水泥與混凝土基本知識之三-混凝土的性能課件

水泥與混凝土基本知識混凝土的性能特征水泥與混凝土基本知識混凝土的性能特征內(nèi)容混凝土拌合物的基本性能混凝土的強度混凝土的體積穩(wěn)定性混凝土的耐久性內(nèi)容混凝土拌合物的基本性能普通混凝土拌合物普通混凝土拌合物和易性(workability)砼拌合物的施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）的難易程度和抵抗離析作用程度并能獲得質(zhì)量均勻，密實砼的性能。包括：流動性、粘聚性、保水性和易性和易性粘聚性保水性流動性易達結(jié)構(gòu)均勻易成型密實好好在本身自重或施工機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。各組成材料之間具有一定的內(nèi)聚力，在運輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象的性質(zhì)。具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。保證混凝土硬化后的質(zhì)量和易性(workability)和易性和易性粘聚性保水性流動流動性：流動性是砼拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，并均勻、密實地填滿模型的性能。

流動性反映拌和物的稀稠，關(guān)系著施工振搗的難易和澆筑的質(zhì)量。粘聚性（抗離性）：是砼拌合物在施工過程中互相之間有一定粘聚力，不發(fā)生分層、離析、泌水，保持整體均勻的性能。保水性：保水性是砼拌合物保持水分不易析出的能力。砼拌合物中的水，一部分是保證水泥水化所需水量，另一部分是為使砼拌合物具有足夠流動性，便于澆搗所需的水量。和易性和易性的含義流動性：流動性是砼拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，和易性的評定定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。

1.坍落度法測定混凝土拌合物在自重作用下產(chǎn)生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。和易性和易性的評定定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和62.維勃稠度法測定使拌合物密實所需要的時間，s。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土和易性的評定和易性2.維勃稠度法和易性的評定和易性7混凝土拌合物按流動性的分類按《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50164）的規(guī)定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。名稱代號指標混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s混凝土拌合物按流動性的分類按《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50混凝土施工時坍落度的選擇混凝土拌合物坍落度的選擇，應根據(jù)施工條件、構(gòu)件截面尺寸、配筋情況、施工方法等來確定。結(jié)構(gòu)種類坍落度，mm基礎(chǔ)或地面等的墊層，無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（如薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90混凝土施工時坍落度的選擇混凝土拌合物坍落度的選擇，應根據(jù)施工影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關(guān)系①水泥漿數(shù)量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率；④外加劑2.施工環(huán)境的溫度、攪拌制度等。水泥水①砂石子外加劑④水泥漿①骨料②混凝土拌合物影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關(guān)系水泥水①砂石子合理砂率的確定合理砂率是指在水泥漿數(shù)量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。

影響和易性的因素合理砂率的確定影響和易性的因素改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據(jù)環(huán)境條件，注意坍落度的現(xiàn)場控制；在水灰比不變的條件下，適當增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；在砂率不變的條件下，適當增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。摻外加劑的混凝土改善和易性的措施采用合理砂率；在水灰比不變的條件下，適當增加12混凝土拌合物的凝結(jié)時間凝結(jié)時間混凝土失去塑性但不具備機械強度的時間稱為混凝土的初凝時間混凝土失去塑性且具備機械強度的時間成為終凝時間初凝時間表示施工時間的極限；終凝時間表示力學強度開始快速發(fā)展。砼拌合物的凝結(jié)時間的影響因素：水泥品種，環(huán)境溫度、濕度、摻和料、外加劑。混凝土拌合物的凝結(jié)時間凝結(jié)時間混凝土的強度混凝土的強度混凝土強度的產(chǎn)生強度產(chǎn)生的原因：膠凝材料水化產(chǎn)物，形成水泥石，水泥石包裹在集料周圍，形成具有強度的整體。受力前，在水泥石和界面處存在缺陷和裂縫：①由于水泥的收縮，引起砂漿與粗骨料間產(chǎn)生拉應力，產(chǎn)生裂縫②水泥的泌水使與集料間形成界面裂縫③水泥水化熱引起的裂縫；④多余水的蒸發(fā)留下的孔隙⑤外力碰撞、振動不均勻，不密實產(chǎn)生的裂縫（如拆模式時）⑥施工時不可能達到完全密實，留有孔隙加外力后，以上裂縫，孔隙不斷發(fā)展，混凝土破壞，表現(xiàn)出承載極限?；炷翉姸鹊漠a(chǎn)生強度產(chǎn)生的原因：膠凝材料水化產(chǎn)物，形成水泥石混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強度握裹強度軸心抗壓強度立方體抗壓強度鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強混凝土的強度P抗壓強度抗拉強度（彎拉）PP抗拉強度（直接拉伸）混凝土的強度P抗壓強度抗拉強度（彎拉）PP抗拉強度（直接拉伸混凝土的強度影響抗壓強度的因素（1）水泥的強度和水灰比式中：fcu——混凝土28d齡期抗壓強度值，MPa；fce——水泥28d抗壓強度的實測值，MPa；

