混凝土4学习教程.pptx

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1、JIANZHUCAILIAO2、干湿变形干湿变形定义：定义：定义：定义：由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为变形，表现为干缩湿胀干缩湿胀干缩湿胀干缩湿胀。原因：原因：原因：原因：混凝土在干燥过程中，由于混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水毛细孔水毛细孔水毛细孔水的蒸发，使毛细孔的蒸发，使毛细孔中形成中形成负压负压负压负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力收缩力收缩力收缩力，导致导致混凝土收缩混凝土收缩混凝土收缩混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，。同时，凝胶体颗粒

2、的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生凝胶体因失水而产生紧缩紧缩紧缩紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积会产。当混凝土在水中硬化时，体积会产生生轻微膨胀轻微膨胀轻微膨胀轻微膨胀。混凝土的变形性能混凝土的变形性能特点：特点：特点：特点：干燥收缩不能完全恢复，即使长期放置在水中仍然存干燥收缩不能完全恢复，即使长期放置在水中仍然存在残余变形在残余变形。第第1页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的变形性能混凝土的变形性能龄期应变 水中养护空气中养护膨胀收缩图4-25 混凝土的胀缩第第2页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的变形性能混凝土的变形性能收缩前收缩前收缩后收缩后

3、自由收缩自由收缩 导致体积变化，但不产生应力导致体积变化，但不产生应力第第3页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO平行裂缝垂直与收缩方向混凝土的变形性能混凝土的变形性能干燥收缩的危害：干燥收缩的危害：干燥收缩的危害：干燥收缩的危害：当混凝土的干燥收缩受到约束时，将导致当混凝土的干燥收缩受到约束时，将导致裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。第第4页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土干缩的影响因素：混凝土干缩的影响因素：混凝土干缩的影响因素：混凝土干缩的影响因素：水泥品种：水泥品种：水泥品种：水泥品种：采用矿渣水泥较采用普通水泥收缩大，火山灰采用

4、矿渣水泥较采用普通水泥收缩大，火山灰水泥混凝土干缩率最大；水泥混凝土干缩率最大；水泥用量：水泥用量：水泥用量：水泥用量：水灰比一定时，水泥用量越多，干缩越大；水灰比一定时，水泥用量越多，干缩越大；用水量：用水量：用水量：用水量：水泥用量一定时，用水量越多，干缩越大；水泥用量一定时，用水量越多，干缩越大；水泥细度：水泥细度：水泥细度：水泥细度：强度等级越高，颗粒越细，干缩较大。强度等级越高，颗粒越细，干缩较大。骨料含量：骨料含量：骨料含量：骨料含量：骨料的干缩小于水泥石，因此，骨料体积含量骨料的干缩小于水泥石，因此，骨料体积含量越大，干缩越小；越大，干缩越小；良好养护可以减小收缩良好养护可以减小

5、收缩良好养护可以减小收缩良好养护可以减小收缩混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第5页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO3、温度影响温度影响定义：定义：定义：定义：混凝土随着温度的变化产生混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩热胀冷缩热胀冷缩热胀冷缩的变形。的变形。指标：指标：指标：指标：混凝土的温度线膨胀系数为（混凝土的温度线膨胀系数为（11.5）10-5/。危害：危害：危害：危害：温度变形对温度变形对大体积混凝土大体积混凝土大体积混凝土大体积混凝土及及大面积混凝土大面积混凝土大面积混凝土大面积混凝土工程及工程及纵长的混凝纵长的混凝纵长的混凝纵长的混凝土构件土构件土构件土构件极为不利，易使

6、这些混凝土造成极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝温度裂缝温度裂缝温度裂缝。措施：措施：措施：措施：对对大体积混凝土大体积混凝土大体积混凝土大体积混凝土可采用可采用低热水泥低热水泥低热水泥低热水泥，减少水泥用量减少水泥用量减少水泥用量减少水泥用量，采用，采用人工人工人工人工降温降温降温降温。对。对纵向较长的混凝土结构纵向较长的混凝土结构纵向较长的混凝土结构纵向较长的混凝土结构每隔一段距离设置一道每隔一段距离设置一道伸缩缝伸缩缝伸缩缝伸缩缝，或，或在结构中设置在结构中设置温度钢筋温度钢筋温度钢筋温度钢筋等措施。等措施。混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第6页页/共共57页页JIANZHUCAIL

