水泥混凝土的耐久性在线视频

各位同学大家好

今天我们讲述第四章

普通水泥混凝土的第五讲

水泥混凝土的耐久性

水泥混凝土的耐久性我们主要讲述

这四个方面的内容

第一就是水泥混凝土的抗冻性

第二水泥混凝土的抗渗性

第三耐磨性

第四碱集料反应

首先我们来给水泥混凝土的耐久性

下一个定义

就是在使用过程中

混凝土抵抗周围环境介质作用

并保持其强度和使用质量的

这么一种能力

从这两张图片我们可以看出

水泥混凝土构建在使用过程当中

比如说这一张

建成11年以后

它发生了各种各样的一个破坏

这种就是显示出它的耐久性不足

高速公路也是早期出现了裂缝

这些就是在使用过程当中

没有保持其使用性能和使用质量

就是耐久性出现了问题

第二个我们来看一看

耐久性有哪些含义

为什么会出现耐久性问题

首先我们来看一看环境条件

由于我们公路工程的构造物

裸露在大自然当中

受气候 温度 湿度 腐蚀 磨蚀

受这些因素的综合作用

另外一个我们在拌制混凝土的时候

难免内部存在一些缺陷

或者是材料组成出现一些不合理

还有一个就是我们选择的集料

可能会发生碱集料反应

影响到渗透性

而且环境的温度

由于温差也会产生温度应力

由于这些因素的影响

许多的混凝土构建

还没有达到使用年限

就出现了耐久性问题

我们重点讲述抗冻 抗渗 耐磨

还有碱集料反应

首先我们来看一看抗冻性

抗冻性的定义就是

混凝土抵抗冻融循环破坏作用的这种能力

大家可以看一下路面受冻以后

出现了剥落

桥梁受冻以后也出现了剥落

出现了严重的损坏

这些都是冻融造成的破坏

混凝土抗冻融好还是不好

抗冻融能力是否优异

我们有一个评价指标

就是抗冻标号

我们用抗冻标号

来评价混凝土的抗冻融能力

根据抗冻标号

我们把它划分了一系列的抗冻等级

从D10 D15 D25 D50一直到D300

这个抗冻等级是什么意思

就是D就是表示抗冻性

后面的这个100或者是10 15

这个数字就是代表

这个混凝土试件能承受的

最大冻融循环次数

也就是说超过100次它就破坏掉了

100次以内没有破坏

我们认为它是D100号

这个就是抗冻等级和抗冻标号的含义

我们这个抗冻的试验怎么来做

这有一个条件

一个就是把混凝土试件

这是试件的尺寸

养护标准养护28天

然后在﹣15～-20度

和15度～20度条件下

反复进行冻融循环

冻融循环的过程当中

混凝土的内部结构会受到损伤

它的各种性能都会有所衰减

在冻融循环的过程当中

我们用两个指标

一个是抗压强度下降≤25%

或者是质量损失≤5%

什么意思呢

冻融循环了100次

这两个条件还满足

冻融循环了101次

这两个条件已经不满足

它的抗冻等级就是D100

或者我们用另外一种

相对动弹模下降60%

质量损失≤5%

或者用这一组或者用这一组

来评价混凝土的抗冻等级

也就是说D后面的数字越大

混凝土的抗冻融能力越强

所以混凝土后面的数字

看起来非常清晰就是它的

抗冻融循环的最大能力

第二个就是抗渗性

我们首先给抗渗性下一个定义

混凝土对液体或者气体

渗透的这种抵抗能力

也是评价混凝土耐久性的综合指标

为什么混凝土为什么

会有一些其他的介质渗入

因为混凝土的构建比如说桥梁的桥墩

它可能处在水中

或者海上的大桥

这些构建都处在海水中

还有一些其他的

比如说酸 碱 盐

比如硫酸盐 氯盐这些

还有一切气体

比如说二氧化碳或者氯离子

因为我们现在

很多的路面上都撒除冰盐

融化以后这个氯离子也非常的多

这些有害的介质

它就会渗入我们的混凝土内部

比如说路岩石各种小型构造物

包括桥梁包括路面

所以抗渗性

也是混凝土耐久性的重要指标

这有两张工程图片

大家可以看一下

由于抗渗性不足

混凝土桥面出现了大量的渗水

大家都知道

混凝土桥梁里面有很多的钢筋

如果水渗进去以后

会引起钢筋的锈蚀

那一张是混凝土路面的渗水

总的来说无论是桥梁还是路面