——混凝土灰水比，即水灰比的倒數(shù)；αa、αb——回歸系數(shù)。當混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；水泥強度越高，則混凝土強度越高?；炷恋膹姸扔绊懣箟簭姸鹊囊蛩禺敾炷了冶戎翟?.40～018（2）粗集料的品種碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強度較高卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強度較低。在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。（3）養(yǎng)護條件在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高；低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險。混凝土澆筑完畢后，必須加強養(yǎng)護，保持適當?shù)臏囟群蜐穸龋员ＷC混凝土不斷地凝結(jié)硬化?；炷恋膹姸龋?）粗集料的品種混凝土的強度（4）齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。在正常的養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強度發(fā)展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。當采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數(shù)成正比。

n≥3混凝土的強度式中：fn、f28分別為n、28天的抗壓強度。（5）外加劑（4）齡期n≥3混凝土的強度式中：fn、f28分別為n、采用高強度等級水泥；采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土；采用合理砂率，以及級配合格、強度較高、質(zhì)量良好的碎石改進施工工藝，加強攪拌和振搗；采用加速硬化措施，提高混凝土的早期強度；在混凝土拌合時摻入減水劑或早強劑。提高混凝土抗壓強度的措施采用高強度等級水泥；提高混凝土抗壓強度的措施混凝土的體積穩(wěn)定性混凝土的體積穩(wěn)定性變形的種類混凝土在荷載作用下產(chǎn)生彈性與非彈性變形，在硬化過程和干燥或冷卻作用下也要產(chǎn)生變形當變形受約束時常會引起開裂變形的分類：化學收縮非荷載作用下的變形干濕變形溫度變形

荷載作用下的變形：短期荷載作用下的變形（包括彈性變形）長期荷載作用下的變形—徐變變形的種類混凝土在荷載作用下產(chǎn)生彈性與非彈性變形，在硬化過程非荷載作用下的變形化學收縮溫度變形干濕變形(干縮濕脹）

自由收縮或膨脹：材料不受任何約束，自由變形，材料內(nèi)不產(chǎn)生應力收縮前收縮后約束變形—產(chǎn)生應力而引起開裂非荷載作用下的變形化學收縮自由收縮或膨脹：材料不受任何約束，化學收縮在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱為化學收縮。特點：化學收縮不可恢復、收縮量是隨混凝土硬化齡期的延長而增加，一般在混凝土成型后40天左右增長較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定。化學收縮值很?。ㄐ∮?％），對混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細裂縫?；瘜W收縮在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應前溫度變形混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。數(shù)值：混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為（0.6～1.3）×10-5/℃，即溫度升高1℃，每m膨脹0.006-0.013mm。危害：混凝土硬化初期，水泥水化放出大量熱，造成混凝土內(nèi)外溫差很大，有時可達50～70℃。溫差使混凝土產(chǎn)生內(nèi)脹外縮，在外表混凝土中產(chǎn)生很大拉應力，嚴重時使混凝土產(chǎn)生裂縫。

溫度變形混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。溫度開裂的控制礦物摻合料低熱水泥加大粗骨料粒徑非常低的水泥用量預冷拌合物原材料限制澆注層高冷卻水管冷卻水管大體積混凝土表面的溫度開裂溫度開裂的控制礦物摻合料冷卻水管大體積混凝土表面的溫度開裂干濕變形（干縮濕脹）由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。干縮的機理：毛細孔水的蒸發(fā)，毛細孔中形成負壓，隨者空氣濕度的降低負壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導致混凝土收縮。凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。干縮的特點：可恢復性（吸水膨脹）使混凝土表面出現(xiàn)拉應力而導致開裂，嚴重影響混凝土的耐久性。干濕變形（干縮濕脹）由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝短期荷載下的變形——彈性模量彈塑性變形混凝土是一種由水泥石、砂、石、孔隙等組成的不勻質(zhì)復合材料。不是一個完全彈性體，也不是一個完全塑性體，而是一個彈塑性體。受力時既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，應力與應變的關(guān)系不是直線，而是曲線。彈性變形：外力作用產(chǎn)生的可恢復的產(chǎn)生變形彈性模量切線模量(A,B線)割線模量（C線)短期荷載下的變形——彈性模量彈塑性變形彈性變形：彈性模量切在應力－應變曲線上任一點的應力σ與其應變ε的比值，稱作混凝土在該應力下的變形模量。反映混凝土所受應力與所產(chǎn)生應變之間的關(guān)系。計算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應力時的必要參數(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土設(shè)計中，常采用一種按標準方法測得的靜力受壓彈性模量。彈性模量的影響因素：混凝土的強度骨料的含量與彈性模量水灰比養(yǎng)護條件短期荷載下的變形——彈性模量在應力－應變曲線上任一點的應力σ與其應變ε的比值，稱作混凝土長期荷載作用下的變形——徐變混凝土在長期荷載作用下，隨時間而增長的變形稱為徐變水泥石中的凝膠體在長期荷載作用下的粘性流動，并向毛細孔內(nèi)遷移。在混凝土的較早齡期加荷，水泥尚未充分水化，所含凝膠體較多，且水泥石中毛細孔較多，凝膠體易流動，所以徐變發(fā)展較快；在晚齡期，水泥繼續(xù)硬化，凝膠體含量相對減少，毛細孔亦少，徐變發(fā)展慢。長期荷載作用下的變形——徐變混凝土在長期荷載作用下，隨時間而水灰比：混凝土的水灰比較小或在水中養(yǎng)護，徐變較小水泥用量：水灰比相同，水泥用量愈多，徐變愈大；骨料的性質(zhì)：混凝土所用骨料的彈性模量較大，徐變較小荷載：所受應力越大，徐變越大。環(huán)境濕度環(huán)境濕度對徐變的影響影響混凝土徐變的因素水灰比：混凝土的水灰比較小或在水中養(yǎng)護，徐變較小環(huán)境濕度對徐混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土耐久性的概念砼抵抗所處環(huán)境的作用破壞的能力，如溫度、濕度，化學侵蝕介質(zhì)等。環(huán)境對砼的作用：①物理作用如凍融、滲透以及磨蝕，空蝕等；②化學作用，如各種酸、堿、侵蝕，碳化、堿集料反應以及砼中的鋼筋銹蝕等。