7、IAO二、二、二、二、荷载作用下的变形荷载作用下的变形1、短期荷载作用下的变形短期荷载作用下的变形由骨料与水泥石组成的混凝土是一种由骨料与水泥石组成的混凝土是一种弹塑性体弹塑性体弹塑性体弹塑性体。特点：特点：特点：特点：混凝土在压应力作用下，既产生混凝土在压应力作用下，既产生弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形，也产生，也产生塑性塑性塑性塑性变形变形变形变形。在较低应力在较低应力(极限应力极限应力fcp的的30%)下，以弹性变形为主；下，以弹性变形为主；在较高应力在较高应力(fcp的的30%)下，产生弹塑性变形，应力水平下，产生弹塑性变形，应力水平越高，塑性变形量越大；越高，塑性变形量越大；混凝土

8、强度越低，塑性变形越大。混凝土强度越低，塑性变形越大。图图图图4-264-26（1 1）混凝土的弹塑性变形）混凝土的弹塑性变形）混凝土的弹塑性变形）混凝土的弹塑性变形混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第7页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO（2 2）混凝土的变形模量）混凝土的变形模量）混凝土的变形模量）混凝土的变形模量变形模量变形模量变形模量变形模量是指在应力是指在应力-应变曲线应变曲线上任一点上任一点上任一点上任一点的应力与其应变的比的应力与其应变的比值，称为混凝土在值，称为混凝土在该应力下的变形模量该应力下的变形模量该应力下的变形模量该应力下的变形模量。反映混凝土所受应。反映混凝

9、土所受应力与产生的应变之间的关系。力与产生的应变之间的关系。计算钢筋混凝土结构的变形、裂缝的开展计算钢筋混凝土结构的变形、裂缝的开展及大体积混凝土的温度应力及大体积混凝土的温度应力在混凝土结构或钢筋混凝土在混凝土结构或钢筋混凝土结构设计中结构设计中结构设计中结构设计中，常采用，常采用规范规定规范规定规范规定规范规定，采，采用用150mm150mm300mm的棱柱体作为标准试件，取测定点的棱柱体作为标准试件，取测定点的应力为的应力为 f fcpcp/3/3，经过，经过四次以上反复加荷与卸荷后四次以上反复加荷与卸荷后四次以上反复加荷与卸荷后四次以上反复加荷与卸荷后，所得的应力，所得的应力-应变曲线

10、与初始切线大致平行时测得的弹性模量值，即为该混应变曲线与初始切线大致平行时测得的弹性模量值，即为该混凝土的凝土的弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量E Ec c。图图图图4-274-27混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第8页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO影响混凝土弹性模量的因素：影响混凝土弹性模量的因素：影响混凝土弹性模量的因素：影响混凝土弹性模量的因素：混凝土的强度，其强度越高，弹性模量越大；混凝土的强度，其强度越高，弹性模量越大；骨料含量越多，其弹性模量大；骨料含量越多，其弹性模量大；养护条件。养护好及龄期长，弹性模量大。养护条件。养护好及龄期长，弹性模量大。混凝土的变形性能混

11、凝土的变形性能第第9页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO2、长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形徐变徐变徐变徐变定义：定义：定义：定义：在持续（恒定）荷载作用下，混凝土产生随时间而增加在持续（恒定）荷载作用下，混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。的变形称为徐变。混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第10页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO徐变产生的机理：徐变产生的机理：徐变产生的机理：徐变产生的机理：u在荷载作用下水泥石中的水化物凝胶颗粒之间的在荷载作用下水泥石中的水化物凝胶颗粒之间的粘性流动粘性流动粘性流动粘性流动和和剪切滑移剪

12、切滑移剪切滑移剪切滑移；u在荷载作用下，凝胶体内的吸附水被挤出；在荷载作用下，凝胶体内的吸附水被挤出；u骨料的延后弹性变形骨料的延后弹性变形；u过渡区裂缝的扩展或产生。过渡区裂缝的扩展或产生。加荷后，水泥石首先变形，骨料上的应力增大，骨料产生弹性变形延后弹性变形混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第11页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO影响徐变的因素：影响徐变的因素：影响徐变的因素：影响徐变的因素：含水率：含水率：含水率：含水率：混凝土中的含水率降低，徐变减小；混凝土中的含水率降低，徐变减小；环境湿度：环境湿度：环境湿度：环境湿度：湿度减小，徐变增大；湿度减小，徐变增大；骨料用量：骨

