆◆
抽样调查,漏水隧道数量占50.4%,有的 区段高达94%,导致铁路钢轨锈蚀、道 床翻浆、电力牵引设备漏电
据1998年统计,铁路隧道受腐蚀裂损的 占隧道总数的13.2%
➢规范的耐久性设置水准基本上停留在 解放初或50年代国际水平
➢ 由于水泥强度提高和施工进度加快,实 际 耐久性质量大幅度下降
早强水泥配制的混凝土,内部微结构和后期强度发展 不良,易开裂,耐久性差
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分为两大类:
第一类,由水、空气和其它侵蚀性介质 渗透或扩散进入混凝土的速率所决定。
包括化学的:钢筋锈蚀、碱-骨料反应、 硫酸盐、海水和酸的侵蚀;物理的:冻融、 盐结晶、火灾等。
第二类,是磨耗、冲磨与空蚀,涉及一 些另外的机理。
1.表面损耗造成的劣化
(Deterioration by surface wear)
P. K. Metha “Influence of Fly Ash Characteristics on the Strength of Portland cement – Fly Ash Mixture. C.C. R. Vol. 15,1985.
罗马万神殿
The Pantheon Rome
在21世纪建造耐久的结构物
2. 盐结晶引起开裂
(Cracking by crystallization of salt in pores)
混凝土因孔隙里盐发生结晶的物理作用, 可能造成严重的损害,许多多孔材料都可能 由于与其接触的饱和溶液析晶过程产生的压 力引起开裂。盐结晶只能发生在一定温度下 溶质的浓度超过饱和浓度的时候。过饱和度 越大,结晶压越大。例如岩盐NaCl在过饱和 度=2时,8℃下产生的结晶压可达55.4MPa, 足以让岩石或混凝土开裂。
1. 混凝土的渗透性
Permeability of Concrete
混凝土是一种多孔的物质。流体可以沿着混 凝土内部连通的孔隙渗透。混凝土中流体的渗
透能力称为混凝土的渗透性。
通常测定混凝土抵抗流体渗透的能力,称为
混凝土的抗渗性。
最初几周,硬化水泥浆体的渗透性下降数个量级
图3-24 硬化水泥浆体渗透性与水灰比的关系(93%水化度)
结构耐久性——结构及其构件在环 境作用下长期维持其所需性能的能 力。
问题
1. 有没有混凝土结构物不要求很耐久?
2.
有。
3. 2. 哪一类混凝土结构物不要求耐久性?
4. 临时建筑(如围堰等)。
5. 3. 哪一类混凝土结构耐久性要求最高?
6. 纪念性建筑物、核废料储存设施等。
古罗马时期的混凝土
欧洲的输水故道、君士坦丁的巴 西利卡会堂建筑、罗马的万神殿以及 那不勒斯等地海岸上的罗马混凝土工 程,尽管有的已经被海浪磨光了表面, 有的长满了青苔,而混凝土却仍能保 持完好。
现今混凝土的水灰比减小使得自生 收缩加大;早期强度迅速增长引起弹性 模量相应快速增大、徐变系数减小,这 对混凝土的延伸率又产生不利影响,这 就是为什么高早强混凝土比中等和低强 度混凝土更易于开裂的原因。
3.5.1 水与混凝土的劣化
对许多建筑材料来说,水是它们生 产过程的重要原料之一,同时也是它们 破坏过程的主要介质。水也是多数结构 混凝土出现耐久性问题的核心。不仅物 理劣化过程与水有关;同时作为传输侵 蚀性离子的介质,水又是其化学劣化过 程的一个根源。
2. 离子在混凝土中的扩散
Diffusion of Ion in Concrete
离子的扩散行为虽与水在混凝土 中的传输不同,但它要以水为载体。 离子(或原子、分子)在浓度梯度作用 下运动,即扩散过程,传输速率由费 克(Fick)定律求得。
Fick定律:
P D C X
式中: P为 X方向物体单位面积上的传输速率; C / X 为浓度梯度, D为扩散系数,量纲为m2/s。 与渗透系数K类似,D取决于混凝土的孔结
开裂的原因有很多,一个导致混凝土结 构早期开裂的主要原因,是为满足现代高速 施工,而采用高早强水泥及高强混凝土。
P.K.Mehta. Buiury. Concrete International. March,2001.
发生开裂的主要原因
包括磨耗、冲磨和空蚀三种作用。
磨耗指摩擦引起的损耗,主要为路面和工业 地坪由于车辆行驶造成;
冲磨发生于水工结构,例如隧道衬砌、溢流 面以及给排水管道等,当水夹带砂土颗粒流过混 凝土表面,与其碰撞、滑动或滚动引起的损耗;
水工混凝土还受到另一种称为空蚀(也称气 蚀)的作用。水流夹带气泡在流向突然变化时形 成高负压导致爆裂,使表面产生空穴的现象。
构和扩散介质两方面。
3. 混凝土的吸水性
Sorptivity of concrete
硬化水泥浆体或混凝土因毛细 作用(而不是压力梯度)吸收或吸附 水份于其孔隙里的性质,称为吸水 性。试验表明:吸水性大小主要反 映混凝土靠近表层的抗渗性。
防波堤
3.5.2 混凝土的劣化 (Degradation of concrete)
渗透性—水灰比关系存在临界区域
渗透性与耐久性
Permeability and durability
采用适宜的原材料及良好的生产、 浇筑与养护操作,当水泥用量为300~ 350Kg/m3、水灰比0.45~0.55,制备出 28d抗压强度为35~40MPa的混凝土, 在大多数环境条件下可以呈现足够低的 渗透性和良好的耐久性能。
P.K.Mehta. Building Durable Structures in 21st Century. CONCRETE INTERNATIONAL. March,2001.
劣化现象,例如钢筋锈蚀和硫酸盐侵蚀, 在水和离子渗入到混凝土内部时就会发生。 在相互隔离的微裂缝、可见裂缝与孔隙相连 通时,就产生渗透。因此,渗透与开裂是紧 密相关的。
以往,通常认为结构物的耐久性不足, 既不是设计,也不是材料的原因所引起。大多 数情况下,都认为是施工操作不当的责任。混 凝土捣实与养护不良、钢筋保护层不足以及接 缝漏水是施工存在问题的一些例子。
然而现今一个严重的问题是:许多新结构的 施工操作与以往保持一致,而过早劣化的现象却 在不断增多。这意味着混凝土结构过早劣化的现 象还将以很高的速度不断继续下去,除非我们深 入地了解现今的建设实践,深刻地认识影响混凝 土结构劣化的主要原因。
§3.5 混凝土耐久性 Deterioration of Reinforced Concrete Bridge
due to Poor Durability
DURABILITY of CONCRETE
建筑材料的耐久性
材料的耐久性——在长期使用过程 中维持其内部结构和使用性能在一 个可以接受的水平的能力。
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