1、n三三 硬化混凝土的耐久性硬化混凝土的耐久性 混凝土抵抗環境介質作用并長期保持其良混凝土抵抗環境介質作用并長期保持其良好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性。提高好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性，對于延長結構壽命，減少修復工混凝土耐久性，對于延長結構壽命，減少修復工作量，提高經濟效益具有重要的意義。耐久性包作量，提高經濟效益具有重要的意義。耐久性包括抗滲性、抗凍性、化學侵蝕和堿集料反應等。括抗滲性、抗凍性、化學侵蝕和堿集料反應等。 3.13.1混凝土的抗滲性混凝土的抗滲性 混凝土的抗滲性是指混凝土抵抗壓力水混凝土的抗滲性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。滲透的能力。 混凝土滲

2、水的原因，是由于內部孔隙形混凝土滲水的原因，是由于內部孔隙形成連通的滲水孔道。這些孔道主要來源于水成連通的滲水孔道。這些孔道主要來源于水泥漿中多余水分蒸發而留下的氣孔、水泥漿泥漿中多余水分蒸發而留下的氣孔、水泥漿泌水所產生的毛細管孔道、內部的微裂縫以泌水所產生的毛細管孔道、內部的微裂縫以及施工振搗不密實產生的蜂窩、孔洞，這些及施工振搗不密實產生的蜂窩、孔洞，這些都會導致混凝土滲漏水。都會導致混凝土滲漏水。n混凝土的抗滲性以抗滲等級來表示。抗滲等混凝土的抗滲性以抗滲等級來表示。抗滲等級是以級是以2828齡期的標準抗滲試件，按規定方齡期的標準抗滲試件，按規定方法試驗，以不滲水時所能承受的最大水壓力

3、法試驗，以不滲水時所能承受的最大水壓力來表示，劃分為來表示，劃分為P2P2、P4P4、P6P6、P8P8、P12 P12 等等等等級，它們分別表示能抵抗級，它們分別表示能抵抗0.20.2、0.40.4、0.60.6、0.80.8、1.2 MPa1.2 MPa的水壓力而不滲透。的水壓力而不滲透。 混凝土的抗滲性與水灰比有密切關系，混凝土的抗滲性與水灰比有密切關系，還與水泥品種、骨料級配、施工質量、養護還與水泥品種、骨料級配、施工質量、養護條件以及是否摻外加劑、摻合料有關。條件以及是否摻外加劑、摻合料有關。(1) 混凝土孔結構對耐久性的影響 nA、B兩混凝土采用相同的水泥、砂、石，A摻用了引氣劑，

4、并降低了水灰比，其抗滲性優于B。請觀察兩混凝土斷面的孔結構。并討論如何可提高混凝土抗滲性。 A混凝土雖有較多氣泡，但這些氣泡是不連通的，截斷了毛細管通道，從而提高了抗滲性。且其減少了水灰比，使其它部分更為致密。可見，改善混凝土孔結構，提高混凝土密實度，可提高混凝土抗滲性。n3.23.2混凝土的抗凍性混凝土的抗凍性 混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態下，混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態下，能經受多次凍融循環作用而不破壞，同時也不嚴能經受多次凍融循環作用而不破壞，同時也不嚴重降低強度的性能。重降低強度的性能。混凝土抗凍性一般以抗凍等級表示。抗凍等級是混凝土抗凍性一般以抗凍等級表示。抗凍等級是

5、采用齡期采用齡期2828的試塊在吸水飽和后，承受反復凍的試塊在吸水飽和后，承受反復凍融循環，以抗壓強度下降不超過融循環，以抗壓強度下降不超過2525，而且質量，而且質量損失不超過損失不超過 時所能承受的最大凍融循環次數時所能承受的最大凍融循環次數來確定的。來確定的。50164925016492將混凝土劃分為以下將混凝土劃分為以下抗凍等級：抗凍等級：1010、F15F15、F25F25、F50F50、F150F150、F200F200、F250F250、F300F300等九個等級，分別表示混凝土能夠承等九個等級，分別表示混凝土能夠承受反復凍融循環次數為受反復凍融循環次數為1010、2525、25

6、25、5050、100100、150150、200200、250250和和300300次。次。n混凝土受凍融作用破壞的原因，混凝土受凍融作用破壞的原因，是混凝土內部是混凝土內部的孔隙水在負溫下結冰后體積膨脹造成的靜水的孔隙水在負溫下結冰后體積膨脹造成的靜水壓力，壓力，因冷凍水蒸汽壓的差別推動未凍水向凍因冷凍水蒸汽壓的差別推動未凍水向凍結區的遷移造成的滲透壓力，結區的遷移造成的滲透壓力，當這兩種壓力所當這兩種壓力所產生的內應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土產生的內應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫，多次凍融使裂縫不斷擴展直至就會產生裂縫，多次凍融使裂縫不斷擴展直至破壞。破壞。n影響混凝土