混凝土的耐久性(durability)混凝土耐久性的概念混凝土的耐久性(durability)耐久性類型1)混凝土的抗?jié)B性2)混凝土的抗凍性3)混凝土抗硫酸鹽4)混凝土的堿一骨料反應5)混凝土的抗碳化6）混凝土鋼筋銹蝕6）磨損與氣蝕耐久性類型1)混凝土的抗?jié)B性混凝土的抗?jié)B性

定義：混凝土抵抗壓力水(油、液體)滲透的能力，稱為抗?jié)B性。水是多數(shù)結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)耐久性問題的核心。不僅物理劣化過程與水有關(guān)；同時作為傳輸侵蝕性離子的介質(zhì)，水又是其化學劣化過程的一個根源?；炷恋目?jié)B性是反映混凝土耐久性的一個重要指標。混凝土的抗?jié)B性定義：混凝土抵抗壓力水(油、液體)滲透為什么混凝土會滲水

混凝土內(nèi)部存在孔隙通道是其滲水的根本原因！孔隙通道包括：混凝土中可蒸發(fā)水蒸發(fā)后留下的孔道；拌合物泌水時在骨料和鋼筋下方形成的水囊與水膜；混凝土各種原因引起的體積變形所產(chǎn)生的收縮裂縫；混凝土在荷載作用下的變形為什么混凝土會滲水混凝土內(nèi)部存在孔隙通道是其滲水的根本原為什么混凝土會滲水1、高孔隙率、低滲透性4、多孔、高滲透性3、多孔、低滲透性2、低孔隙率、高滲透性孔隙率、孔隙特征與滲透性的關(guān)系為什么混凝土會滲水1、高孔隙率、低滲透性4、多孔、高滲透性3混凝土抗?jié)B性的影響因素混凝土的配合比水灰比膠凝材料混凝土的攪拌混凝土的震搗養(yǎng)護條件濕度溫度齡期最初幾周，硬化水泥漿體的滲透性下降幾個量級滲透性——水灰比的關(guān)系臨界區(qū)混凝土抗?jié)B性的影響因素混凝土的配合比最初幾周，硬化水泥漿體的混凝土的抗凍性在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不顯著降低其強度的性能，稱為混凝土的抗凍性。引起凍害的原因混凝土內(nèi)部孔中的水結(jié)冰水結(jié)冰使體積膨脹9%。凍害破壞影響到水泥石和骨料凍害破壞的外觀模式剝落龜裂、分層構(gòu)筑物的什么位置最易受損?北方氣候混凝土路面、橋面板、擋土墻混凝土的抗凍性在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而混凝土的凍融破壞的表現(xiàn)形式鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞混凝土的凍融破壞的表現(xiàn)形式鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍混凝土凍害機理①水自由流動，作用于玻璃瓶壁的壓力較小②水結(jié)冰開始，冰膨脹對瓶壁作用一個拉應力③隨著結(jié)冰進行，瓶壁對冰的約束，產(chǎn)生累計應變能尋求釋放④內(nèi)壓很大以至于導致瓶壁破裂讓冰膨脹和能量釋放混凝土凍害機理①水自由流動，作用于玻璃瓶壁的壓力較小提高混凝土抗凍性的方法水泥石抗凍性：低水灰比保證混凝土良好的養(yǎng)護引氣劑骨料的抗凍性選用抗凍骨料提高混凝土抗凍性的方法水泥石抗凍性：引入的氣孔作用機理水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞；引入的氣孔可以釋放水壓，避免高壓水的產(chǎn)生；大量的空氣泡減小了水釋放的平均距離；引起的氣孔有利于混凝土抗凍害性能的改善引入的氣孔作用機理水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞；混凝土的抗硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕：硫酸根離子與混凝土中水泥水化物之間的化學反應，形成有害化合物，而導致混凝土組成和結(jié)構(gòu)的破壞、強度下降、表面剝離等。硫酸根離子的來源：海水有機物環(huán)境(垃圾、生活污水)工業(yè)廢料土壤和地下水水泥熟料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕：混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化模式劣化模式

體積膨脹開裂(從構(gòu)件的邊緣和角上開始)

表面剝落、質(zhì)量損失強度下降外觀劣化——發(fā)白最易發(fā)生的部位大壩橋墩地下基礎(chǔ)水工設(shè)施混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化模式劣化模式混凝土硫酸鹽侵蝕機理鈣礬石型石膏型碳硫硅鈣石型C-S-H分解型混凝土硫酸鹽侵蝕機理鈣礬石型鈣礬石型侵蝕機理外部硫酸根離子滲入水泥石中；與單硫型硫鋁酸鈣、氫氧化鈣、水反應形成鈣礬石：

C4AH18+2CH+3SO42－+12H=C6A?3H323C3A＋3CH+3SO42－+29H＝

C6A?3H32鈣礬石體積膨脹產(chǎn)生拉應力拉應力導致混凝土內(nèi)部開裂破壞鈣礬石型侵蝕機理外部硫酸根離子滲入水泥石中；鈣礬石形成的膨脹機理結(jié)晶壓力機理:

膨脹由鈣礬石晶體生長引起的，產(chǎn)生結(jié)晶壓力作用于水泥石內(nèi)部和骨料表面過渡區(qū)腫脹理論Swellingtheory:

膨脹是由孔溶液中鈣礬石結(jié)晶生長引起的，晶體有很大的表面，吸附水而腫脹，導致膨脹壓力。鈣礬石形成的膨脹機理結(jié)晶壓力機理:石膏型侵蝕機理硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣CH反應，形成二水石膏

