混凝土是水泥胶凝砂石骨料,固化形成的工程材料。其中,水泥水化硬化形成的浆体中有一些孔隙(毛细孔、凝胶孔),具有渗透性。此外,水泥水化产物之一是氢氧化钙,使水泥浆体呈碱性。由于水泥浆的这些特点,在自然环境中,可能会遭受一些物理化学作用而损伤或损坏,包括:
物理破坏作用:
-- 冻融循环:潮湿环境,水分渗入混凝土的水泥浆,循环作用的冰冻压力会损害水泥浆体,导致混凝土由表及里损坏;
-- 盐结晶:处于盐水干湿循环环境,如海水潮差浪溅区,盐水渗透进入混凝土,表面干燥时盐结晶,结晶压也会损害水泥浆,逐步损失混凝土表面。不过,在混凝土水泥浆中引入一定量气泡,可以吸收冰冻或结晶压力,能够有效保护混凝土不受冰冻或盐结晶损害。
化学腐蚀:
-- 硫酸盐侵蚀:环境土壤或地下水含的硫酸盐,渗透进入混凝土,会与水泥水化产物发生膨胀性反应,导致混凝土由表及里损坏;
-- 酸腐蚀:碱性水泥浆体不耐酸,表面会受酸雨或接触的其它酸性介质腐蚀;
-- 氯离子腐蚀:氯离子渗透进入混凝土,不是腐蚀水泥浆,但会导致钢筋锈蚀,钢筋锈蚀会产生膨胀,导致混凝土开裂或外层混凝土剥落。
-- 碳化腐蚀:空气中二氧化碳渗透进入混凝土,与氢氧化钙反应生成碳酸钙,称作混凝土碳化。碳化的产物本身稳定,还能提高混凝土表面硬度和强度。然而,碳化会降低混凝土的碱度(也称作中性化),使混凝土失去对对钢筋保护作用,钢筋锈蚀就会混凝土表面层开裂或剥落。
现在混凝土技术已经能够很好解决这些问题,例如大幅度降低混凝土渗透性,可以有效防止各种物理化学作用对混凝土破坏,保证混凝土足够长耐久性和寿命。
1. 混凝土表面与空气中的二氧化碳生成的碳酸钙的物理(体积)、化学(分解)性不稳定。
2. 混凝土长期经受温度变化(甚至冻融)引起的体积胀缩循环导致砼抗拉强度疲劳超过极限。
3. 混凝土长期经受干湿变化引起的体积胀缩循环导致砼抗拉强度疲劳超过极限。
4. 大气含的其它有害物或微生物的作用造成不可逆转的损害。