7、抗凍性的因素有：影響混凝土抗凍性的因素有：（）混凝土強度愈高，抵抗凍融破壞的能力越強，（）混凝土強度愈高，抵抗凍融破壞的能力越強，抗凍性越好。抗凍性越好。（）混凝土密實度、混凝土孔隙構造及數量。密實（）混凝土密實度、混凝土孔隙構造及數量。密實度越小，開口孔隙愈多，水分愈易滲入，靜水壓力越度越小，開口孔隙愈多，水分愈易滲入，靜水壓力越大，抗凍性越差。大，抗凍性越差。（）混凝土孔隙充水程度。飽水程度愈高，凍結后（）混凝土孔隙充水程度。飽水程度愈高，凍結后產生的凍脹作用就大，抗凍性越差。產生的凍脹作用就大，抗凍性越差。（）水灰比。水灰比與孔隙率成正比，水灰比越大，（）水灰比。水灰比與孔隙率成正比，水

8、灰比越大，且開口孔隙率大，抗凍性越差。且開口孔隙率大，抗凍性越差。（）外加劑。在混凝土中摻入引氣劑，可在水泥石（）外加劑。在混凝土中摻入引氣劑，可在水泥石中形成無數細小、均勻的氣泡，使之成為壓力水進出中形成無數細小、均勻的氣泡，使之成為壓力水進出的的“水庫水庫”，使靜水壓力和滲透壓力得以釋放，對冰，使靜水壓力和滲透壓力得以釋放，對冰凍破壞起到很好的緩沖作用。適宜的引氣量以凍破壞起到很好的緩沖作用。適宜的引氣量以為宜。為宜。3.33.3抗侵蝕性抗侵蝕性抗侵蝕性是指混凝土在含有侵蝕性介質環境中抗侵蝕性是指混凝土在含有侵蝕性介質環境中遭受到化學侵蝕、物理作用不破壞的能力。遭受到化學侵蝕、物理作用不破

9、壞的能力。混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥的品種、混混凝土的抗侵蝕性主要取決于水泥的品種、混凝土密實度與孔隙特征等。凝土密實度與孔隙特征等。(1) 北京西直門舊立交橋混凝土開裂北京西直門舊立交橋混凝土開裂 n北京二環路西北角的西直門立交橋舊橋于北京二環路西北角的西直門立交橋舊橋于19781978年年1212月開月開工，工，19801980年年1212月完工。建成使用一段時間后，橋使用混月完工。建成使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有不同程度開裂。凝土的部位都有不同程度開裂。19991999年年3 3月因各種原因拆月因各種原因拆除部分舊橋改建。在改造過程中，有關科研部門對舊橋除部分舊橋改建。在改

10、造過程中，有關科研部門對舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作東南引橋橋面和橋基鉆芯作K K2 2O ONaNa2 2O OCl-Cl-含量測試。其含量測試。其中中Cl-Cl-濃度呈明顯梯度分布，表面濃度呈明顯梯度分布，表面Cl-Cl-濃度為濃度為0.150.150.0940.094和和0.150.15。距表面。距表面1 cm1 cm處的處的Cl-Cl-濃度驟增，分別為濃度驟增，分別為0.300.300.180.18和和0.780.78。在。在1 12 cm2 cm處處Cl-Cl-濃度達到最高值，濃度達到最高值，其后隨著離開表面距離的增加，其后隨著離開表面距離的增加，Cl-Cl-濃度逐漸減至濃度逐漸減至

11、0.10.1左右。左右。北京市北京市8080年代每年化冰鹽的撒散量為年代每年化冰鹽的撒散量為400400600 t600 t，主要用于長，主要用于長安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的Cl-Cl-主要來自主要來自化冰鹽化冰鹽NaClNaCl。混凝土表面。混凝土表面Cl-Cl-含量低于距表面含量低于距表面1 12 cm2 cm處，是因處，是因其表面受雨水沖刷，部分其表面受雨水沖刷，部分Cl-Cl-溶解入雨水中流失。溶解入雨水中流失。Cl-Cl-超過最高超過最高極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產物體積膨極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼

12、筋，銹蝕產物體積膨脹，導致鋼筋開裂，保護膜脫落。脹，導致鋼筋開裂，保護膜脫落。（2）南方某海港碼頭建成后發現部分縱梁底部混凝土脫落，鋼筋全部外露，請討論該碼頭鋼筋混凝土腐蝕破壞的原因。 n該碼頭縱梁鋼筋銹蝕，是因其處于浪濺區，海水氯鹽入侵混凝土，使鋼筋該碼頭縱梁鋼筋銹蝕，是因其處于浪濺區，海水氯鹽入侵混凝土，使鋼筋周圍氯離子含量超過鋼筋致銹的臨界值，引起鋼筋銹蝕。而銹蝕使混凝土周圍氯離子含量超過鋼筋致銹的臨界值，引起鋼筋銹蝕。而銹蝕使混凝土膨脹開裂，以致脫落，又進一步加劇了鋼筋的銹蝕。膨脹開裂，以致脫落，又進一步加劇了鋼筋的銹蝕。a.a.從混凝土其它方面來看，碼頭梁混凝土的水灰比為從混凝土其它