CH+?+H=C?H2石膏形成導致強度降低，接著膨脹、開裂，將水泥石轉(zhuǎn)變?yōu)楹隣睢o膠結(jié)力的物質(zhì)。硫酸鹽溶液中陽離子(Na+

、Mg2+)的不同，可能將C-S-H凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槭?。硫酸鈉侵蝕:Na2SO4+CH+2H=>CaSO4.2H2O+2NaOH硫酸鎂侵蝕：MgSO4+CH+2H=CaSO4.2H20+Mg(OH)23MgSO4+3C-S-H+18H=3(CaSO4).2H2O+3Mg(OH)2+2SiO2.H2O石膏型侵蝕機理硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣C碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕硫酸根離子SO42-侵入硬化混凝土中，在碳酸鹽或CO32-或CO2的存在下，與C-S-H凝膠反應就形成碳硫硅鈣石：3Ca2++SO42-+CO32-+C-S-H+12H2O

Ca3[Si(OH)6](CO3)(SO4)·12H2O

碳硫硅鈣石是一種糊狀、松軟、毫無膠凝能力的物質(zhì),因而能使水泥石變成糊狀、無粘結(jié)力的物體，嚴重破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，降低混凝土的強度。同時也會伴有膨脹性破壞，但膨脹性破壞不是碳硫硅鈣石導致的典型破壞。碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕硫酸根離子SO42-侵入硬化混凝土中，碳硫硅鈣石的形成反應機理圖碳化層，pH7-8反應區(qū)水泥水化物硫酸鹽溶液碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕碳硫硅鈣石的形成反應機理圖碳化層，pH7-8反應區(qū)水泥硫酸鹽C-S-H分解型硫酸鹽侵蝕當硫酸鹽溶液或含硫酸鹽的地下水、污水作用于混凝土，將導致混凝土表面水泥石中C-S-H凝膠分解成硅凝膠：

2CaOSiO2·1.17H2O+SO42－

2.83H2O

2CaSO4·2H2O+SiO2·nH2O+OH－破壞C-S-H的膠凝結(jié)構(gòu)，因而使水泥石喪失了粘結(jié)性，混凝土強度降低，表面軟化C-S-H分解型硫酸鹽侵蝕當硫酸鹽溶液或含硫酸鹽的地下水、污水泥與混凝土基本知識之三——混凝土的性能課件混凝土硫酸鹽侵蝕的預防措施提高混凝土的質(zhì)量和抗?jié)B性(減水劑)限制水泥中C3A礦物含量＜5％中低熱水泥抗硫酸鹽水泥摻加火山灰質(zhì)礦物外加劑15%偏高嶺土35%磨細礦渣6%硅灰20%低鈣粉煤灰表面涂層保護混凝土硫酸鹽侵蝕的預防措施提高混凝土的質(zhì)量和抗?jié)B性(減水劑)堿－骨料反應（ASR）掃描電鏡下的堿性反應凝膠硅酸鹽水泥中的堿金屬離子氫氧根離子骨料中的硅成分堿-硅凝膠膨脹混凝土開裂ASR破壞形式膨脹與開裂強度損失粘性堿－硅物質(zhì)的溢出或滲出發(fā)生的部位濕環(huán)境(大壩,橋墩,海堤)暴露環(huán)境(道路,建筑物外部結(jié)構(gòu))常見的堿—骨料反應破壞形式堿－骨料反應（ASR）掃描電鏡下的堿性反應凝膠硅酸鹽水泥中ASR膨脹機理氫氧根離子破壞了骨料中的硅氧結(jié)構(gòu).硅形成堿－硅凝膠(ASgel)堿－硅凝膠與水接觸產(chǎn)生腫脹反應速度取決于：骨料中硅的活性水泥中堿含量(wt%Na2O等價.)ASR膨脹機理氫氧根離子破壞了骨料中的硅氧結(jié)構(gòu).AS凝膠是膨脹的主體吸附腫脹理論:

骨料周圍形成的堿硅凝膠的吸水腫脹和混凝土孔中水的遷移受阻，因而產(chǎn)生膨脹壓。滲透壓理論Osmoticpressuretheory:

骨料周圍形成的AS凝膠是一個半透膜，它只允許一個方向流動：堿金屬離子和OH離子擴散進入骨料表面，但硅離子不能從骨料表面滲出，產(chǎn)生滲透壓。ASR膨脹機理膨脹壓超過混凝土的抗拉強度，混凝土將開裂。AS凝膠是膨脹的主體ASR膨脹機理膨脹壓超過混凝土的抗拉當裂縫到達混凝土構(gòu)件表面，就產(chǎn)生“龜裂”“mapcracking”.ASR膨脹機理當裂縫到達混凝土構(gòu)件表面，就產(chǎn)生“龜裂”“mapcrac堿—骨料反應影響因素水泥或混凝土的含堿量；活性氧化硅含量；骨料粒徑；水分來源；環(huán)境溫度。如果堿含量低于0.6%,膨脹不會發(fā)生水泥中堿含量對ASR引起的破壞的影響混凝土中的堿含量與其膨脹的關(guān)系堿—骨料反應影響因素水泥或混凝土的含堿量；如果堿含量低于0抑制ASR的措施限制堿含量低堿水泥限制其它來源：鹽污染的骨料防止海水滲入化冰鹽溶液滲入混凝土中水泥用量限制活性骨料保持干燥利用火山灰質(zhì)礦物外加劑

