1.3 材料的耐久性
1.3.1 耐久性概念
材料的耐久性是指材料在使用过程中,能抵抗其自身及外界环境因素的破坏,长久保持其原有使用性能且不变质、不被破坏的能力。
影响材料长期使用的破坏因素往往是复杂多样的,这些破坏作用有的是内因引起的,有的是外因引起的,耐久性是材料的一种综合性质,例如,抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等均属耐久性的范围。此外,材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久性有密切关系。
1.3.2 环境影响因素
材料在建筑物使用过程中长期受到周围环境和各种自然因素的破坏作用,一般可分为物理作用、化学作用、机械作用、生物作用等。例如,钢材易受氧化而锈蚀;无机金属材料常因氧化、风化、碳化、溶蚀、冻融、热应力、干湿交替作用而破坏;有机材料因腐烂、虫蛀、老化而变质。
物理作用包括材料的干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些变化会使材料体积发生收缩与膨胀,或产生内应力,造成材料内部裂缝扩展,久而久之,使材料逐渐破坏。
化学作用包括大气和环境水中的酸、碱、盐等溶液或其他有害气体对材料产生的侵蚀作用,以及日光、紫外线等对材料的作用,使材料产生质的变化而破坏。
生物作用是昆虫、菌类等对材料所产生的蛀蚀、腐朽等破坏作用。
对于不同的材料,起主导作用的破坏因素不同,如砖、石、混凝土等矿物质材料,大多是由于物理作用而破坏,当其处于水中时也常会受到化学破坏作用;金属材料主要受到化学和电化学作用而引起腐蚀;木材等纤维类物质常因生物作用而破坏(腐蚀和腐朽);沥青及高分子合成材料在日光、紫外线、热等的作用下会逐渐老化,使材料变脆、开裂而逐渐破坏。
在实际工程中,材料遭到破坏往往是在上述多个因素同时作用下引起的,所以材料的耐久性是一项综合性质。为提高材料的耐久性,可根据使用情况和材料特点采取相应的措施。如减轻环境的破坏作用、提高材料本身的密实性等以增强其抵抗性,或表面采取保护措施等。
耐久性是材料的一项长期性质,对材料耐久性的判定,是对其在使用条件下进行长期的观察和测定。近年来可采用快速检验法,即在实验室模拟实际使用条件进行快速试验,根据试验结果对材料的耐久性作出判定。快速试验的项目有干湿循环、冻融循环、加湿与紫外线干燥循环、碳化、盐溶液浸渍与干燥循环、化学介质浸渍等。