4.3 混凝土主要技术性质（课件）- 《建筑材料》同步教学（电工版）

第四章 混凝土 4.3 混凝土主要技术性质 （1）与施工条件相适应的和易性； （2）符合设计要求的强度； （3）与使用环境相适应的耐久性。 4.3.1 混凝土拌合物的和易性 混凝土中的各种组成材料按比例配合经搅拌形成的混合物称为混凝土拌合物，也称为新拌混凝土。 一、和易性（工作性）的概念 和易性指混凝土拌合物便于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣、成型等），能够获得结构均匀、成型密实的混凝土的性能。 和易性是一项综合性的技术指标。 和易性主要包括流动性、黏聚性和保水性。 一、和易性（工作性）的概念 1.流动性：混凝土拌合物在自重或机械振捣 作用下，能产生流动，并均匀密 实地填满模板的性能。 流动性反映混凝土拌和物的稀稠， 直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。 一、和易性（工作性）的概念 2.黏聚性：混凝土拌和物内部组分之间具有 一定的凝聚力，在运输和浇注过 程中不致发生分层离析现象，使 混凝土保持整体均匀的性能。 黏聚性反映混凝土拌和物的均匀性。 一、和易性（工作性）的概念 3.保水性：混凝土拌和物具有保持内部水 分，抵抗泌水的能力。 保水性反映混凝土拌和物的稳定性。 分层离析与泌水现象及其危害 分层离析 现象：粗骨料从混凝土的水泥砂浆中分离出来的倾向，与拌和物的粘聚性有关。 危害：分层离析将导致硬化后的混凝土产生蜂窝和麻面，影响强度和耐久性。 泌水 现象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，这种现象叫泌水，与拌和物的保水性有关。 危害：泌水导致混凝土中粗骨料和水平钢筋下方形成水囊和水膜，降低骨料或钢筋与水泥石的粘结力；表面还会形成酥松层等。 骨料 水 内泌水 表面可见泌水 钢 筋 沉降裂缝 水 囊 混凝土表面 和易性 粘聚性 保水性 流动性 易达结构均匀 易成型密实 好 好 保证混凝土硬化后的质量 和易性是一项综合性的技术指标。 和易性主要包括流动性、黏聚性和保水性。 二、和易性的测定方法 和易性是一项综合性的技术指标，包含流动性、黏聚性和保水性，三者之间互相关联又互相矛盾。如当流动性增大时，黏聚性和保水性却变差，黏聚性好则保水性也好。因此，确切用单一指标评定较困难，具有不确定性。 以测定其流动性为主，辅以直观经验对其粘聚性和保水性的观察，然后根据测定和观察结果，综合评价其和易性。 《混凝土质量控制标准》GB50164 — 2011 坍落度或扩展度：塑性和流动性砼 维勃稠度：干硬性砼 流动性： 和易性 粘聚性：目测，经验判断 保水性：目测，经验判断 1.流动性的测定方法 坍落度与坍落扩展度法--------P247 ------适用于坍落度值不小于10mm，骨料 最大粒径不大于40mm的混凝土拌合物 稠度测定。 坍落度试验 1.标准圆锥筒 2.将拌和物等体积地分 三层填入圆锥筒中 3.每一层用捣棒插捣25下 4.用灰刀将表面抹平 5.垂直提起圆锥筒，拌和 物将在自重作用下向下 坍落 6.量出坍落的毫米数— 坍落度 200mm 100mm 300mm 坍落度试验 坍落度 直尺 坍落扩展度 坍落度试验 扩展度测量 坍落度试验 混凝土拌和物的流动性通过坍落度法测定以后，再观察混凝土拌和物的粘聚性和保水性，以判断其和易性： 粘聚性的观察方法： 将捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果混凝土锥体逐渐下降，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌或崩裂，说明粘聚性不好； 保水性观察办法： 若提起坍落筒后发现较多浆体从筒底流出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露说明保水性不好。 坍落度测量结果的评定 坍落度值(mm) 混凝土的和易性 10～40 低塑性混凝土 50～90 塑性混凝土 100～150 流动性混凝土 ≥160 大流动性混凝土 如坍落度值大于220mm，应用钢尺测量混凝土扩展后的最大和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下取平均值为扩展度。 1.流动性的测定方法 维勃稠度法--------P248 -------本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm， 维勃稠度值在5～30s之间的拌和物稠度测定。 维勃稠度试验 透明圆盘 从开启振动台至透明圆盘底面与混凝土完全接触所需的时间为维勃稠度值VB。 本方法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度值在5～30s之间的拌和物稠度测定。 维勃稠度仪 三、混凝土施工时坍落度的选择 混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法等来确定。 