混凝土是一种复合材料,它由水泥浆等材料组成。水泥是用腐蚀性的石灰、黏土和一些附加料,经过1400~1500℃高温烧结而得到的,它典型的成分:wSiO2为23%,wAl2O3为6.5%,wFe2O3为3%,wCaO为64%,wSO2为2.1%,wMgO为0.6%。当这种水泥与水混合后,将发生水合过程。水泥与水刚混合后,水泥浆还有流动性;混合几个小时后,水泥浆的流动性严重降低,水泥微粒表面发生水合过程;一天之后,水泥颗粒被固化并在颗粒之间发生水合过程,形成连续的水泥凝胶,最终形成水泥的内部结构;一周以后,硬化了的水泥浆有较高的强度,而且形成高密度的凝胶结构。
上述过程表明,混凝土中存在大量的气孔,这些气孔被划分为凝胶孔洞、细裂缝和空隙。其中第一类气孔很小,它是经过水合过程形成的,直径尺寸约为ϕ0.001μm;第二类气孔是因水分蒸发形成混凝土而产生,其直径尺寸为几个微米;最后一种为毛细孔隙,它对扩散起重要作用。这些孔隙结构的形成与水灰比有很大的关系,随着水灰比的逐渐增大,混凝土孔隙率越来越高,而其致密度则越来越低,导致疏松、多孔型结构的形成。
由于混凝土为一种多孔型结构,外部的腐蚀性介质就能够渗透、扩散到混凝土内部甚至到达钢筋表面,孔隙越多,腐蚀性介质渗透、扩散就越容易,混凝土中的钢筋就越可能发生腐蚀。例如,空气中的O2、CO2及水分就极易通过凝胶孔洞和毛细孔隙,从外面渗透扩散到混凝土内部。当CO2渗入混凝土中,形成碳酸钙导致混凝土碱性降低,使混凝土发生“碳化”;而当水分通过大量的毛细孔隙扩散到混凝土中,将会以不同的形式滞留在这些孔隙中,形成孔隙液,有利于可溶性离子的扩散迁移。当这些孔隙中充满水时,因为空气在水中扩散很慢,所以此时空气的扩散率将大大降低。(www.xing528.com)
此外,氯化物也是混凝土中钢筋腐蚀的重要环境影响因素。当混凝土被应用到海水环境或者寒冷地区(如含氯融雪剂的使用)时,游离的氯离子(氯化物电离产生)能够较容易地通过混凝土孔隙结构扩散移动至钢筋表面,造成混凝土钢筋发生腐蚀破坏。因此,从某种意义上讲,混凝土的致密性决定了钢筋混凝土结构的耐久性。
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