25%低鈣粉煤灰

40-50%)的礦渣

7-15%硅灰

7-15%天然火山灰引氣劑引入氣泡緩解膨脹壓力，減少有害膨脹結(jié)構(gòu)設(shè)計限制水滲入(排水)避免化冰鹽的積累提高密實度表面質(zhì)量抑制ASR的措施限制堿含量利用火山灰質(zhì)礦物外加劑混凝土的碳化

碳化環(huán)境中的CO2與混凝土水泥石中的Ca(OH)2作用生成碳酸鈣和水，從而降低混凝土中堿度的現(xiàn)象。危害由于堿度的降低，混凝土中的鋼筋失去保護膜，引起鋼筋銹蝕；混凝土表面出現(xiàn)碳化收縮，導致微裂縫的產(chǎn)生，降低混凝土的強度和耐久性。影響因素CO2濃度、相對濕度、混凝土的密實度、水泥品種和摻和料等?；炷恋奶蓟蓟炷林袖摻畹匿P蝕由于碳化引起混凝土堿性下降，或者氯離子侵入，導致鋼筋銹蝕，并膨脹引起混凝土開裂。危害：

混凝土中鋼筋銹蝕，引起體積膨脹2～7倍，導致混凝土保護層開裂破壞混凝土中鋼筋的銹蝕由于碳化引起混凝土堿性下降，或者氯離子侵入1）降低混凝土水膠比2）使用礦物摻合料3）在新拌混凝土里摻用阻銹劑，如亞硝酸鈣，醇胺；

4）用特殊鋼筋作為配筋，或環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼筋；

5）混凝土采用涂層保護，減少氯鹽與氧的侵入；

6）對鋼筋進行陰極保護混凝土中鋼筋銹蝕的預防措施1）降低混凝土水膠比混凝土中鋼筋銹蝕的預防措施小結(jié)掌握混凝土強度及其影響因素掌握導致混凝土體積變形的原因及其防治掌握混凝土耐久性的類型、機理及防治小結(jié)掌握混凝土強度及其影響因素謝謝謝謝水泥與混凝土基本知識混凝土的性能特征水泥與混凝土基本知識混凝土的性能特征內(nèi)容混凝土拌合物的基本性能混凝土的強度混凝土的體積穩(wěn)定性混凝土的耐久性內(nèi)容混凝土拌合物的基本性能普通混凝土拌合物普通混凝土拌合物和易性(workability)砼拌合物的施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）的難易程度和抵抗離析作用程度并能獲得質(zhì)量均勻，密實砼的性能。包括：流動性、粘聚性、保水性和易性和易性粘聚性保水性流動性易達結(jié)構(gòu)均勻易成型密實好好在本身自重或施工機械振搗作用下，能產(chǎn)生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。各組成材料之間具有一定的內(nèi)聚力，在運輸和澆注過程中不致產(chǎn)生離析和分層現(xiàn)象的性質(zhì)。具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致發(fā)生泌水現(xiàn)象的性質(zhì)。保證混凝土硬化后的質(zhì)量和易性(workability)和易性和易性粘聚性保水性流動流動性：流動性是砼拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，并均勻、密實地填滿模型的性能。

流動性反映拌和物的稀稠，關(guān)系著施工振搗的難易和澆筑的質(zhì)量。粘聚性（抗離性）：是砼拌合物在施工過程中互相之間有一定粘聚力，不發(fā)生分層、離析、泌水，保持整體均勻的性能。保水性：保水性是砼拌合物保持水分不易析出的能力。砼拌合物中的水，一部分是保證水泥水化所需水量，另一部分是為使砼拌合物具有足夠流動性，便于澆搗所需的水量。和易性和易性的含義流動性：流動性是砼拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，和易性的評定定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和保水性。

1.坍落度法測定混凝土拌合物在自重作用下產(chǎn)生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。和易性和易性的評定定量測定拌合物的流動性、輔以直觀經(jīng)驗評定粘聚性和722.維勃稠度法測定使拌合物密實所需要的時間，s。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土和易性的評定和易性2.維勃稠度法和易性的評定和易性73混凝土拌合物按流動性的分類按《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50164）的規(guī)定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。名稱代號指標混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s混凝土拌合物按流動性的分類按《混凝土質(zhì)量控制標準》（GB50混凝土施工時坍落度的選擇混凝土拌合物坍落度的選擇，應根據(jù)施工條件、構(gòu)件截面尺寸、配筋情況、施工方法等來確定。結(jié)構(gòu)種類坍落度，mm基礎(chǔ)或地面等的墊層，無配筋的大體積結(jié)構(gòu)（擋土墻、基礎(chǔ)等）或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的結(jié)構(gòu)（如薄壁、斗倉、筒倉、細柱等）50～70配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90混凝土施工時坍落度的選擇混凝土拌合物坍落度的選擇，應根據(jù)施工影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關(guān)系①水泥漿數(shù)量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率；④外加劑2.施工環(huán)境的溫度、攪拌制度等。水泥水①砂石子外加劑④水泥漿①骨料②混凝土拌合物影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關(guān)系水泥水①砂石子合理砂率的確定合理砂率是指在水泥漿數(shù)量一定的條件下，能使拌合物的流動性（坍落度T）達到最大，且粘聚性和保水性良好時的砂率；或者是在流動性（坍落度T）、強度一定，粘聚性良好時，水泥用量最小的砂率。