对无筋厚大结构、 钢筋配置稀疏易于施工的结构，尽可能选用较小的坍落度； 对断面尺寸小、形状复杂或配筋特密的结构，应选择较大的坍落度。 三、混凝土施工时坍落度的选择 结 构 种 类 坍落度，mm 基础或地面等的垫层，无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50 配筋密列的结构（如薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70 配筋特密的结构 70～90 三、混凝土施工时坍落度的选择 原则： 不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小坍落度，以节约水泥并获得质量较高的混凝土。 四、影响和易性的因素 影响和易性的因素 组成材料质量和性质 内因 组成材料相对含量 外因 环境温度和湿度 存放时间 1、水泥浆的数量 在水胶比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大; 水泥浆过多—— 超过骨料表面的包裹限度， 就会出现流浆现象，这既 浪费水泥又降低混凝土的性能; 1、水泥浆的数量 水泥浆过少—— 达不到包裹骨料表面和填充空隙 的目的，使粘聚性变差，流动性低， 不仅产生崩塌现象，还会使混凝 土的强度和耐久性降低; 混合物中水泥浆的数量以满足流动性和强度的要求为宜，不宜过量。 2、水泥浆的稠度 水泥浆的稀稠，取决于水胶比的大小。 水胶比是混凝土拌和物中用水量与胶凝材料用量的比值： W/B = 用水量(W)/胶凝材料用量(B) 水胶比小—— 水泥浆稠，拌合物流动性就小， 会使施工困难，混凝土拌合物 难以保证密实成型。 水胶比过大 又会造成混凝土拌合物的 粘聚性和保水性不良，而 产生流浆、离析现象，并 严重影响混凝土的强度。 水胶比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。 注 意 施工中为了保证混凝土的强度和耐久性，不准用单纯改变用水量的方法调整拌合物的稠度，应在保持水胶比不变的情况下，用增加水和水泥用量（即增加水泥浆用量）的方法来增加混凝土拌合物的流动性。 3.砂率 定义：混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。 砂率的变动会使混凝土拌和物中骨料的总表面积和空隙率有显著改变，对混凝土拌合物的和易性产生影响。 3.砂率 当水泥浆用量一定时， 砂率较小—— 石子较多，砂与水泥浆组成的砂浆不足以填 满石子颗粒的空隙，润滑作用较小，流动性、 粘聚性、保水性均较差； 随着砂率增加—— 砂浆逐渐增多，粗骨料间润滑层逐渐增厚， 坍落度会越来越大； 砂率过大—— 骨料总表面积和空隙率太大，水泥浆量变为 不足，致使拌和物的坍落度变小，并随着砂率增大而减小。 3、砂率 因此，砂率既不能过大，也不能过小，应有一个合理砂率值。 当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以减小粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性且能保持粘聚性和保水性良好，这个适宜的砂率称为合理砂率。 合理砂率可通过试验、计算、查表等方法确定。 砂率 合理砂率值可通过试验、计算、查表等 方法确定。 水胶比 卵石最大粒径(mm) 碎石最大粒径(mm) 10 20 40 10 20 40 0.40 0.50 0.60 0.70 26~32 30~35 33~38 36~41 25~31 29~34 32~37 35~40 24~30 28~33 31~36 34~39 30~35 33~38 36~41 39~44 29~34 32~37 35~40 38~43 27~32 30~35 33~38 36~41 4.组成材料性质的影响 1.水泥性质的影响： 水泥对和易性的影响主要表现在水泥的需水性上。 在其他条件相同时，硅酸盐水泥和普通水泥拌制的混凝土拌合物的和易性较好。 2.骨料性质的影响： 如其他条件相同， 卵石混凝土比碎石混凝土流动性大， 级配好的比级配差的流动性大。 （5）外加剂 拌制混凝土时，掺入少量外加剂（如减水剂，引气剂等），能显著改善和易性（不仅流动性增大，还能有效地改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性）。而且，在不改变混凝土配合比的情况下，能提高强度和耐久性。 （6）环境的温度湿度和时间（龄期） 坍落度损失 改善和易性的措施 采用合理砂率； 改善砂石的级配； 在可能的条件下，尽量采用较粗的砂、石； 当坍落度太小，保持水胶比不变，增加适量的水泥浆 当坍落度太大，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。 掺外加剂或掺合料 总结： 和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、粘聚性、保水性。 和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保水性的定性观察，综合评价。 