13、方面來看，碼頭梁混凝土的水灰比為0.50 0.50 和和0.550.55。較大的水灰比使混凝土孔徑和孔隙率增大，利于氯離子滲透，擴散至鋼筋較大的水灰比使混凝土孔徑和孔隙率增大，利于氯離子滲透，擴散至鋼筋表面。表面。b.b.混凝土單位體積膠凝材料用量偏低。該工程混凝土未摻外加劑，水混凝土單位體積膠凝材料用量偏低。該工程混凝土未摻外加劑，水泥用量分別為泥用量分別為350 kg/m3350 kg/m3。c.c.混凝土保護層厚度不足。該混凝土保護層設計厚度為混凝土保護層厚度不足。該混凝土保護層設計厚度為5.5 mm5.5 mm，且由，且由于施工偏差，部分構件實際保護層還低于設計值。于施工偏差，部分構件

14、實際保護層還低于設計值。 n3.43.4混凝土的碳化混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳與水泥石混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。碳化又叫中中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。碳化又叫中性化。性化。碳化對混凝土性能有明顯的影響，首先是減弱對鋼碳化對混凝土性能有明顯的影響，首先是減弱對鋼筋的保護作用。由于水泥水化過程中生成大量氫氧筋的保護作用。由于水泥水化過程中生成大量氫氧化鈣，使混凝土孔隙中充滿飽和的氫氧化鈣溶液，化鈣，使混凝土孔隙中充滿飽和的氫氧化鈣溶液，其其 值可達到值可達到12.612.61313。這種強堿性環境能使。這種強堿性環境能

15、使混凝土中的鋼筋表面生成一層鈍化薄膜，從而保護混凝土中的鋼筋表面生成一層鈍化薄膜，從而保護鋼筋免于銹蝕。碳化作用降低了混凝土的堿度，當鋼筋免于銹蝕。碳化作用降低了混凝土的堿度，當值低于值低于1010時，鋼筋表面鈍化膜破壞，導致鋼筋時，鋼筋表面鈍化膜破壞，導致鋼筋銹蝕。銹蝕。n其次，當碳化深度超過鋼筋的保護層時，鋼筋其次，當碳化深度超過鋼筋的保護層時，鋼筋不但易發生銹蝕，還會因此引起體積膨脹，使不但易發生銹蝕，還會因此引起體積膨脹，使混凝土保護層開裂或剝落，進而又加速混凝土混凝土保護層開裂或剝落，進而又加速混凝土進一步碳化。進一步碳化。碳化作用還會引起混凝土的收縮，使混凝土表碳化作用還會引起混凝

16、土的收縮，使混凝土表面碳化層產生拉應力，可能產生微細裂縫，從面碳化層產生拉應力，可能產生微細裂縫，從而降低了混凝土的抗折強度。而降低了混凝土的抗折強度。n影響混凝土碳化速度的主要因素有：影響混凝土碳化速度的主要因素有：（1 1）水泥品種。摻混合材的水泥，因其氫氧化）水泥品種。摻混合材的水泥，因其氫氧化鈣含量較少，碳化比普通水泥快。鈣含量較少，碳化比普通水泥快。（2 2）水灰比。水灰比大的混凝土，因孔隙較多，）水灰比。水灰比大的混凝土，因孔隙較多，二氧化碳易于進入，碳化也快。二氧化碳易于進入，碳化也快。（3 3）環境濕度。在相對濕度為）環境濕度。在相對濕度為50507575的環境的環境時，碳化最

17、快。相對濕度小于時，碳化最快。相對濕度小于2525或達到或達到100100時，碳化停止。因為碳化需要水分，但不能堵塞時，碳化停止。因為碳化需要水分，但不能堵塞二氧化碳的通道。此外，空氣中二氧化碳濃度越二氧化碳的通道。此外，空氣中二氧化碳濃度越高，碳化速度也越快。高，碳化速度也越快。n硬化條件。空氣中或蒸汽中養護的混凝土，比在潮硬化條件。空氣中或蒸汽中養護的混凝土，比在潮濕環境或水中養護的混凝土碳化快。因為前者促使濕環境或水中養護的混凝土碳化快。因為前者促使水泥石形成多孔結構或產生微裂縫，后者水化程度水泥石形成多孔結構或產生微裂縫，后者水化程度高，混凝土較密實。高，混凝土較密實。混凝土的碳化深度