13、料用量：骨料用量：骨料用量：体积含量增加，徐变减小；体积含量增加，徐变减小；骨料的特性：骨料的特性：骨料的特性：骨料的特性：弹性模量越大，徐变越小；弹性模量越大，徐变越小；水灰比与龄期：水灰比与龄期：水灰比与龄期：水灰比与龄期：水灰比增大，徐变增大；水灰比增大，徐变增大；水泥用量：水泥用量：水泥用量：水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐变增大；水灰比一定，水泥用量增加，徐变增大；荷载应力水平：荷载应力水平：荷载应力水平：荷载应力水平：荷载越大，徐变会越大荷载越大，徐变会越大。混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第12页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO 不利：不利：不利：不利：徐变会

14、引起混凝土构件的预应力损失，据统计，我国几十徐变会引起混凝土构件的预应力损失，据统计，我国几十年来生产的构件预应力损失达年来生产的构件预应力损失达3050%；混凝土构件会产生随时间变化的挠度或变形。混凝土构件会产生随时间变化的挠度或变形。有利有利有利有利徐变会使温度或其他收缩变形受约束时产生的应力减小；徐变会使温度或其他收缩变形受约束时产生的应力减小；降低结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部结构中降低结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部结构中应力峰值。应力峰值。徐变的影响：徐变的影响：徐变的影响：徐变的影响：混凝土的变形性能混凝土的变形性能第第13页页/共共57页页JIANZHUCAI

15、LIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性1.1.耐久性概念耐久性概念耐久性概念耐久性概念：指混凝土抵抗指混凝土抵抗环境介质环境介质环境介质环境介质和和内部劣化因素内部劣化因素内部劣化因素内部劣化因素作用并长作用并长期长期保持其良好的期长期保持其良好的使用性能使用性能使用性能使用性能和和外观的完整性外观的完整性外观的完整性外观的完整性，从而维持混凝土，从而维持混凝土结构的结构的安全安全安全安全、正常使用正常使用正常使用正常使用的的能力能力能力能力。相比中国的相比中国的3535年平均建筑寿命，发达国家建筑，像英国的平均年平均建筑寿命，发达国家建筑，像英国的平均寿命达到了寿命达到了132132年，而美国

16、的建筑寿命也达到了年，而美国的建筑寿命也达到了7474年。年。工业发达国家建筑工业总投资工业发达国家建筑工业总投资uu40%40%以上用于现有结构的修理和维护，以上用于现有结构的修理和维护，uu60%60%以下用于新的设施。以下用于新的设施。我国改革开放以来建设的混凝土建筑陆续进我国改革开放以来建设的混凝土建筑陆续进入维修高峰阶段，对入维修高峰阶段，对耐久性问题耐久性问题耐久性问题耐久性问题应予以充分应予以充分重视。重视。第第14页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO2.混凝土耐久性的重要性混凝土耐久性的重要性 保证混凝土建（构）筑物运行的安全性保证混凝土建（构）筑物运行的安全性 延长

17、混凝土建（构）筑物的服役寿命延长混凝土建（构）筑物的服役寿命 节约混凝土建（构）筑物维护成本节约混凝土建（构）筑物维护成本 节约自然资源，减少消耗节约自然资源，减少消耗 改善人类居住的环境条件改善人类居住的环境条件混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第15页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO组成改变组成改变组成改变组成改变体积膨胀、裂缝体积膨胀、裂缝体积膨胀、裂缝体积膨胀、裂缝表面开裂表面开裂表面开裂表面开裂表面剥落表面剥落表面剥落表面剥落溶蚀溶蚀溶蚀溶蚀磨损磨损磨损磨损结构酥松结构酥松结构酥松结构酥松承载力下降承载力下降承载力下降承载力下降弹性模量降低弹性模量降低弹性模量降低弹性模量降低

18、质量损失质量损失质量损失质量损失体积增长体积增长体积增长体积增长3.混凝土性能劣化的模式混凝土性能劣化的模式混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第16页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁钢筋混凝土桥梁的侵蚀损毁混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第17页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO第第18页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO第第19页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO第第20页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混混凝凝土土路路面面受受盐盐冻冻剥剥落落第第21页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO 外部环境因素：外部环境

19、因素：外部环境因素：外部环境因素：水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等；水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等；材料内部原因：材料内部原因：材料内部原因：材料内部原因：碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。碱骨料反应、体积变化、吸水性、渗透性等。混凝土耐久性是一个混凝土耐久性是一个混凝土耐久性是一个混凝土耐久性是一个综合性的概念，综合性的概念，综合性的概念，综合性的概念，包括混凝土的包括混凝土的抗渗性抗渗性抗渗性抗渗性、抗抗抗抗冻性冻性冻性冻性、抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性抗侵蚀性及及抗碳化性抗碳化性抗碳化性抗碳化性等。等。4.影响混凝土耐久性的因素影响混凝土耐久性的因素混凝土的耐久性混凝土的

