a) 抗冻性:当微硅粉掺量少时,微硅粉混凝土的抗冻性与普通混凝土基本相同,当微硅粉掺量超过15 % 时,它的抗冻性较差。通过大量的试验,这种观点基本上被证实了,主要原因是当微硅粉超过15 %时,混凝土膨胀量增大,相对动弹性模数降低,抗压强度急剧下降,从混凝土内部方面特征看,比表面积小,间距系数大。
b) 抗渗性:由于微硅粉颗粒小,比水泥颗粒小20~ 100 倍, 可以充填到水泥颗粒中间的空隙中,使混凝土密实,同时微硅粉的二次水化作用,新的生成物堵塞混凝土中渗透通道,故微硅粉混凝土的抗渗能力很强,混凝土的渗透性随水胶比的增加而增大,这是因为水灰比混凝土的密实性相对差些。
c) 抗化学侵蚀性:在混凝土中掺入微硅粉,能减少 Ca (OH) 2 含量,增加混凝土密实性,有效提高弱酸腐蚀能力,但在强酸或高深度的弱酸中不行,因混凝土中的CSH 在酸中分解,另外,它还能抗盐类腐蚀,尤其是对氯盐及硫酸盐类,它之所以能抗酸盐侵蚀,原因是微硅粉混凝土较密实,孔结构得到改善, 从而减少了有害离子传递速度及减少了可溶性的Ca (OH) 2 和钙矾石 (3CaO•Al2O3•3CaSO4 •32H2 ) 的生成,而增加了水化硅酸钙晶体的结果。混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6~1.0)×104,长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。 (1)随着现代科学技术和生产的发展,各种超长、超高、超大型混凝土构筑物,以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构,如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大,使用环境恶劣、维修困难,因此要求混凝土不但施工性能要好,尽量在浇筑时不产生缺陷,
更要耐久性好,使用寿命长。
(2)进入20世纪70年代以来,不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构,特别是早年修建的桥梁等基础设施老化问题,需要投入巨资进行维修或更新。1987年美国国家材料咨询局的一份政府报告指出:在美国当时的57.5万座桥梁中,大约有25.3万座处于不同程度的破坏状态,有的使用期不到20年,而且受损的桥梁每年还增加3.5万座。1991年在提交美国国会的报告“国家公路和桥梁现状”中指出,为修复或更换现存有缺陷桥梁的费用需投资910亿美元;如拖延修复进程,费用将增至1 310亿美元。美国现存的全部混凝土工程的价值约6万亿美元,每年用于维修的费用高达300亿美元。
在加拿大,为修复劣化损坏的全部基础设施工程估计要耗费5 000亿美元。在英国,调查统计了271个工程劣化破坏实例,其中碳化锈蚀占17%,环境氯盐锈蚀占33%,内部氯盐锈蚀占5%,混凝土冻蚀10%,混凝土磨蚀10%,混凝土碱—骨料反应破坏9%,硫酸盐化学腐蚀4%,其他各种不常发生的腐蚀破坏7%。