混凝土除應(yīng)具有設(shè)計要求的各種強(qiáng)度,以保證其能安全地承受設(shè)計的荷載外,還應(yīng)該根據(jù)其周圍的自然環(huán)境及使用條件,具有經(jīng)久耐用的性能,以滿足建筑物的使用壽命。如受水壓作用的混凝土,要求就有抗?jié)B性。
一、混凝土的抗?jié)B性
混凝土的抗?jié)B性示指混凝土抵抗有壓介質(zhì)(水、油、溶液等)滲透的能力。抗?jié)B性時混凝土耐久性的一項重要指標(biāo),是決定混凝土耐久性最主要的因素。如果混凝土的抗?jié)B性差,不僅周圍水等液體物質(zhì)以滲入內(nèi)部,而且當(dāng)遇到有負(fù)溫或環(huán)境水中含有侵蝕性介質(zhì)時,混凝土就醫(yī)遭受冰凍或侵蝕作用而破壞,對鋼筋混凝土還將引起其內(nèi)部鋼筋的銹蝕,并導(dǎo)致表面混凝土保護(hù)層開裂與剝落。因此,對于地下建筑、水池、水壩、港工、海工等工程,必須要求混凝土具有相應(yīng)的抗?jié)B性。
混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示???jié)B等級以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件,按照規(guī)定的試驗方法,一所能承受的最大靜水壓力(M Pa)來確定?!痘炷临|(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164)中規(guī)定:混凝土的抗?jié)B等級用代號P表示,如P4、P6、P8、P10、P12和大于P12等不同的抗?jié)B等級,他們分別表示能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的水壓力而不出現(xiàn)滲透現(xiàn)象。
混凝土滲水的主要原因是由于內(nèi)部的孔隙形成聯(lián)通的滲水通道,這些孔道除產(chǎn)生于施工振搗不密實外,主要來源于水泥漿中多余水分的蒸發(fā)而留下的氣孔,水泥漿泌水所形成的毛細(xì)孔,一級粗骨料下部界面水富集所形成的孔穴。這些滲水通道的多少,主要與水灰比大小有關(guān),因此水灰比是影響混凝土抗?jié)B性的主要因素。實驗表明,隨著混凝土水灰比的增大,混凝土的抗?jié)B性逐漸變差,當(dāng)水灰比大于0.60時抗?jié)B性急劇下降。
提高混凝土抗?jié)B性的技術(shù)措施很多,主要是提高混凝土的密實度和改善混凝土中的孔隙結(jié)構(gòu),減少混凝土內(nèi)部的連通孔隙。因此,認(rèn)真搞好混凝土的配合比設(shè)計,采用較低的水灰比,選擇良好的谷遼機(jī)配,充分進(jìn)行振搗和養(yǎng)護(hù),產(chǎn)假適量的引氣劑減水劑等,都是提高混凝土抗?jié)B性的重要措施。
二、混凝土的抗凍性
混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和的狀態(tài)下,能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞,同時也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能。在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),尤其是經(jīng)常與水接觸,容易受凍的外部混凝土構(gòu)件,更應(yīng)具有較高的抗凍性。
混凝土的抗凍性用抗凍等級表示,混凝土的抗凍等級是以28d齡期的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件,在浸水飽和的狀態(tài)下,按照規(guī)定方法進(jìn)行凍融循環(huán)試驗,以同時滿足強(qiáng)度損失率不超過25%,質(zhì)量損失率不超過5%時所能承受的最大循環(huán)次數(shù)來確定。《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50164)中規(guī)定:混凝土的抗凍等級有F50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400和大于F400等等級。如F100表示這種混凝土能承受反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)為100次,其強(qiáng)度損失率不超過250%,質(zhì)量損失率不超過25%。
混凝土受凍融破壞的主要原因,是由于混凝土內(nèi)部孔隙的誰在負(fù)溫下結(jié)冰后體積膨脹而形成的凍脹應(yīng)力,當(dāng)冰脹應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度是,混凝土就會產(chǎn)生裂縫,多次凍融循環(huán)是裂縫不斷擴(kuò)展而破壞。
混凝土的水灰比、密實度、孔隙率、孔隙構(gòu)造、孔隙中充水程度等,是影響混凝土抗凍性的主要因素。一般來說,密實的、具有粉筆孔隙的混凝土,其抗凍性好;混凝土的水灰比越小,孔隙越小,其抗凍性越好;在混凝土中摻入適量的引氣劑或減水劑,能有效提高混凝土的抗凍性。
三、混凝土的抗侵蝕性
混凝土抗侵蝕性是指混凝土抵抗外界侵蝕性介質(zhì)破壞作用的能力?;炷了幁h(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時,混凝土?xí)馐懿煌潭鹊那治g,對混凝土必須提出抗侵蝕性要求。對混凝土的侵蝕,通常主要有軟水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鎂鹽侵蝕、碳酸侵蝕、一般酸侵蝕和強(qiáng)堿侵蝕等,其侵蝕機(jī)理與水泥化學(xué)侵蝕相同。隨著混凝土在地下工程、海岸與海洋工程等惡劣環(huán)境中的大量應(yīng)用,對混凝土的抗侵蝕性提出了更高的要求。
混凝土的抗侵蝕性與所用水泥品種、混凝土的密實程度和孔隙特征等有關(guān)。密實和孔隙封閉的混凝土,環(huán)境水不易侵入,其抗侵蝕性則強(qiáng)。提高混凝土抗侵蝕性的主要措施是:合理選擇水泥品種,盡量降低混凝土的水灰比,摻加實力的活性摻合料,提高混凝土的密實度,改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu),摻加合適的外加劑等?;炷了玫乃嗥贩N,可根據(jù)工程所處環(huán)境進(jìn)行選擇。
四、混凝土的碳化性
混凝土的碳化是指混凝土內(nèi)水泥石中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳,在濕度相宜時發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生產(chǎn)碳酸鈣和水,從而降低混凝土的原始堿度,也才稱為中性化。由于碳化后堿度降低,減弱了對鋼筋的保護(hù)作用,混凝土中的鋼筋容易發(fā)生銹蝕。碳化還會引起混凝土的收縮,導(dǎo)致表面形成細(xì)微裂縫,使混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度降低。
混凝土的碳化有不利的一面,也有一些有利的一面,即碳化作用產(chǎn)生的碳酸鈣填充了水泥石的孔隙,碳化時所放出的水分有助于未水化水泥的水化,從而可提高混凝土碳化層的密實度,對提高混凝土的抗壓強(qiáng)度有利。在工程中也常利用談話來提高混凝土構(gòu)件的表面硬度。
影響混凝土碳化速度的因素有:環(huán)境中二氧化碳的濃度、水泥品種、水灰比、環(huán)境濕度等。二氧化碳的濃度高,混凝土的碳化速度快;當(dāng)環(huán)境中的相對濕度在50%~75%時,碳化速度最快;當(dāng)相對濕度小于25%時,碳化作用將停止;水灰比越小,混凝土越密實,二氧化碳和水不易侵入,碳化速度則慢;摻混合材料的水泥堿度降低,碳化速度隨混合材料摻量的增多而加快。
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