20、耐久性第第22页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO(1)混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性1.Concept1.Concept：混凝土抵抗压力水混凝土抵抗压力水(油、液体油、液体)渗透的能力，称为抗渗性。渗透的能力，称为抗渗性。混凝土的耐久性混凝土的耐久性 2.2.混凝土的渗水机理混凝土的渗水机理混凝土的渗水机理混凝土的渗水机理混凝土混凝土不密实（蜂窝或孔洞）不密实（蜂窝或孔洞）不密实（蜂窝或孔洞）不密实（蜂窝或孔洞）及内部存在及内部存在孔隙通道孔隙通道孔隙通道孔隙通道是其渗水的根本是其渗水的根本原因！原因！孔隙通道包括：孔隙通道包括：混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道；混凝土中可蒸发水蒸发

21、后留下的孔道；拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜；拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜；混凝土各种原因引起的体积变形所产生的收缩裂缝；混凝土各种原因引起的体积变形所产生的收缩裂缝；混凝土在荷载作用下的变形混凝土在荷载作用下的变形第第23页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性水的渗透与混凝土的劣化：水的渗透与混凝土的劣化：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。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

22、程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。过程的一个根源。混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标。混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标。第第24页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性3.3.评价方法：评价方法：评价方法：评价方法：抗渗等级抗渗等级P P以以28d28d龄期的混凝土标准试件，按标准方法进行抗渗试龄期的混凝土标准试件，按标准方法进行抗渗试验，以验，以6 6个试件中个试件中4 4个试件未

23、出现渗水时的最大水压确定。个试件未出现渗水时的最大水压确定。混凝土的抗渗等级分为混凝土的抗渗等级分为混凝土的抗渗等级分为混凝土的抗渗等级分为P4P4、P6P6、P8P8、P10P10、P12P12五个等级，表五个等级，表五个等级，表五个等级，表示试件能承受逐步增高至示试件能承受逐步增高至示试件能承受逐步增高至示试件能承受逐步增高至0.4MPa0.4MPa、0.6MPa0.6MPa、0.8MPa0.8MPa、1.0MPa1.0MPa、1.2MPa1.2MPa的水压而不渗水。的水压而不渗水。的水压而不渗水。的水压而不渗水。抗渗等级抗渗等级 P6P6级级的混凝土为抗渗混凝土的混凝土为抗渗混凝土第第2

24、5页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO4.4.混凝土抗渗性的影响因素混凝土抗渗性的影响因素混凝土抗渗性的影响因素混凝土抗渗性的影响因素混凝土的耐久性混凝土的耐久性1）W/C是最主要影响因素是最主要影响因素根据现有研究资料，水灰比过大时，混凝土中的毛细孔愈多，当然渗根据现有研究资料，水灰比过大时，混凝土中的毛细孔愈多，当然渗水性就愈大。水性就愈大。通常情况下，当水灰比小于通常情况下，当水灰比小于0.6时，毛细孔多属于时，毛细孔多属于封闭封闭的；的；当水灰比大于当水灰比大于0.6时，则时，则连续性连续性的毛细孔显著增加，渗透性也变大。的毛细孔显著增加，渗透性也变大。有试验资料证明当水灰比

25、从有试验资料证明当水灰比从0.6增加到增加到0.63时，渗透性几乎将增大了一时，渗透性几乎将增大了一倍。因此，抗渗混凝土的水灰比不宜过大，一般应控制在倍。因此，抗渗混凝土的水灰比不宜过大，一般应控制在0.6以下。以下。第第26页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO渗透性水灰比的关系临界区第第27页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性2）骨料的最大粒径）骨料的最大粒径在水灰比相同时，骨料最大粒径越大，其抗渗性越差。在水灰比相同时，骨料最大粒径越大，其抗渗性越差。原因：原因：原因：原因：u在混凝土中，粗骨料颗粒的下面容易形成空隙，颗粒愈大则形成的在混凝土

26、中，粗骨料颗粒的下面容易形成空隙，颗粒愈大则形成的空隙愈大，对抗渗不利。空隙愈大，对抗渗不利。u骨料与水泥浆的界面处易产生裂隙。骨料与水泥浆的界面处易产生裂隙。第第28页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性3）养护方法）养护方法蒸汽养护蒸汽养护蒸汽养护蒸汽养护混凝土的抗渗性较混凝土的抗渗性较潮湿养护潮湿养护潮湿养护潮湿养护混凝土的抗渗性差。混凝土的抗渗性差。干燥条件下，混凝土早期失水过多，易形成收缩裂缝，抗渗性较低。干燥条件下，混凝土早期失水过多，易形成收缩裂缝，抗渗性较低。4）水泥品种）水泥品种水泥细度越大，水泥硬化后孔隙率越小，强度越高，抗渗性越好。水泥

