第八章硅酸盐水泥的耐久性本章主要内容·抗渗性·抗冻性·环境介质的侵蚀·碱-集料反应·耐久性的改善途径耐久性:硬化水泥石结构在一定环境条件下长期保持稳定质量和使用功能的性质称为耐久性。耐久性的因素:抗渗性抗冻性对环境介质的抗蚀性碱集料反应等。§9.1抗渗性一.定义：硬化水泥石或混凝土抵抗各种有害介质进入内部的能力。有害介质主要有：流动水、溶液、气体等渗水速率：式中：——渗水速率（mm3/s）；A——试件的横截面面积（mm2）；⊿h——作用于试件两侧的水压差（mm水柱）；L——试件厚度（mm）；k——渗透系数（mm/s）。由上式可知，当试件尺寸和两侧水压差一定时，渗水速率和渗透系数成正比，所以，常用渗透系数k表示抗渗性的高低。渗透系数：式中--总孔隙率；--孔的水力半径；--流体的粘度；--常数。二.影响抗渗性因素：·孔径尺寸：∝·空隙率：∝可见，渗透系数主要决定于毛细孔率的大小，尤其是大毛细孔。·水灰比：见下图水灰比越大，孔隙率越大，孔径尺寸越大，渗透系数越大。一般认为，水灰比在0.5以下时，硬化水泥浆体的抗渗性较好。·水化龄期：渗透系数随龄期越小。返回三.提高抗渗性的措施·适当降低水灰比·选用适当的骨料·施工中加强振捣，采用适宜的养护制度。·外加剂（减水剂，引气剂）§9.2抗冻性一.抗冻性的定义：1.定义：硬化水泥浆体抵抗冻融循环的能力。2.危害：冻融循环是寒冷地区混凝土，尤其是港口混凝土破坏的主要原因之一。3.抗冻性的表示方法以试块能经受-15℃和20℃的循环冻融而抗压强度降低不超过25%时的最高次数来表示，如200次或300次冻融循环等。次数越多说明抗冻性越好。什么样的情况才会发生冻融破坏？化合水：不结冰吸附水：二.结冰的破坏机理1.静水压理论水结冰时体积增加，未冻水被迫向外流动，从而产生危害性静水压力。2.渗透压理论凝胶水渗透入正在结冰的毛细孔内是引起冻融破坏的原因。三.影响抗冻性的因素：三.影响抗冻性的因素：三.影响抗冻性的因素：§9.3环境介质的侵蚀对水泥耐久性有害的环境介质主要有：淡水酸和酸性水硫酸盐溶液和碱溶液一.淡水侵蚀（又称溶出性侵蚀）淡水侵蚀是指硬化水泥浆体受淡水浸析时，其组成逐渐被水溶解并在水流动时被带走，最终导致水泥石结构破坏的现象。淡水包括：雨水、雪水、内陆河水、湖水腐蚀机理：Ca(OH)2溶解度1.2g/L·不饱水－水泥石中Ca(OH)2晶体逐渐溶出；·在静水、无水压下－溶液饱和－溶解作用停止；·在有压、流动的水下－Ca(OH)2不断溶出并带走－并引起在一定碱度下稳定的C-S-H的分解溶出－水泥石崩溃；对抗渗性较好的水泥石溶出侵蚀很慢，可忽略。二.酸和酸性水侵蚀1.侵蚀机理物理溶析化学溶解硬化浆体易溶盐类水+钙盐2.影响酸性水侵蚀作用的因素·水中H+离子的浓度·酸中阴离子的种类无机酸：盐酸、硝酸等：形成可溶性钙盐，侵蚀性强。磷酸：形成不溶性的钙盐，侵蚀慢。有机酸：整体侵蚀程度不如无机酸强烈。醋酸、蚁酸、乳酸：形成易溶钙盐，草酸：形成不溶性钙盐。3.自然界中酸性水的侵蚀—碳酸侵蚀侵蚀机理Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2OCaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2平衡碳酸水中的碳酸结合碳酸侵蚀性碳酸：超过了平衡碳酸量的部分镁盐腐蚀－双重腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+2H2O——CaSO4.2H2O+Mg(OH)23CaO·2SiO2+3MgSO4+nH2O→3[CaS04·2H2O]+3Mg(OH)2+2SiO2Mg2+还会进入水化硅酸钙凝胶，使其胶结性能变差。四.含碱溶液化学腐蚀物理析晶1.化学侵蚀：碱溶液与水泥石的组分起化学反应，生成胶结力不强、易为碱溶液溶析的产物，代替了水泥石原有的结构组成。2CaO·SiO2·nH2O+2NaoH→2Ca(OH)2+Na2SiO3+(n-1)H2O3CaO·AlO3·6H2O+2NaoH→3Ca(OH)2+Na2O·AlO3+4H2O2.结晶侵蚀：由于孔隙中的碱液，因蒸发析晶产生结晶压力引起水泥石膨胀破坏。§9.4碱集料反应一.定义及类型碱集料反应：是指当水泥碱含量高时，在有水存在的条件下，水泥中的碱与集料中的某些活性物质发生化学反应，从而导致水泥石产生膨胀开裂而破坏的现象。·碱集料反应的类型碱—氧化硅反应碱—碳酸盐反应碱—硅酸盐反应二.碱集料反应的机理碱集料反应主要是由于水泥中碱含量较高（R2O>0.6%），而同时集料中含有活性SiO2时，碱就会与集料中的活性SiO2反应，形成碱性