chap5 高性能混凝土的性能-耐久性能-2(精品).ppt
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1、碳化碳化(Carbonation)碳化机理碳化机理碳化是指空气中的碳化是指空气中的CO2气体不断透过混凝土中未完全气体不断透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道,气相扩散到混凝土内部充水的毛细充水的粗毛细孔道,气相扩散到混凝土内部充水的毛细孔中与其中的孔隙液所溶解的孔中与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应,生进行中和反应,生成碳酸盐或其他物质的现象:成碳酸盐或其他物质的现象:CO2+H2O-H2CO3 Ca(OH)2+H2CO3-CaCO3+2H2O C2S2H3+3H2CO3-3CaCO3+2SiO2+6H2O碳化碳化(Carbonation)碳化对混凝土性能的影响碳化对混凝土性能的
2、影响l体积收缩体积收缩l不利于钢筋保护不利于钢筋保护l有可能提高混凝土强度有可能提高混凝土强度刘家刘家峡峡甘肃甘肃盐锅盐锅峡峡甘肃甘肃八盘八盘峡峡甘肃甘肃龙羊龙羊峡峡青海青海大量已大量已建建工程硫酸盐侵蚀破坏严重。工程硫酸盐侵蚀破坏严重。硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀(Sulphate attack)r 硫酸盐侵蚀的类型、原理及影响因素硫酸盐侵蚀的类型、原理及影响因素r 提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀(Sulphate attack)硫酸盐侵蚀的类型硫酸盐侵蚀的类型 r 物理侵蚀破坏物理侵蚀破坏r 化学侵蚀破坏化学侵蚀破坏 石膏侵蚀石膏侵蚀 钙矾石侵蚀钙矾石
3、侵蚀 TSATSA碳硫硅钙石硫酸盐侵蚀碳硫硅钙石硫酸盐侵蚀 盐类结晶破坏盐类结晶破坏化学侵蚀破坏化学侵蚀破坏TSA型型TSA侵蚀的认识过程侵蚀的认识过程q 1965年年,Erlin 和和Stark首次发现首次发现thaumasite腐蚀产物;腐蚀产物;q 19711976间间,法国人法国人Lachaud报道报道69例硫酸盐侵蚀破坏,例硫酸盐侵蚀破坏,认为有一半以上是由认为有一半以上是由thaumasite形成引起的;形成引起的;q 1998年年,英国格洛斯特郡英国格洛斯特郡10座高速公路桥基础因座高速公路桥基础因thaumasite 而破坏而破坏,TEG(Thaumasite Expert G
4、roup)成立;成立;q 1999年年,TEG提交研究报告提交研究报告,明确提出明确提出TSA概念概念(Thaumasite form of sulfate attack);q 2002年年6月,第一届月,第一届Thaumasite和和TSA国际会议在英国召开。国际会议在英国召开。化学侵蚀破坏化学侵蚀破坏TSA型型 碳酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硫酸盐、水共同作用下水泥石水共同作用下水泥石中中CSH分解形成无强分解形成无强度的度的thaumasite,混,混凝土变为无强度的泥、凝土变为无强度的泥、砂混合物砂混合物与传统的钙矾石或石与传统的钙矾石或石膏型侵蚀破坏相比,膏型侵蚀破坏相比,TSA侵蚀并不引
5、起混侵蚀并不引起混凝土宏观体积发生明凝土宏观体积发生明显膨胀、开裂显膨胀、开裂英国某桥墩基础混凝土因英国某桥墩基础混凝土因TSATSA侵蚀成泥浆状侵蚀成泥浆状TSA发生的条件发生的条件 r SO42-离子主要来源于含硫地下水及土壤离子主要来源于含硫地下水及土壤。r SiO32-的来源的来源 硬化浆体中其主要胶凝物质是硬化浆体中其主要胶凝物质是CSH,它是形成碳硫硅它是形成碳硫硅钙石所需硅酸盐的主要来源;残留的未水化的硅酸三钙石所需硅酸盐的主要来源;残留的未水化的硅酸三钙和硅酸二钙是次级来源。钙和硅酸二钙是次级来源。rCO32-的来源的来源 大部分来自石灰石质骨料或填料的石灰石;大部分来自石灰石
6、质骨料或填料的石灰石;或者来源于水中所溶或者来源于水中所溶解的无机碳酸盐及生物碳酸盐。解的无机碳酸盐及生物碳酸盐。r水的来源水的来源 所有的硫酸盐侵蚀形式都需要水源或非常潮湿的环境条件,混凝所有的硫酸盐侵蚀形式都需要水源或非常潮湿的环境条件,混凝土中土中TSA 的发生和发展也是如此,干燥条件可以有效阻止或减缓的发生和发展也是如此,干燥条件可以有效阻止或减缓TSA 的发生。的发生。r温度温度 低温条件(低温条件(15)不是混凝土发生)不是混凝土发生TSA 的必要条件,但低温条件的必要条件,但低温条件加快了加快了TSA 的发生和发展。的发生和发展。TSA发生的条件发生的条件 r改变胶凝材料组份改变
7、胶凝材料组份:控制控制C3A和和C4AF的含量,能直接减少钙矾石的含量,能直接减少钙矾石的生成量,而控制的生成量,而控制C3S的含量,主要是为了减少水化后混凝土中的含量,主要是为了减少水化后混凝土中Ca(OH)2的含量的含量r混合材的掺入混合材的掺入:粉煤灰、矿渣等火山灰质混合材的掺入,特别是粉煤灰、矿渣等火山灰质混合材的掺入,特别是与抗硫酸盐水泥联合使用时,能显著提高混凝土的抗硫酸盐侵与抗硫酸盐水泥联合使用时,能显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。蚀性能。r防止水分的进入防止水分的进入:一方面它是直接参与反应的物质,另一方面水一方面它是直接参与反应的物质,另一方面水的存在为各种离子的迁移和反应
8、的进行提供一个介质的存在为各种离子的迁移和反应的进行提供一个介质r减少硫酸盐、碳酸盐源减少硫酸盐、碳酸盐源 提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的措施青藏铁路工程面临硫酸盐侵蚀的严峻考验青藏铁路工程面临硫酸盐侵蚀的严峻考验内容概要AAR的分类和反应机理的分类和反应机理AAR的发生条件的发生条件AAR的破坏特征的破坏特征AAR的主要影响因素的主要影响因素防止防止AAR的措施的措施AAR与其它耐久性破坏的协同作用与其它耐久性破坏的协同作用碱骨料反应碱骨料反应(Alkali-aggregate reaction)一、碱一、碱-集料反应的分类和反应机理集料反应的分类和反应机理AAR是指混
9、凝土孔溶液中由水泥、含碱外加剂和环境等释放的Na+、K+、OH-与集料中的有害矿物发生具有膨胀性化学反应,导致混凝土膨胀和开裂。按有害矿物的种类不同,AAR可以分为碱硅酸反应(ASR)和碱碳酸盐反应(ACR)。1 碱-硅酸反应(ASR)碱-硅酸反应(ASR)是指混凝土中的碱组分与集料中的某些硅活性组分之间发生的化学反应,其结果导致集料被侵蚀,生成具有膨胀性的产物并导致混凝土结构开裂。其过程包括碱溶液扩散到活性组分(物理过程)、碱与活性组分发生化学反应形成ASR凝胶(化学过程)和产物吸水肿胀(物理过程)。2 碱-碳酸盐反应(ACR)碱-碳酸盐反应(ACR)是指混凝土中的碱与某些碳酸盐矿物产生化学
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