27、细度越大，水泥硬化后孔隙率越小，强度越高，抗渗性越好。第第29页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性5）外加剂）外加剂掺入外加剂，可改善混凝土的和易性，增加其密实度，提高抗渗性。掺入外加剂，可改善混凝土的和易性，增加其密实度，提高抗渗性。6）掺合料）掺合料加入掺合料可提高混凝土的密实度，改善孔隙结构和骨料与水泥石界加入掺合料可提高混凝土的密实度，改善孔隙结构和骨料与水泥石界面过渡区的结构，提高混凝土的抗渗性。面过渡区的结构，提高混凝土的抗渗性。7）龄期）龄期龄期越长，混凝土的密实性越好，抗渗性越好。龄期越长，混凝土的密实性越好，抗渗性越好。第第30页页/共共

28、57页页JIANZHUCAILIAO5.5.提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施提高密实度、改善孔隙构造是提高抗渗性的关键。提高密实度、改善孔隙构造是提高抗渗性的关键。具体措施有：具体措施有：具体措施有：具体措施有：适当降低适当降低W/C;掺加减水剂、引气剂掺加减水剂、引气剂;选用干净且级配良好的骨料选用干净且级配良好的骨料;振捣密实振捣密实;加强养护，防止裂缝。加强养护，防止裂缝。混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第31页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO（2）混凝土的抗冻性）混凝土的抗冻性1.Concept-1.Concept-在吸水饱和状态下，混凝土能够

29、经受多次冻融循环作在吸水饱和状态下，混凝土能够经受多次冻融循环作用后，能保持其强度和外观完整性的能力。用后，能保持其强度和外观完整性的能力。冻融循环冻融循环冻融循环冻融循环将构件放在将构件放在-15C结冰，然后放在结冰，然后放在20C水中融化，这水中融化，这样一个过程成为一个冻融循环。样一个过程成为一个冻融循环。混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第32页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO3.3.混凝土的冻融破坏原因与破坏模式混凝土的冻融破坏原因与破坏模式混凝土的冻融破坏原因与破坏模式混凝土的冻融破坏原因与破坏模式原因：原因：原因：原因：混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要混凝土中大毛

30、细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀膨胀膨胀膨胀9%9%；如果体内没有足够的空间容纳，结冰引起的体积膨胀造成如果体内没有足够的空间容纳，结冰引起的体积膨胀造成的的静水压力静水压力静水压力静水压力对对未冻区未冻区未冻区未冻区的混凝土产生的混凝土产生压压压压力，当这种压力超过混力，当这种压力超过混凝土的凝土的抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度时就会使混凝土产生裂缝；时就会使混凝土产生裂缝；反复冻融循环使裂缝扩大和积累，最终造成混凝土破坏。反复冻融循环使裂缝扩大和积累，最终造成混凝土破坏。破坏模式：破坏模式：破坏模式：破坏模式：表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象 质量损失质量损失

31、 强度、弹性模量下降强度、弹性模量下降混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第33页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性根据全国水工建筑物耐久性调查资料，在根据全国水工建筑物耐久性调查资料，在32座大型混凝土坝工程、座大型混凝土坝工程、40余座中小型工程中，余座中小型工程中，22%的大坝和的大坝和21%的中小型水工建筑物存在的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题，大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西冻融破坏问题，大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西北地区。尤其在东北严寒地区，兴建的水工混凝土建筑物，几乎北地区。尤其在东北严寒地区，兴建的水工混凝土建筑物，

32、几乎100%工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。除三北地区工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。除三北地区普遍发现混凝土的冻融破坏现象外，地处较为温和的华东地区的混普遍发现混凝土的冻融破坏现象外，地处较为温和的华东地区的混凝土建筑物也发现有冻融现象。凝土建筑物也发现有冻融现象。第第34页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第35页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性4.4.影响混凝土抗冻性的因素影响混凝土抗冻性的因素影响混凝土抗冻性的因素影响混凝