影響和易性的因素合理砂率的確定影響和易性的因素改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據(jù)環(huán)境條件，注意坍落度的現(xiàn)場控制；在水灰比不變的條件下，適當增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；在砂率不變的條件下，適當增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。摻外加劑的混凝土改善和易性的措施采用合理砂率；在水灰比不變的條件下，適當增加78混凝土拌合物的凝結(jié)時間凝結(jié)時間混凝土失去塑性但不具備機械強度的時間稱為混凝土的初凝時間混凝土失去塑性且具備機械強度的時間成為終凝時間初凝時間表示施工時間的極限；終凝時間表示力學強度開始快速發(fā)展。砼拌合物的凝結(jié)時間的影響因素：水泥品種，環(huán)境溫度、濕度、摻和料、外加劑?；炷涟韬衔锏哪Y(jié)時間凝結(jié)時間混凝土的強度混凝土的強度混凝土強度的產(chǎn)生強度產(chǎn)生的原因：膠凝材料水化產(chǎn)物，形成水泥石，水泥石包裹在集料周圍，形成具有強度的整體。受力前，在水泥石和界面處存在缺陷和裂縫：①由于水泥的收縮，引起砂漿與粗骨料間產(chǎn)生拉應力，產(chǎn)生裂縫②水泥的泌水使與集料間形成界面裂縫③水泥水化熱引起的裂縫；④多余水的蒸發(fā)留下的孔隙⑤外力碰撞、振動不均勻，不密實產(chǎn)生的裂縫（如拆模式時）⑥施工時不可能達到完全密實，留有孔隙加外力后，以上裂縫，孔隙不斷發(fā)展，混凝土破壞，表現(xiàn)出承載極限?；炷翉姸鹊漠a(chǎn)生強度產(chǎn)生的原因：膠凝材料水化產(chǎn)物，形成水泥石混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強度握裹強度軸心抗壓強度立方體抗壓強度鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強混凝土的強度P抗壓強度抗拉強度（彎拉）PP抗拉強度（直接拉伸）混凝土的強度P抗壓強度抗拉強度（彎拉）PP抗拉強度（直接拉伸混凝土的強度影響抗壓強度的因素（1）水泥的強度和水灰比式中：fcu——混凝土28d齡期抗壓強度值，MPa；fce——水泥28d抗壓強度的實測值，MPa；

——混凝土灰水比，即水灰比的倒數(shù)；αa、αb——回歸系數(shù)。當混凝土水灰比值在0.40～0.80之間時越大，則混凝土的強度越低；水泥強度越高，則混凝土強度越高?；炷恋膹姸扔绊懣箟簭姸鹊囊蛩禺敾炷了冶戎翟?.40～084（2）粗集料的品種碎石形狀不規(guī)則，表面粗糙、多棱角，與水泥石的粘結(jié)強度較高卵石呈圓形或卵圓形，表面光滑，與水泥石的粘結(jié)強度較低。在水泥石強度及其它條件相同時，碎石混凝土的強度高于卵石混凝土的強度。（3）養(yǎng)護條件在保證足夠濕度情況下，溫度越高，水泥凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高；低溫時水泥混凝土硬化比較緩慢，當溫度低至0℃以下時，硬化不但停止，且具有冰凍破壞的危險?；炷翝仓戤吅?，必須加強養(yǎng)護，保持適當?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝土不斷地凝結(jié)硬化?；炷恋膹姸龋?）粗集料的品種混凝土的強度（4）齡期齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。在正常的養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度隨齡期的增加而不斷發(fā)展，在7～14d內(nèi)強度發(fā)展較快，以后逐漸減慢，28d后強度發(fā)展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的強度發(fā)展可持續(xù)數(shù)十年。當采用普通水泥拌制的、中等強度等級的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度與其齡期的對數(shù)成正比。

n≥3混凝土的強度式中：fn、f28分別為n、28天的抗壓強度。（5）外加劑（4）齡期n≥3混凝土的強度式中：fn、f28分別為n、采用高強度等級水泥；采用單位用水量較小、水灰比較小的干硬性混凝土；采用合理砂率，以及級配合格、強度較高、質(zhì)量良好的碎石改進施工工藝，加強攪拌和振搗；采用加速硬化措施，提高混凝土的早期強度；在混凝土拌合時摻入減水劑或早強劑。提高混凝土抗壓強度的措施采用高強度等級水泥；提高混凝土抗壓強度的措施混凝土的體積穩(wěn)定性混凝土的體積穩(wěn)定性變形的種類混凝土在荷載作用下產(chǎn)生彈性與非彈性變形，在硬化過程和干燥或冷卻作用下也要產(chǎn)生變形當變形受約束時常會引起開裂變形的分類：化學收縮非荷載作用下的變形干濕變形溫度變形

荷載作用下的變形：短期荷載作用下的變形（包括彈性變形）長期荷載作用下的變形—徐變變形的種類混凝土在荷載作用下產(chǎn)生彈性與非彈性變形，在硬化過程非荷載作用下的變形化學收縮溫度變形干濕變形(干縮濕脹）

自由收縮或膨脹：材料不受任何約束，自由變形，材料內(nèi)不產(chǎn)生應力收縮前收縮后約束變形—產(chǎn)生應力而引起開裂非荷載作用下的變形化學收縮自由收縮或膨脹：材料不受任何約束，化學收縮在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱為化學收縮。特點：化學收縮不可恢復、收縮量是隨混凝土硬化齡期的延長而增加，一般在混凝土成型后40天左右增長較快，以后逐漸趨于穩(wěn)定?；瘜W收縮值很小（小于1％），對混凝土結(jié)構(gòu)沒有破壞作用，但在混凝土內(nèi)部可能產(chǎn)生微細裂縫?；瘜W收縮在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應前溫度變形混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。數(shù)值：混凝土的溫度線膨脹系數(shù)為（0.6～1.3）×10-5/℃，即溫度升高1℃，每m膨脹0.006-0.013mm。危害：混凝土硬化初期，水泥水化放出大量熱，造成混凝土內(nèi)外溫差很大，有時可達50～70℃。溫差使混凝土產(chǎn)生內(nèi)脹外縮，在外表混凝土中產(chǎn)生很大拉應力，嚴重時使混凝土產(chǎn)生裂縫。