和易性受下列因素影响： 水泥浆的用量 水泥浆的稠度 砂率 组成材料性质的影响 外加剂 环境的温度、湿度及时间（龄期） 4.3.2 混凝土的 强度 一、混凝土的强度 混凝土强度的种类 混凝土强度 抗拉强度 抗剪强度 抗压强度 握裹强度 轴心抗压强度 立方体抗压强度 钢筋与混凝土的粘结强度 一、混凝土的强度 1.立方体抗压强度 抗压强度的标准测定方法： ①按标准方法制作的，②边长为150mm的立方体试件，③在标准养护条件下（20±2℃，相对湿度95%以上），④养护至28d龄期，⑤以标准方法测试、⑥计算，得到的抗压强度值。 用fcu表示 1.立方体抗压强度 当采用非标准试件时，须乘以换算系数，见下表： 试件种类 试件尺寸，mm 粗骨料最大粒径，mm 换算系数 标准试件 150×150×150 40 1.00 非标准试件 100×100×100 30 0.95 200×200×200 60 1.05 一、混凝土的强度 2.混凝土的立方体抗压强度标准值 是立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（强度保证率为95% ）。 注意与立方体抗压强度的区别 一、混凝土的强度 3.混凝土的强度等级 混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。 如C20 即表示混凝土立方体抗压强度标准值为20Mpa。 亦即混凝土立方体抗压强度≥20MPa的概率要求95%以上。 一、混凝土的强度 《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）中规定，混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值划分为 C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100。 混凝土立方体抗压强度试验 ---------P249 P250 结果计算 情况一：以三个试件测定值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值 例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、13、11Mpa，则该组试件的强度值是多少？ 情况二：若三个测定值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差超过中间值的15％，则把最大值和最小值一并舍去，直接取中间值作为该组试件的抗压强度值 例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、13、10Mpa，则该组试件的强度值是多少？ 情况三：若最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15％，则该组试件的试验结果无效 例：一组三个试件，若测定的强度值分别为12、14、10Mpa，则该组试件的强度值是多少？ 例 题 现场配制混凝土，质量检测取样一组边长为100mm的混凝土立方体试件，将它们在标准养护条件下养护至28天，测得混凝土试件的破坏荷载分别为 306、286 、270KN。试计算该组混凝土的立方体抗压强度值。 3.混凝土的轴心抗压强度 确定混凝土强度等级采用立方体试件，但实 际工程中，钢筋混凝土结构形式极少是立方 体的，大部分是棱柱体或圆柱体。为了使测 得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情 况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受 压构件（如柱、桁架的腹杆等等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度fcp作为依据。 环箍效应 一、混凝土的强度 3.混凝土的轴心抗压强度 也称为棱柱体抗压强度。 采用 150mm×150mm×300mm 棱柱体作为标准试件。 在立方体抗压强度为10～55MPa范围内时， fcp=（0.7～0.8）fcu 4.混凝土的抗拉强度 混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，并且这个比值随着混凝土强度等级的提高而降低。所以，混凝土受拉时呈脆性断裂，破坏时无明显残余变形。 为此，在钢筋混凝土结构设计中，不考虑混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以钢筋，由钢筋来承受结构中的拉力。 但混凝土的抗拉强度对于混凝土抗裂性具有重要意义，是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标，也用于间接衡量混凝土与钢筋间的粘结强度。 一、混凝土的强度 4. 劈裂抗拉强度 fts——劈裂抗拉强度，MPa； P——破坏荷载，N； A——试件劈裂面积，mm2 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20 点击观看混凝土劈裂抗拉试验 拉应力 压应力 P P 57 5.