33、土抗冻性的因素 龄期龄期龄期越长，水泥水化程度越大，混凝土内部可结冰的水减少，其抗龄期越长，水泥水化程度越大，混凝土内部可结冰的水减少，其抗冻性提高；随着水化深入，水中的溶解盐度增加，冰点降低，抵抗冻性提高；随着水化深入，水中的溶解盐度增加，冰点降低，抵抗冻融破坏的能力增强。因此，延长冻结前的养护时间可提高混凝土冻融破坏的能力增强。因此，延长冻结前的养护时间可提高混凝土的抗渗性。的抗渗性。混凝土密实度；混凝土密实度；混凝土孔隙特征；混凝土孔隙特征；混凝土孔隙充水程度。混凝土孔隙充水程度。第第36页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO5.5.抗冻性评价方法抗冻性评价方法抗冻性评价方法抗冻

34、性评价方法混凝土的耐久性混凝土的耐久性按照冻融条件，有气冻水融、水冻水融、盐冻三种。分别用抗按照冻融条件，有气冻水融、水冻水融、盐冻三种。分别用抗冻标号、抗冻等级和表面剥落质量来表示。冻标号、抗冻等级和表面剥落质量来表示。混凝土的混凝土的抗冻标号抗冻标号抗冻标号抗冻标号是用是用慢冻法慢冻法慢冻法慢冻法（气冻水融）测得的最大冻融循环（气冻水融）测得的最大冻融循环次数来划分混凝土的抗冻等级，次数来划分混凝土的抗冻等级，混凝土的抗冻性标号划分为混凝土的抗冻性标号划分为D50、D100、D1 50、D200和和D200等等5个等级。个等级。第第37页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的

35、耐久性混凝土的耐久性抗冻等级抗冻等级抗冻等级抗冻等级是用是用快冻法快冻法快冻法快冻法（水冻水融）测得的最大冻融循环次数来表（水冻水融）测得的最大冻融循环次数来表示。示。-以以2828天试件在吸水饱和后，承受反复冻融循环，抗压强度天试件在吸水饱和后，承受反复冻融循环，抗压强度下降不大于下降不大于25%25%，质量损失不超过，质量损失不超过5%5%时所能承受的最大冻融循环时所能承受的最大冻融循环的次数表示。的次数表示。抗冻等级划分为抗冻等级划分为抗冻等级划分为抗冻等级划分为:F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400和和F400九个等级。九个等级。第第38页页/共

36、共57页页JIANZHUCAILIAO 降低水灰比降低水灰比减少拌和用水，使水泥水化反应乘余的水量减少，可以大大减减少拌和用水，使水泥水化反应乘余的水量减少，可以大大减少由这些水造成少由这些水造成孔隙孔隙和渗水通道。这样就提高了混凝土的密实和渗水通道。这样就提高了混凝土的密实性，以此提高其抗冻性。性，以此提高其抗冻性。掺加引气剂掺加引气剂混凝土内掺用加气剂之后，由于它的作用使混凝土内产生许多混凝土内掺用加气剂之后，由于它的作用使混凝土内产生许多互不相通的小气泡互不相通的小气泡互不相通的小气泡互不相通的小气泡，阻断了渗水的毛细通道，使外界水分难以，阻断了渗水的毛细通道，使外界水分难以渗入混凝土内

37、部。这些微小的气泡，形成弹性空间，可以缓冲渗入混凝土内部。这些微小的气泡，形成弹性空间，可以缓冲冻胀引起的破坏作用，所以能提高混凝土的抗冻性能。冻胀引起的破坏作用，所以能提高混凝土的抗冻性能。6.6.提高混凝土抗冻性的方法提高混凝土抗冻性的方法提高混凝土抗冻性的方法提高混凝土抗冻性的方法混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第39页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性 掺加减水剂掺加减水剂使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比水胶比)，提高混，提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从凝土的强度和致密性

38、，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而提高混凝土的抗冻耐久性而提高混凝土的抗冻耐久性。掺加防冻剂掺加防冻剂 使混凝土在负温下正常硬化，并在规定养护条件下达到预期足使混凝土在负温下正常硬化，并在规定养护条件下达到预期足 够防冻强度的外加剂。够防冻强度的外加剂。精心操作，确保施工质量精心操作，确保施工质量 要严格遵守施工规范进行施工，精心浇筑，认真要严格遵守施工规范进行施工，精心浇筑，认真振捣振捣，使混，使混凝凝 土达到内实外光，提高混凝土的密实性，进而增强坑冻性土达到内实外光，提高混凝土的密实性，进而增强坑冻性能。能。第第40页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐

39、久性（3、4）混凝土的抗侵蚀混凝土的抗侵蚀性（氯离子）性（氯离子）1.Concept1.Concept：抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。2.2.因素因素因素因素：主要取决于：主要取决于水泥的品种水泥的品种水泥的品种水泥的品种、混凝土、混凝土密实度密实度密实度密实度与与孔隙特征孔隙特征孔隙特征孔隙特征等。等。3.3.措施：措施：措施：措施：根据环境条件选择合适水泥品种；根据环境条件选择合适水泥品种；提高混凝土密实度；提高混凝土密实度；表面防护。表面防护。第第41页页/共共5

40、7页页JIANZHUCAILIAO硫酸盐侵蚀引起的大坝破坏第第42页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO（5）混凝土的抗碳化混凝土的抗碳化性性1.Concept1.Concept：碳化：碳化：碳化：碳化是指环境中的是指环境中的COCO2 2渗透到混凝土内部与其中的孔渗透到混凝土内部与其中的孔隙水先生成碳酸，再与混凝土水泥石中的隙水先生成碳酸，再与混凝土水泥石中的Ca(OH)Ca(OH)2 2作用生成碳酸作用生成碳酸钙和水，从而降低混凝土中钙和水，从而降低混凝土中碱度碱度碱度碱度的现象。碳化也称中性化。的现象。碳化也称中性化。混凝土孔隙内充满氢氧化钙饱和溶液，混凝土孔隙内充满氢氧化钙饱和

41、溶液，pHpH值为值为1213。在碱性环。在碱性环境中，混凝土中的钢筋表面能形成一层氧化铁钝化膜，保护钢筋境中，混凝土中的钢筋表面能形成一层氧化铁钝化膜，保护钢筋不锈蚀。不锈蚀。混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第43页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO2.2.碳化危害：碳化危害：碳化危害：碳化危害：由于由于碱度的降低碱度的降低碱度的降低碱度的降低，混凝土中的钢筋失去保护膜，引起钢，混凝土中的钢筋失去保护膜，引起钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋产生体积膨胀，引起混凝土开裂，筋锈蚀，锈蚀的钢筋产生体积膨胀，引起混凝土开裂，加速了加速了加速了加速了钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀，降低了混凝土的

42、强度降低了混凝土的强度降低了混凝土的强度降低了混凝土的强度。混凝土表面出现混凝土表面出现碳化收缩碳化收缩碳化收缩碳化收缩，导致微裂缝的产生，降低混，导致微裂缝的产生，降低混凝土的强度和耐久性。凝土的强度和耐久性。混凝土的耐久性混凝土的耐久性碳化可使混凝土的碳化可使混凝土的抗压强度提高抗压强度提高抗压强度提高抗压强度提高。因为碳化过程中释放出的水分有。因为碳化过程中释放出的水分有助于水泥的水化作用，而且生产的碳酸钙减少了水泥石内部的孔隙。助于水泥的水化作用，而且生产的碳酸钙减少了水泥石内部的孔隙。第第44页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO混凝土的耐久性混凝土的耐久性3.3.影响碳化的

43、主要因素影响碳化的主要因素影响碳化的主要因素影响碳化的主要因素 水泥用量：水泥用量：水泥用量：水泥用量：水泥用量直接影响混凝土吸收二氧化碳的量，水泥用水泥用量直接影响混凝土吸收二氧化碳的量，水泥用量越大，碳化速度越慢，碳化深度越小。量越大，碳化速度越慢，碳化深度越小。水灰比：水灰比：水灰比：水灰比：水灰比越大，内部孔隙愈多，水灰比越大，内部孔隙愈多，CO2扩散越容易，碳化越扩散越容易，碳化越快。快。湿度：湿度：湿度：湿度：湿度较小时，混凝土含水率较低，虽然湿度较小时，混凝土含水率较低，虽然CO2扩散较快，但扩散较快，但由于碳化反应所需要的水分不足，所以碳化反应进行较慢；当湿度由于碳化反应所需要

44、的水分不足，所以碳化反应进行较慢；当湿度较大时，混凝土含水率提高，阻碍了较大时，混凝土含水率提高，阻碍了CO2扩散，碳化速度也较慢扩散，碳化速度也较慢（相对湿度（相对湿度50%-60%碳化速度最快）碳化速度最快）COCO2 2浓度（浓度越高，如铸造车间碳化越快）浓度（浓度越高，如铸造车间碳化越快）第第45页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO4.4.提高抗碳化能力的措施提高抗碳化能力的措施提高抗碳化能力的措施提高抗碳化能力的措施 在钢筋外边设置足够的混凝土保护层，使碳化深度在在钢筋外边设置足够的混凝土保护层，使碳化深度在设计年限内不会达到钢筋表面设计年限内不会达到钢筋表面 适当增加水泥