溫度變形混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形。溫度開裂的控制礦物摻合料低熱水泥加大粗骨料粒徑非常低的水泥用量預冷拌合物原材料限制澆注層高冷卻水管冷卻水管大體積混凝土表面的溫度開裂溫度開裂的控制礦物摻合料冷卻水管大體積混凝土表面的溫度開裂干濕變形（干縮濕脹）由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹。干縮的機理：毛細孔水的蒸發(fā)，毛細孔中形成負壓，隨者空氣濕度的降低負壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導致混凝土收縮。凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā)，凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。干縮的特點：可恢復性（吸水膨脹）使混凝土表面出現(xiàn)拉應力而導致開裂，嚴重影響混凝土的耐久性。干濕變形（干縮濕脹）由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝短期荷載下的變形——彈性模量彈塑性變形混凝土是一種由水泥石、砂、石、孔隙等組成的不勻質(zhì)復合材料。不是一個完全彈性體，也不是一個完全塑性體，而是一個彈塑性體。受力時既產(chǎn)生彈性變形，又產(chǎn)生塑性變形，應力與應變的關(guān)系不是直線，而是曲線。彈性變形：外力作用產(chǎn)生的可恢復的產(chǎn)生變形彈性模量切線模量(A,B線)割線模量（C線)短期荷載下的變形——彈性模量彈塑性變形彈性變形：彈性模量切在應力－應變曲線上任一點的應力σ與其應變ε的比值，稱作混凝土在該應力下的變形模量。反映混凝土所受應力與所產(chǎn)生應變之間的關(guān)系。計算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應力時的必要參數(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土設(shè)計中，常采用一種按標準方法測得的靜力受壓彈性模量。彈性模量的影響因素：混凝土的強度骨料的含量與彈性模量水灰比養(yǎng)護條件短期荷載下的變形——彈性模量在應力－應變曲線上任一點的應力σ與其應變ε的比值，稱作混凝土長期荷載作用下的變形——徐變混凝土在長期荷載作用下，隨時間而增長的變形稱為徐變水泥石中的凝膠體在長期荷載作用下的粘性流動，并向毛細孔內(nèi)遷移。在混凝土的較早齡期加荷，水泥尚未充分水化，所含凝膠體較多，且水泥石中毛細孔較多，凝膠體易流動，所以徐變發(fā)展較快；在晚齡期，水泥繼續(xù)硬化，凝膠體含量相對減少，毛細孔亦少，徐變發(fā)展慢。長期荷載作用下的變形——徐變混凝土在長期荷載作用下，隨時間而水灰比：混凝土的水灰比較小或在水中養(yǎng)護，徐變較小水泥用量：水灰比相同，水泥用量愈多，徐變愈大；骨料的性質(zhì)：混凝土所用骨料的彈性模量較大，徐變較小荷載：所受應力越大，徐變越大。環(huán)境濕度環(huán)境濕度對徐變的影響影響混凝土徐變的因素水灰比：混凝土的水灰比較小或在水中養(yǎng)護，徐變較小環(huán)境濕度對徐混凝土的耐久性混凝土的耐久性混凝土耐久性的概念砼抵抗所處環(huán)境的作用破壞的能力，如溫度、濕度，化學侵蝕介質(zhì)等。環(huán)境對砼的作用：①物理作用如凍融、滲透以及磨蝕，空蝕等；②化學作用，如各種酸、堿、侵蝕，碳化、堿集料反應以及砼中的鋼筋銹蝕等。

混凝土的耐久性(durability)混凝土耐久性的概念混凝土的耐久性(durability)耐久性類型1)混凝土的抗?jié)B性2)混凝土的抗凍性3)混凝土抗硫酸鹽4)混凝土的堿一骨料反應5)混凝土的抗碳化6）混凝土鋼筋銹蝕6）磨損與氣蝕耐久性類型1)混凝土的抗?jié)B性混凝土的抗?jié)B性

定義：混凝土抵抗壓力水(油、液體)滲透的能力，稱為抗?jié)B性。水是多數(shù)結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)耐久性問題的核心。不僅物理劣化過程與水有關(guān)；同時作為傳輸侵蝕性離子的介質(zhì)，水又是其化學劣化過程的一個根源。混凝土的抗?jié)B性是反映混凝土耐久性的一個重要指標?；炷恋目?jié)B性定義：混凝土抵抗壓力水(油、液體)滲透為什么混凝土會滲水