混凝土与钢筋的粘结强度 在钢筋砼结构中，为使钢筋和混凝土能有效的协同工作，钢筋和混凝土之间必须要有适当的粘结强度。 混凝土与钢筋的粘结强度，来源于： 混凝土与钢筋之间的摩擦力； 钢筋与水泥石之间的粘结力； 变形钢筋表面的机械啮合力。 粘结强度与混凝土质量有关，与混凝土抗压强度成正比，此外，还受很多其他因素的影响。 二、影响混凝土强度的主要因素 分析影响混凝土强度各因素的目的，在于可根据工程实际情况，采取相应技术措施，提高混凝土的强度。 水泥强度、水灰比、骨料质量和外加剂 施工条件、养护温度、湿度、龄期 试件形状尺寸、表面状态、加载速度 原材料 生产工艺 试验条件 二、影响混凝土强度的主要因素 不同受力阶段裂缝示意图 Ⅰ 界面裂缝无明显变化 Ⅱ 界面裂缝增长 不同受力阶段裂缝示意图 Ⅲ出现砂浆裂缝和贯通裂缝 Ⅳ 连续裂缝迅速增长 水泥混凝土受压破坏的特点 混凝土受压一般有三种破坏形式， 一是骨料先破坏； 二是水泥石先破坏； 仅会发生在骨料少 而水泥石过多的情况下 三是水泥石与粗骨料的接合面发生破坏。 最可能发生 水泥石与粗骨料结合面的粘结强度就成为普通混凝土抗压强度的主要决定因素。 不可能发生 二、影响混凝土强度的主要因素 1、水泥的强度和水灰比 （1）其他材料相同时，水泥强度等级越高，混凝土强度愈高； （2）在水泥强度和其他条件相同的情况下，水灰比越小，混凝土强度越高。 但水灰比太小，混凝土过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低。 二、影响混凝土强度的主要因素 (a)强度与水灰比的关系 (b)强度与灰水比的关系 二、影响混凝土强度的主要因素 混凝土强度经验公式（鲍罗米公式）： fcu ——混凝土28d龄期的抗压强度值，MPa； fb ——水泥28d抗压强度的实测值，MPa； B/W ——混凝土胶水比，即水胶比的倒数； αa、αb——回归系数。 采用碎石 αa ＝0.46 αb ＝0.07 采用卵石 αa ＝0.48 αb ＝0.33 二、影响混凝土强度的主要因素 2、骨料的影响 集料的强度 集料的种类 集料的级配 集料的表面状态 集料的粒形 集料的有害杂质和弱颗粒含量 二、影响混凝土强度的主要因素 3.外加剂和掺合料 掺入减水剂可减少拌合用水量，提高混凝土强度； 掺入早强剂可提高混凝土早期强度，但对其后期强度发展无明显影响。 超细的掺合料可配制高性能、超高强度的混凝土。 二、影响混凝土强度的主要因素 4、养护温度和湿度 （1）温度 养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。 低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。尤其是早期混凝土应特别加强防冻措施。 为加快水泥的水化速度，采用湿热养护的方法，即蒸气养护或蒸压养护。 二、影响混凝土强度的主要因素 4、养护温度和湿度 （2）湿度 相对湿度低，混凝土中的水份挥发快，混凝土因缺水而停止水化，强度发展受阻。 另一方面，混凝土在强度较低时失水过快，极易引起干缩，影响混凝土耐久性。 一般在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或浇水。 混凝土强度与保湿养护时间的关系 二、影响混凝土强度的主要因素 5、龄期 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。 n≥3 fn、f28——分别为n、28天龄期的抗压强度，MPa 二、影响混凝土强度的主要因素 6、试验条件对混凝土强度的影响 （1）尺寸 试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。 这包括两方面的原因： 一是"环箍效应"； 二是由于大试件内存在的孔隙 、裂缝和局部较差等缺陷的机率大，从而降低了材料的强度。 （2）试件的形状 当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时， 高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。 二、影响混凝土强度的主要因素 （3）表面状态 试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同 （4）加荷速度 加荷速度过快，材料裂纹扩展的速度慢于荷载增加速度，故测得的强度值偏高 三、提高混凝土强度的措施 （1）采用高强度等级水泥； （2）尽可能降低水胶比； （3）采用合理砂率，以及级配良好、强度较高、质量良好的碎石； （4）采用机械搅拌和机械振捣； （5）改善养护条件，保证一定的温度和湿度条件，必要时可采用湿热处理； （6）掺入混凝土外加剂、掺合料等。 4.3.3 混凝土的变形性能 混凝土的变形性能 混凝土的 变形性能 荷载作用下的变形 短期荷载 长期荷载 非荷载作用下的变形 化学收缩 干湿变形 温度变形 一、非荷载作用下的变形 1、化学收缩 混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，引起混凝土产生收缩，称为化学收缩。 