45、用量适当增加水泥用量 减小水灰比减小水灰比 使用减水剂，提高密实度使用减水剂，提高密实度 增设混凝土保护层增设混凝土保护层 加强质量控制，避免出现蜂窝、孔洞、开裂加强质量控制，避免出现蜂窝、孔洞、开裂混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第46页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO（6）碱碱-骨料反应骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction(AAR)v19201940年间，美国报道了很多混凝土建筑出现破坏现象，年间，美国报道了很多混凝土建筑出现破坏现象，这些破坏表现为结构遍体开裂，在混凝土表面呈现广泛的这些破坏表现为结构遍体开裂，在混凝土表面呈现广泛的地地地地图形图案裂纹图

46、形图案裂纹图形图案裂纹图形图案裂纹，并在开裂处经常伴有，并在开裂处经常伴有白色凝胶状物质白色凝胶状物质白色凝胶状物质白色凝胶状物质渗出，渗出，甚至表面崩裂。后经断定，这些破坏是由于骨料内部的活性甚至表面崩裂。后经断定，这些破坏是由于骨料内部的活性氧化硅氧化硅氧化硅氧化硅与与水泥中的碱水泥中的碱水泥中的碱水泥中的碱（氧化钠、氧化钾）间的反应产物碱（氧化钠、氧化钾）间的反应产物碱硅酸凝胶硅酸凝胶硅酸凝胶硅酸凝胶，吸水后产生巨大，吸水后产生巨大体积膨胀体积膨胀体积膨胀体积膨胀造成。造成。发现与分析发现与分析混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第47页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO1.Conc

47、ept1.Concept：碱碱-骨料反应是指骨料反应是指水泥中碱性物质水泥中碱性物质水泥中碱性物质水泥中碱性物质(氧化钠或氧化钾氧化钠或氧化钾)过过多，且多，且粗骨料中含有活性成分粗骨料中含有活性成分粗骨料中含有活性成分粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性氧化铝），二（活性氧化硅或活性氧化铝），二者反应生成碱者反应生成碱-硅酸凝胶，引起体积膨胀，使混凝土开裂，最终破硅酸凝胶，引起体积膨胀，使混凝土开裂，最终破坏的现象。有人将坏的现象。有人将碱硅反应碱硅反应碱硅反应碱硅反应 (ASR)(ASR)称为称为“混凝土的癌症混凝土的癌症混凝土的癌症混凝土的癌症”混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第48页页

48、/共共57页页JIANZHUCAILIAO2.2.碱骨料反应的破坏形式？碱骨料反应的破坏形式？碱骨料反应的破坏形式？碱骨料反应的破坏形式？AARAAR破坏形式破坏形式破坏形式破坏形式膨胀与开裂（膨胀与开裂（Expansion and cracking）损失强度损失强度 （Loss of strength）粘性碱粘性碱-硅物质的溢出或渗出（硅物质的溢出或渗出（Pop-outs and exudation of viscous alkali-silicate fluid）发生的部位发生的部位发生的部位发生的部位湿环境湿环境(大坝大坝dams,桥墩桥墩bridge piers,海堤海堤sea wal

49、ls)暴露环境暴露环境Exposed environments(道路道路roads,建筑物外部结建筑物外部结构构building exteriors)混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第49页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO第第50页页/共共57页页JIANZHUCAILIAOASR破坏的道路路面混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第51页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO 水泥含碱量高水泥含碱量高水泥含碱量高水泥含碱量高(0.6%)(0.6%)骨料含活性氧化硅骨料含活性氧化硅骨料含活性氧化硅骨料含活性氧化硅 水份水份水份水份Alkali-aggregate Alkali-aggr

50、egate ReactionReaction3 3.碱骨料反应的条件碱骨料反应的条件碱骨料反应的条件碱骨料反应的条件混凝土的耐久性混凝土的耐久性第第52页页/共共57页页JIANZHUCAILIAO4.4.抑制抑制抑制抑制ASRASR的措施的措施的措施的措施限制活性骨料，采用非活性骨料；限制活性骨料，采用非活性骨料；限制碱含量，采用低碱水泥；限制碱含量，采用低碱水泥；限制混凝土中水泥用量，掺加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等；限制混凝土中水泥用量，掺加活性混合材，如：硅灰、粉煤灰等；保持干燥，或提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。保持干燥，或提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。混凝土的耐久性混凝土的