混凝土內(nèi)部存在孔隙通道是其滲水的根本原因！孔隙通道包括：混凝土中可蒸發(fā)水蒸發(fā)后留下的孔道；拌合物泌水時在骨料和鋼筋下方形成的水囊與水膜；混凝土各種原因引起的體積變形所產(chǎn)生的收縮裂縫；混凝土在荷載作用下的變形為什么混凝土會滲水混凝土內(nèi)部存在孔隙通道是其滲水的根本原為什么混凝土會滲水1、高孔隙率、低滲透性4、多孔、高滲透性3、多孔、低滲透性2、低孔隙率、高滲透性孔隙率、孔隙特征與滲透性的關(guān)系為什么混凝土會滲水1、高孔隙率、低滲透性4、多孔、高滲透性3混凝土抗?jié)B性的影響因素混凝土的配合比水灰比膠凝材料混凝土的攪拌混凝土的震搗養(yǎng)護條件濕度溫度齡期最初幾周，硬化水泥漿體的滲透性下降幾個量級滲透性——水灰比的關(guān)系臨界區(qū)混凝土抗?jié)B性的影響因素混凝土的配合比最初幾周，硬化水泥漿體的混凝土的抗凍性在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不顯著降低其強度的性能，稱為混凝土的抗凍性。引起凍害的原因混凝土內(nèi)部孔中的水結(jié)冰水結(jié)冰使體積膨脹9%。凍害破壞影響到水泥石和骨料凍害破壞的外觀模式剝落龜裂、分層構(gòu)筑物的什么位置最易受損?北方氣候混凝土路面、橋面板、擋土墻混凝土的抗凍性在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而混凝土的凍融破壞的表現(xiàn)形式鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞混凝土的凍融破壞的表現(xiàn)形式鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍混凝土凍害機理①水自由流動，作用于玻璃瓶壁的壓力較?、谒Y(jié)冰開始，冰膨脹對瓶壁作用一個拉應力③隨著結(jié)冰進行，瓶壁對冰的約束，產(chǎn)生累計應變能尋求釋放④內(nèi)壓很大以至于導致瓶壁破裂讓冰膨脹和能量釋放混凝土凍害機理①水自由流動，作用于玻璃瓶壁的壓力較小提高混凝土抗凍性的方法水泥石抗凍性：低水灰比保證混凝土良好的養(yǎng)護引氣劑骨料的抗凍性選用抗凍骨料提高混凝土抗凍性的方法水泥石抗凍性：引入的氣孔作用機理水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞；引入的氣孔可以釋放水壓，避免高壓水的產(chǎn)生；大量的空氣泡減小了水釋放的平均距離；引起的氣孔有利于混凝土抗凍害性能的改善引入的氣孔作用機理水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞；混凝土的抗硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕：硫酸根離子與混凝土中水泥水化物之間的化學反應，形成有害化合物，而導致混凝土組成和結(jié)構(gòu)的破壞、強度下降、表面剝離等。硫酸根離子的來源：海水有機物環(huán)境(垃圾、生活污水)工業(yè)廢料土壤和地下水水泥熟料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕混凝土硫酸鹽侵蝕：混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化模式劣化模式

體積膨脹開裂(從構(gòu)件的邊緣和角上開始)

表面剝落、質(zhì)量損失強度下降外觀劣化——發(fā)白最易發(fā)生的部位大壩橋墩地下基礎(chǔ)水工設(shè)施混凝土硫酸鹽侵蝕的劣化模式劣化模式混凝土硫酸鹽侵蝕機理鈣礬石型石膏型碳硫硅鈣石型C-S-H分解型混凝土硫酸鹽侵蝕機理鈣礬石型鈣礬石型侵蝕機理外部硫酸根離子滲入水泥石中；與單硫型硫鋁酸鈣、氫氧化鈣、水反應形成鈣礬石：

C4AH18+2CH+3SO42－+12H=C6A?3H323C3A＋3CH+3SO42－+29H＝

C6A?3H32鈣礬石體積膨脹產(chǎn)生拉應力拉應力導致混凝土內(nèi)部開裂破壞鈣礬石型侵蝕機理外部硫酸根離子滲入水泥石中；鈣礬石形成的膨脹機理結(jié)晶壓力機理:

膨脹由鈣礬石晶體生長引起的，產(chǎn)生結(jié)晶壓力作用于水泥石內(nèi)部和骨料表面過渡區(qū)腫脹理論Swellingtheory:

膨脹是由孔溶液中鈣礬石結(jié)晶生長引起的，晶體有很大的表面，吸附水而腫脹，導致膨脹壓力。鈣礬石形成的膨脹機理結(jié)晶壓力機理:石膏型侵蝕機理硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣CH反應，形成二水石膏

CH+?+H=C?H2石膏形成導致強度降低，接著膨脹、開裂，將水泥石轉(zhuǎn)變?yōu)楹隣?、無膠結(jié)力的物質(zhì)。硫酸鹽溶液中陽離子(Na+

、Mg2+)的不同，可能將C-S-H凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槭?。硫酸鈉侵蝕:Na2SO4+CH+2H=>CaSO4.2H2O+2NaOH硫酸鎂侵蝕：MgSO4+CH+2H=CaSO4.2H20+Mg(OH)23MgSO4+3C-S-H+18H=3(CaSO4).2H2O+3Mg(OH)2+2SiO2.H2O石膏型侵蝕機理硫酸根離子滲入混凝土中的水泥石內(nèi)；與氫氧化鈣C碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕硫酸根離子SO42-侵入硬化混凝土中，在碳酸鹽或CO32-或CO2的存在下，與C-S-H凝膠反應就形成碳硫硅鈣石：3Ca2++SO42-+CO32-+C-S-H+12H2O

Ca3[Si(OH)6](CO3)(SO4)·12H2O

碳硫硅鈣石是一種糊狀、松軟、毫無膠凝能力的物質(zhì),因而能使水泥石變成糊狀、無粘結(jié)力的物體，嚴重破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，降低混凝土的強度。同時也會伴有膨脹性破壞，但膨脹性破壞不是碳硫硅鈣石導致的典型破壞。碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕硫酸根離子SO42-侵入硬化混凝土中，碳硫硅鈣石的形成反應機理圖碳化層，pH7-8反應區(qū)水