其收缩量是随着混凝土中水泥用量的增多而增大，并随着混凝土龄期的延长而增加。 化学收缩是不可恢复的，可使混凝土内部产生微细裂缝。 一、非荷载作用下的变形 2、干湿变形 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，表现为干缩湿胀。 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用； 但干缩变形对混凝土危害较大，干缩可能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐久性。 泌出水的蒸发，将导致浇注后的混凝土产生塑性收缩 表面收缩 底面不收缩 新拌混凝土 骨 料 水泥浆 泌出水的蒸发 自由收缩 导致体积变化，但不产生应力 收缩前 收缩后 约束下收缩——产生应力将导致开裂 平行裂缝垂直于收缩方向 一、非荷载作用下的变形 影响混凝土干缩的因素有： 水泥品种和细度、水泥用量和用水量等。 火山灰水泥比普通水泥干缩大； 水泥越细，收缩也越大； 水泥用量多，水灰比大，收缩也大； 混凝土中砂石用量多，收缩小； 砂石越干净，捣固越好，收缩也越小。 一、非荷载作用下的变形 3、温度变形 混凝土的热胀冷缩的变形，称为温度变形。 混凝土温度膨胀系数约为 （1～1.5 ）×10-5即温度升高1℃，每m膨胀0.01 ～0.015ｍｍ。 温度变形对大体积混凝土、纵长及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。 一、非荷载作用下的变形 对大体积混凝土工程，应设法降低混凝土的发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采用人工降温措施以及对表层混凝土加强保温保湿等，以减小内外温差，防止裂缝的产生和发展。 对纵向长度较大的混凝土及钢筋混凝土结构，应考虑混凝土温度变形所产生的危害，每隔一段长度应设置温度伸缩缝。 二、荷载作用下的变形 1、短期荷载作用下的变形 （1）弹塑性变形 二、荷载作用下的变形 （2）混凝土的弹性模量和变形模量 弹性模量：通过应力应变曲线原点的切线斜率，用Ec表示，也叫原点模量。 变形模量：在应力应变曲线上取一点，将该点与原点相连得到的直线的斜率，用E’c来表示，也叫割线模量。 原点切线模量 割线模量 切线模量 s e E c ’ = tan a ’ s e E c = tan a s e E c ’ ’ = tan a ’ ’ 二、荷载作用下的变形 （3）弹性模量的测定 按规定，混凝上弹性模量的测定，是采用150ｍｍ×150ｍｍ×300mm的棱柱体试件，取其轴心抗压强度值的40％作为试验控制应力荷载值，经4次以上反复加荷和卸荷后，测得应力与应变的比值，即为混凝土的弹性模量。 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 EC 2.20 2.55 2.80 3.00 3.15 3.25 3.35 混凝土强度等级 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 EC 3.45 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 混凝土弹性模量（×104N/mm2） 二、荷载作用下的变形 （２）弹性模量 影响混凝土弹性模量的因素主要有： ①混凝土的强度等级越高，弹性模量越高。 水泥用量少，水灰比小，粗细骨料用量较多，弹性模量大。 ②骨料弹性模量大，混凝土弹性模量也大。 二、荷载作用下的变形 2、长期荷载作用下的变形 定义：混凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的塑性变形，称为混凝土的徐变。 徐变对结构的影响： 有利：消除砼内部的应力集中 不利：钢筋砼中预应力受到损失 4.3.4 混凝土的耐久性 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。 提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。 通常用混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化性能、抗腐蚀性能和碱骨料反应综合评价混凝土的耐久性。 混凝土性能劣化的模式 组成改变 体积膨胀、裂缝 表面开裂 表面剥落 溶蚀 磨损 结构酥松 承载力下降 弹性模量降低 质量损失 导致混凝土性能劣化的因素 外部环境因素： 水、风化、冻融、化学腐蚀、磨损、气体等； 材料内部原因： 内部存在不稳定的化学组分； 材料内部存在一些缺陷。 混凝土耐久性的内容 抗渗性 抗冻性 耐腐蚀性 抗碳化性 碱—骨料反应 耐火性 耐磨性与抗冲刷性 混凝土的劣化分为两大类： 第一类，由水、空气和其它侵蚀性介质渗透进入混凝土的速率所决定。 化学的：钢筋锈蚀、碱-骨料反应、硫酸盐、海水和酸的侵蚀、碳化； 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。 