优选水泥和骨料(又称集料),经精心设计和施工建成的混凝土构筑物,在侵蚀性很小的环境下使用,寿命在百年之上,但在侵蚀破坏性很强的环境中,都会面临耐久性问题。因此,耐久性评价与研究的一个重要内容是确定在具体使用条件下用特定方法和原材料建成的构筑物的使用寿命,即寿命预测。耐久性评价与研究内容还包括:确定侵蚀破坏的类型、机理,破坏程度的表征和试验方法。必要时在实验室进行模拟试验,将实验室数据和现场数据联系起来分析,指导设计和施工。
水泥和混凝土在环境中的侵蚀破坏有以下12种类型:①冻融循环。水进入水泥和混凝土毛细孔中结冰,体积膨胀9%,反复冻融会导致由外向内逐层剥落。②温差应力。大体积混凝土内部温升膨胀,表面降温收缩所致。③湿差应力。内部保湿性较好,表面在干燥环境或受热时迅速脱水收缩所致。④磨损。路面混凝土较为严重。上述4种为物理破坏。⑤水溶蚀。碱的化合物和氢氧化钙逐渐溶出,最后留下不含氧化钙的无定形松散物质,丧失胶结性能。流水和淡水溶蚀较强。⑥酸碱盐侵蚀。水泥和混凝土为碱性,有些盐类能与水泥和混凝土中某些组分反应形成难溶盐沉积在骨料界面或孔中,破坏水泥和混凝土结构。如硫酸盐侵蚀形成钙矾石,镁盐侵蚀形成水镁石。⑦碳化。大气中的二氧化碳和水泥、混凝土中的氢氧化钙或水化硅酸钙作用生成碳酸钙。碳化造成水泥石收缩和液相pH下降,pH下降会导致钢筋锈蚀。⑧海水侵蚀。包括盐蚀、浪沙磨蚀,潮汐干湿循环,寒冷地区还有冻融破坏等。⑨钢筋锈蚀。当水泥和混凝土液相的pH值降至11.5以下,或有氯离子存在,或在外动荷载作用下保护钢筋的钝化膜被破坏,则钢筋表面形成膨胀性的氧化铁和氢氧化铁。⑩碱-骨料反应。水泥和混凝土中的碱与骨料中的活性二氧化硅或碳酸盐反应,形成膨胀性的硅酸钠(钾)或水镁石,使混凝土出现“地图状”开裂。当硅酸盐水泥中的Na2Oeq(即碱当量)少于0.6%,或混凝土中Na2Oeq少于3千克/米3时,一般认为不会出现有害的碱-骨料反应。⑪细菌腐蚀。污水中的硫化物在厌氧和需氧菌的作用下分解并氧化成硫酸,对水泥和混凝土产生腐蚀。⑫热破坏。水泥和混凝土快速升温时产生热膨胀,水化产物脱水分解、结晶,骨料中二氧化硅多晶转变,局部不均匀膨胀或收缩使强度大幅度下降。如500℃时抗压强度下降一半左右。
耐久性试验内容包括抗冻融性、抗渗性、耐热性、耐磨性、抗硫酸盐侵蚀性、碳化、钢筋锈蚀、动弹模量、受压徐变、抗压疲劳强度等试验。