如果混凝土的抗渗性不好

那么对构造物的危害是非常大

抗渗性好与不好是否优劣

用什么指标来评价

我们这里有一个抗渗标号

什么意思

就是把混凝土成形以后

养护到28天

按规定的方法测试

它能够承受的水压力

这里有个抗冻等级

就是我们把混凝土的抗渗性好坏分为

S2 S4 S6 S8 S10和S12

一共有这六个等级

什么意思

这个S就表示抗渗的意思

这个10就代表混凝土试件抵抗

一个兆帕水压力而不渗水

也就是说把混凝土试件加上水压

然后有一个兆帕的水压

而且还不渗水

这是用水来做实验

为了缩短时间

还可以用氯离子性渗透

有的科学研究当中

除了用氯离子

还要用一些腐蚀性的

比如说硫酸盐

其他的一些离子

这样的话用其他的这些做实验

可缩短试验的时间

简化试验的过程

我们来看一看

抗渗性有哪些影响因素

从直观上我们也知道

抗渗与抗冻互相关联

如果抗渗性非常好

水都渗不进去

那它的抗冻性肯定很好

如果抗渗性不好水进去以后

低温下结冰

它的抗冻性肯定会受到影响

抗渗与抗冻主要是受到

混凝土的密实度

一个混凝土的总孔隙率

还有一个就是混凝土的孔结构

受这几个因素的影响

混凝土中密实度很大

介质也不容易渗透进去

如果你的孔隙率很小

那么这些腐蚀性的介质也不会渗入

另外一个就是跟你的孔结构

混凝土中是大孔还是小孔

一般特别小的孔

比如一些说很细微的孔

那些腐蚀性的介质也难以渗入

如果混凝土里边有很多比较大的孔

那么这些腐蚀性的介质可以长驱直入

影响混凝土的抗渗性

有哪些措施来提高它的抗渗性

我们来看一看

一个是选用减水剂

降低水灰比提高密实度

为什么要降低水灰比

因为我们水泥水化用不了那么多的水

我们水灰比一般用的比较大

主要是为了工作性

就是要让它能施工

让它保证一定的流动性

所以保证流动性的同时

尽量的降低水灰比

因为那些多余的水最后还是要蒸发

蒸发掉以后

原来存水的地方就是空隙

所以我们可以通过减水剂

就可以降低水灰比

提高密实度

第二就是加强养护杜绝施工缺陷

因为施工精细化

严格管理就能够提高混凝土的施工质量

不给在施工过程当中

造成天然的这种隐患

第三防止离析泌水

混凝土内部形成连同的孔隙

混凝土如果出现了离析

大料下沉浆体上浮

这样的话混凝土发生了离析

离析的过程容易造成一些连通的孔隙

腐蚀性的介质

就会沿着连通的孔隙

进入混凝土的内部

影响到混凝土的抗渗性

还有就是使用引气剂缓冲膨胀力

为什么使用引气剂

可以缓冲这个膨胀力

因为我们拌和混凝土的时候

加入一些引气剂

使它在混凝土成形的时候

形成一些封闭的非常小的这个小气泡

混凝土在冻融循环的过程当中

水一结冰要膨胀

它这个膨胀需要占据一定的体积

刚才引气气泡的地方

就可以缓冲

这样的话就可以提高抗渗性

还有一个就是采用外部保护

隔离侵蚀性的介质

比如说刷涂层

就像我们现在

很多给混凝土小型构造物上

因为路面上容易撒除冰盐

造成氯盐的侵蚀

给小型构造物上刷一层防腐介质

氯离子它就进入不了

这就是采取的外部的保护措施

这是抗渗性

第三个就是耐磨性

为什么我们要讲述耐磨性

我们修的路要跑车

车轮对我们的路面就有一定的磨损

我们修的桥

桥墩处在水中

水浪洪水就会对桥墩造成冲刷

右边的图片可以看一下

遭受腐蚀耐磨性出现了问题

所以我们给耐磨性下一个定义

就是混凝土抵抗表层

磨擦损伤的这种能力

表现形式当然就是

路面的磨损磨耗磨光

高速水流的冲刷

就是桥台坝面

这些混凝土构造物都会受到

高速水流的冲刷

这个是耐磨性的一个最重要的表现

我们给混凝土耐磨性

给一个评价指标

要对拌制的混凝土的耐磨性进行评价

这个评价值叫磨损量

试验的方法是把混凝土成形的试件

形成立方体

标准养护27天

再把这个试件在60度条件下烘干

然后放在这个设备上进行磨损

这个设备是一个花轮磨头

200N的负荷