一、抗渗性 定义：是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验时所能承受的最大静水压力来确定。 可分为P4、P6、P8、P10和P12等五个等级。 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。 混凝土的抗渗性是反映混凝土耐久性的一个重要指标。 为什么混凝土会渗水 混凝土内部存在孔隙通道是其渗水的根本原因！ 孔隙通道包括： 混凝土中可蒸发水蒸发后留下的孔道； 拌合物泌水时在骨料和钢筋下方形成的水囊与水膜； 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。 1、高孔隙率、低渗透性 4、多孔、高渗透性 3、多孔、低渗透性 2、低孔隙率、高渗透性 孔隙率、孔隙特征与渗透性的关系 二、抗冻性 定义：是指混凝土在饱和水状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不发生破坏，强度也不显著降低的性质。 混凝土的冻融破坏原因与模式 原因： 混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀9 % 如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接 反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔缝不断增多，并扩展和连通，造成强度下降 破坏模式： 表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象 质量损失 强度、弹性模量下降 路面受盐冻剥落 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 混凝土抗冻性试验 方法：用28d龄期、吸水饱和状态下的试件，进行低温冰冻，水中融化循环试验，经过一定循环后测定试件的强度或弹性模量和质量。 评价指标：以强度降低不超过25%、质量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数为抗冻指标—抗冻等级。 有F10、F15、F25、F50、F100、F200、F250和F300等九个等级。 三、耐蚀性 定义：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。 密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，抗侵蚀性较强。 合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土密实度和改善孔隙结构是提高混凝土抗侵蚀性的主要措施。 四、抗碳化性 混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳在有水的环境下与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙的过程。又叫中性化。 不利影响： （1）混凝土碳化，使其碱度降低，从而使混凝土对钢筋的保护作用降低，钢筋易锈蚀； （2）引起混凝土表面产生收缩而开裂。 有利影响： 提高混凝土的密实度，对提高抗压强度有利。 五、碱集料反应 定义——是指水泥中的碱与集料中碱活性矿物发生化学反应，在骨料表面生成碱—硅酸凝胶，这种凝胶吸水膨胀，引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种现象称为碱—集料反应。 混凝土发生碱—集料反应必须具备以下三个条件： （1）水泥中碱含量高。 （Na2O＋0.658K2O）>0.6％。 （2）砂、石集料中含有活性二氧化硅成分。 （3）有水存在。 抑制碱—骨料反应的措施 选择非活性骨料； 选择含碱量≤0.6％的水泥； 提高混凝土的密实性或阻止水分渗入。 什么是碱骨料反应？ 最常见、最重要的反应是碱—硅反应(简称ASR)，它是骨料中所含的无定形硅与孔隙里含碱(钠、钾、钙的氢氧化物)的溶液反应，生成易于吸水膨胀的碱-硅凝胶，当结构物暴露在潮湿环境中，混凝土体内相对湿度超过85%时，就会出现膨胀，直到引起混凝土开裂与破坏。 扫描电镜下的碱性反应凝胶 常见的碱—骨料反应破坏形式 六、提高混凝土耐久性的措施 混凝土的耐久性主要取决于组成材料的品质和混凝土本身的密实性及孔隙特征。因此，提高混凝土的耐久性应在这两方面采取措施。 六、提高混凝土耐久性的措施 （1）合理选择混凝土的组成材料 （2）提高混凝土制品的密实度 （3）改善混凝土的孔隙结构——掺入适量引气剂 根据工程特点或所处环境、施工条件，选择水泥品种； 选择质量良好、技术要求合格的骨料。 严格控制混凝土的水灰比和水泥用量； 选择级配良好的骨料及合理砂率； 掺入适量减水剂，提高混凝土的密实度。 改善施工方法，提高施工质量。做到搅拌透澈、灌注均匀、振捣密实、加强养护。 提高钢筋混凝土结构耐久性的整体论 谢谢大家！ $$