18、大體上與碳化時間的平方成正比。混凝土的碳化深度大體上與碳化時間的平方成正比。為防止鋼筋銹蝕，必須設置足夠的鋼筋保護層。為防止鋼筋銹蝕，必須設置足夠的鋼筋保護層。n3.5 3.5 堿一骨料反應堿一骨料反應 堿一骨料反應是指混凝土中所含的堿（堿一骨料反應是指混凝土中所含的堿（NaNa2 2O O或或K K2 2O O）與骨料的活性成分（活性與骨料的活性成分（活性SiOSiO2 2），在混凝土硬化后），在混凝土硬化后潮濕條件下逐漸發生化學反應，反應生成復雜的潮濕條件下逐漸發生化學反應，反應生成復雜的堿堿硅酸凝膠硅酸凝膠，這種凝膠吸水膨脹，導致混凝土這種凝膠吸水膨脹，導致混凝土開裂的現象。開裂的現象。

19、堿一骨料反應的反應速度很慢，需堿一骨料反應的反應速度很慢，需幾年或幾十年，因而對混凝土的耐久性十分不利。幾年或幾十年，因而對混凝土的耐久性十分不利。骨料中含有活性二氧化硅的礦物有：蛋白石、玉骨料中含有活性二氧化硅的礦物有：蛋白石、玉髓、鱗石英等。含有活性氧化硅的巖石有：安山髓、鱗石英等。含有活性氧化硅的巖石有：安山巖、凝灰巖、流紋巖等。用這種骨料配制混凝土巖、凝灰巖、流紋巖等。用這種骨料配制混凝土時，必須用低堿水泥，控制混凝土堿含量（折算時，必須用低堿水泥，控制混凝土堿含量（折算成成NaNa2 2O O）小于）小于0.60.6，或采用摻混合材的水泥。對，或采用摻混合材的水泥。對有懷疑的骨料，需

20、做堿一骨料試驗，防止混凝土有懷疑的骨料，需做堿一骨料試驗，防止混凝土出現堿一骨料反應而破壞。出現堿一骨料反應而破壞。n某市自來水公司一號水池建于山上，某市自來水公司一號水池建于山上，19801980年年1 1月交付使用，月交付使用，19891989年年6 6月月2020日池壁突然崩塌，造成日池壁突然崩塌，造成3939人死亡，人死亡，6 6人受傷的特大人受傷的特大事故。該水池使用的是冷卻水，輸入池內水溫達事故。該水池使用的是冷卻水，輸入池內水溫達4141。該水池。該水池為預應力裝配式鋼筋混凝土圓形結構，池壁由為預應力裝配式鋼筋混凝土圓形結構，池壁由132132塊預制鋼筋塊預制鋼筋混凝土板拼裝，接

21、口處部分有泥土。板塊間接縫處用混凝土板拼裝，接口處部分有泥土。板塊間接縫處用C30C30細石細石混凝土二次澆筑有蜂窩麻面板壁外灌澆混凝土二次澆筑有蜂窩麻面板壁外灌澆266266根高強鋼筋，再噴根高強鋼筋，再噴射射3 cm3 cm磚保溫墻，池內壁設計未作防滲層，只要求在接縫處向磚保溫墻，池內壁設計未作防滲層，只要求在接縫處向兩側各延伸兩側各延伸5 cm5 cm范圍內刷兩道素水泥漿。范圍內刷兩道素水泥漿。水池壁崩塌水池壁崩塌A. A. 池內水溫高，增強了對池壁的腐蝕能力，導致池壁結構過池內水溫高，增強了對池壁的腐蝕能力，導致池壁結構過早破損。早破損。B. B. 預制板接縫面未打毛，清洗不徹底，故部

22、分留有預制板接縫面未打毛，清洗不徹底，故部分留有泥土；且接縫混凝土振搗不實，部分有蜂窩麻面，其抗滲能泥土；且接縫混凝土振搗不實，部分有蜂窩麻面，其抗滲能力大大降低，使水分浸入池壁，并對繞絲產生電化學反應。力大大降低，使水分浸入池壁，并對繞絲產生電化學反應。事實上所有鋼絲已嚴重銹蝕，有效截面減少，抗拉強度下降，事實上所有鋼絲已嚴重銹蝕，有效截面減少，抗拉強度下降，以致斷裂，使池壁倒塌。以致斷裂，使池壁倒塌。C. C. 設計方面亦存在考慮不周，且對設計方面亦存在考慮不周，且對鋼絲嚴重銹蝕未能及時發現等問題。鋼絲嚴重銹蝕未能及時發現等問題。 n3.6 3.6 提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措施（）合理選擇水泥品種（）合理選擇水泥品種（）適當控制混凝土