磨50转

这是一个试件

这是我们做试验的一些图片

经过花轮磨头的磨损

这个混凝土的表面就会有所损伤

我们通过它的损伤程度

来评价它的耐磨性

这是磨损量的一个计算公式

上面的分子部分就是磨损前

和磨损后这个混凝土试块的质量差

就是磨损掉的那部分

分母上是磨损的面积

单位面积上的磨损量

来评价它的耐磨性

耐磨性也受到很多因素的影响

第一个强度等级水泥的品种

混凝土的硬度

如果混凝土的强度等级越高

那么耐磨损的能力就越强

集料越硬越耐磨

抗磨损的能力要强

所以我们用于表面层的集料

特别是受水流冲刷

和车轮磨损的这些集料

一定要有良好的硬度

这样才能具备良好的耐磨能力

细集料的影响也比较大

还有就是石英含量

耐磨性也会受到影响

石英含量越高耐磨性越好

因为石英这种颗粒

它的抗磨耗能力是非常强的

所以我们经常听到石英地板砖

就是这个道理

第四个是混凝土的碱集料反应

什么叫碱集料反应

我们来下一个定义

混凝土中所含水泥中的碱

与活性集料在有水的条件下

发生化学反应

造成混凝土出现开裂破坏

我们把这种反应简称碱集料反应

也简称ARR

这种反应有很多类型

比如说这两张图片就是

路面出现了或者是机场道面

也可能出现碱集料反应

这个是桥墩出现了碱集料反应

为什么会出现碱集料反应

我们这里有三个条件

如果这三个条件缺一

它就不会出现碱集料反应

第一个是水

第二个是具有碱活性的集料

第三这个混凝土当中有可溶性的碱

这三个东西凑在一起以后

就会发生碱集料反应

碱集料反应的后果是什么

就是造成我们的混凝土构建开裂

有时候是破坏甚至全部破坏

就是出现结构性的一些问题

所以我们要防止这个东西的话

就是这三个条件不让它凑齐

它的反应类型有这个碱硅反应

我们简称ASR

集料里边有活性的二氧化硅

还有一种叫碱碳酸盐反应

我们把它称为ACR

也就是说集料当中有活性的碳酸盐

既然发生碱集料反应会导致结构破坏

我们对碱集料反应的评价

就要通过测定来进行

我们来看一看

选用混凝土用的集料

要对它进行碱活性检验

也就是说用到的这个集料

将来会不会发生碱集料反应

比如说碱硅反应或者碱碳酸盐反应

用什么方法呢

有几种方法

一种就是岩相法

肉眼或者显微镜观察

是不是存在着一些碱活性

当然了碱硅反应和碱碳酸盐反应

一般是用不一样的

碱硅反应我们通常用化学的方法

和砂浆长度法

碱碳酸盐反应用岩石柱法

什么叫砂浆长度法

这个在工程上用的比较多

而且也比较方便

就是把要用于拌制水泥混凝土的集料

把它破碎以后跟水泥拌制在一起

做成砂浆试件

然后把它养护一定的时间

测定某个龄期的膨胀量

就是砂浆长度

砂浆原来这么长

放了一段时间以后长度增加了

就要看它的增加量

我们规范有规定

用这种砂浆长度法规定

3个月的膨胀量要＜0.05%

6个月的膨胀量＜0.1%

在这个范围里头我们认为

这种集料不会发生碱集料反应

如果超出这个范围

有可能选用的这个集料

将来在工程上可能发生碱集料反应

防止碱集料反应措施有哪些

一个就是控制水泥中的碱

刚才说了它反应是三个条件

水泥中的碱加水加碱活性集料

把碱给它限制

碱要＜0.6%

采用抑制碱集料反应的掺合料

有些掺合料掺和进去以后

它就会防止碱集料反应

总之耐久性是水泥混凝土

最重要的技术性质

为控制耐久性

我们在混凝土配比设计当中

我们下一讲要讲

我们还规定了耐久性的指标和要求

就是两个最重要的指标

一个是最大水灰比

一个是最小水泥用量

也就是说为了保证混凝土的耐久性

水灰比规范有限定

不能超出规范的限定

水泥用量规范也有限定

不能低于规范限制的水泥用量

同学们以上就是这一讲的主要内容

回顾一下我们今天讲述了

混凝土的四个方面的耐久性质

一个是抗冻性抗渗性耐磨性

和碱集料反应

这些都是混凝土

使用过程当中最重要的技术性质

请同学们课后予以复习消化吸收

好 同学们我们下一讲再见