混凝土在使用過(guò)程中抵抗各種破壞因素作用的能力。混凝土耐久性的好壞,決定混凝土工程的壽命。它是混凝土的一個(gè)重要性能,因此長(zhǎng)期以來(lái)受到人們的高度重視。
在一般情況下,混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區(qū),特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時(shí),混凝土易于損壞。為此對(duì)混凝土要有一定的抗凍性要求。用于不透水的工程時(shí),要求混凝土具有良好的抗?jié)B性和耐蝕性。抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性為混凝土耐久性。
影響混凝土耐久性的破壞作用主要有6種:
冰凍-融解循環(huán)作用:是最常見(jiàn)的破壞作用,以致有時(shí)人們用抗凍性來(lái)代表混凝土的耐久性。凍融循環(huán)在混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,促使裂縫發(fā)展、結(jié)構(gòu)疏松,直至表層剝落或整體崩潰。
環(huán)境水的作用:包括淡水的浸溶作用、含鹽水和酸性水的侵蝕作用等。其中硫酸鹽、氯鹽、鎂鹽和酸類(lèi)溶液在一定條件下可產(chǎn)生劇烈的腐蝕作用,導(dǎo)致混凝土的迅速破壞。環(huán)境水作用的破壞過(guò)程可概括成為兩種變化:一是減少組分,即混凝土中的某些組分直接溶解或經(jīng)過(guò)分解后溶解;二是增加組分,即溶液中的某些物質(zhì)進(jìn)入混凝土中產(chǎn)生化學(xué)、物理或物理化學(xué)變化,生成新的產(chǎn)物。上述組分的增減導(dǎo)致混凝土體積的不穩(wěn)定。
風(fēng)化作用:包括干濕、冷熱的循環(huán)作用。在溫度、濕度變幅大、變化快的地區(qū)以及兼有其他破壞因素(例如鹽、堿、海水、凍融等)作用時(shí),常能加速混凝土的崩潰。
中性化作用:在空氣中的某些酸性氣體,如Cl2、H2S和CO2在適當(dāng)溫、濕度條件下使混凝土中液相的堿度降低,引起某些組分的分解,并使體積發(fā)生變化。
鋼筋銹蝕作用:在鋼筋混凝土中,鋼筋因電化學(xué)作用生銹,體積增加,脹壞混凝土保護(hù)層,結(jié)果又加速了鋼筋的銹蝕,這種惡性循環(huán)使鋼筋與混凝土同時(shí)受到嚴(yán)重的破壞,成為毀壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)最主要原因。
堿-集料反應(yīng):最常見(jiàn)的是水泥或水中的(堿分Na2O、K2O)和某些活性集料(如蛋白石、燧石、安山巖、方石英)中的SiO2起反應(yīng),在界面區(qū)生成堿的硅酸鹽凝膠,使體積膨脹,最后能使整個(gè)混凝土建筑物崩解。這種反應(yīng)又名堿-硅酸反應(yīng)。此外還有堿-硅酸鹽反應(yīng)與堿-碳酸鹽反應(yīng)。
此外,有人將抵抗磨損、氣蝕、沖擊以至高溫等作用的能力也納入耐久性的范圍。
上述各種破壞作用還常因其具有循環(huán)交替和共存疊加而加劇。前者導(dǎo)致混凝土材料的疲勞;后者則使破壞過(guò)程加劇并復(fù)雜化而難于防治。