Name: seawater damage and concrete durability
Uploaded: 2024-11-07T14:48:45.000Z
Duration: 1 min 22 s
Channel: JoVE

Konstrukcje betonowe wystawione na działanie wody morskiej ulegają rozpuszczeniu igiełkowatych kryształów ettringitu i gipsu, co zwiększa porowatość i zmniejsza wytrzymałość.
I odwrotnie, rozszerzanie się może nastąpić z powodu ciśnienia krystalizacji soli w porach betonu powyżej linii wodnej.
Jednak roztwór soli może przedostać się przez poprzez działanie kapilarne i dochodzi do uszkodzenia, co wskazuje na krytyczność przepuszczalności betonu.
w strefach pływów ulega znacznej degradacji w wyniku ciągłych cykli mokro-suchych, podczas gdy zanurzony jest mniej dotknięty.
Uszkodzenia betonu przez wodę morską są zmniejszone, gdy pory zatykają się wodorotlenkiem magnezu i blokują wejście.
Wodorotlenek magnezu powstaje z gipsem w reakcji siarczanu magnezu w wodzie morskiej z wodorotlenkiem wapnia w.
Czasami woda morska może powodować uszkodzenia betonu spowodowane absorpcją soli, co prowadzi do pękania betonu wokół skorodowanego zbrojenia.
Aby oprzeć się wodzie morskiej, zbrojony potrzebuje od 2 do 3 cali pokrycia na zbrojenie i dobrze zagęszczony płaski z cementem 600 funtów/jard³ powyżej i 500 funtów/yd³ poniżej linii wodnej.

wpływ wody morskiej na beton

Effect of Sea Water on Concrete

Beton wystawiony na działanie wody morskiej może ulec degradacji, takiej jak rozpuszczanie ettringitu i gipsu, zwiększając porowatość materiału i zmniejszając jego wytrzymałość. Natomiast krystalizacja soli w porach betonu może powodować ekspansję, szczególnie powyżej linii wody, gdzie następuje parowanie. Niemniej jednak, ekspansja ta ma miejsce tylko wtedy, gdy woda morska, dzięki przepuszczalności betonu, zdoła przeniknąć do konstrukcji.

Beton w obszarach między znakami pływowymi, które podlegają regularnym cyklom zamoczenia i wysychania, jest szczególnie zagrożony i ma tendencję do poważniejszej degradacji niż obszary, które pozostają stale zanurzone. Uszkodzenia spowodowane wodą morską są w pewnym stopniu łagodzone przez osadzanie się wodorotlenku magnezu, który tworzy się w betonie w wyniku reakcji siarczanu magnezu z wodorotlenkiem wapnia, co prowadzi do zatkania porów i zmniejszenia porowatości.

Oprócz efektów chemicznych beton w środowisku morskim może również cierpieć z powodu uszkodzeń fizycznych spowodowanych mrozem, działaniem fal i ścieraniem. Te uszkodzenia mogą fizyczne pogorszyć skutki degradacji chemicznej, szczególnie gdy sole wchłonięte przez beton przyczyniają się do korozji stali zbrojeniowej.

Aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym przez wodę morską, zaleca się stosowanie środków podobnych do tych stosowanych przeciwko atakowi siarczanów. Obejmują one użycie betonu o niskiej przepuszczalności i zapewnienie odpowiedniego pokrycia co najmniej 5,08 do 7,62 centymetrów nad prętami zbrojenia. Zaleca się zawartość cementu wynoszącą 355,97 kilogramów na metr sześcienny nad linią wody i 296,64 kilogramów na metr sześcienny poniżej, wraz ze stosunkiem wody do cementu nie większym niż 0,40 do 0,45. Ponadto, uzyskanie dokładnego zagęszczenia betonu i wykonywanie precyzyjnych prac rzemieślniczych w złączach konstrukcyjnych ma kluczowe znaczenie dla zwiększenia trwałości betonu przed atakiem wody morskiej.

Wpływ wody morskiej na beton

Konstrukcje betonowe wystawione na działanie wody morskiej ulegają rozpuszczeniu igiełkowatych kryształów ettringitu i gipsu, zwiększając porowatość i zmniejszając ...

Education

JoVE Core

Civil Engineering

Inżynieria lądowa

Unit 1

Jednostka 1

Permeability of Concrete

Przepuszczalność betonu

KEY TERMS AND CONCEPTS

KLUCZOWE TERMINY I POJĘCIA

seawater damage and concrete durability

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material.

One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the waterline where evaporation is stronger, and that crystallization can force the concrete to expand.

That expansion only happens when seawater gets into the concrete through its pore system. Concrete in the tidal zone, where it is repeatedly wet and dried, is often damaged more than concrete that stays fully submerged. Seawater attack is partly reduced when magnesium hydroxide forms inside the concrete. It forms from the reaction of magnesium sulfate with calcium hydroxide and can clog pores, which lowers porosity.

Marine concrete can also be harmed by physical forces such as frost, wave action, and abrasion. These effects can make chemical damage worse. Salt that enters the concrete may also help corrode reinforcing steel, which weakens the structure even further.

Protection starts with low-permeability concrete, so seawater has a harder time entering the structure. Recommended practice also includes at least 2 to 3 inches of concrete cover over reinforcement bars. A cement content of 600 pounds per cubic yard above the waterline and 500 pounds per cubic yard below, along with a water-cement ratio no higher than 0.40 to 0.45, helps improve durability. Good compaction and careful construction joints are also important.

Seawater Damage and Concrete Durability

permeability of concrete

Concrete Durability and Water Penetration

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures. Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady...

sulfate attack on concrete

Concrete Damage from Sulfate Exposure

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace. Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction...

effect of sea water on concrete

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material. One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the...

acid attack on concrete

Concrete Damage from Low pH Water

Concrete damage from low pH water happens when acids react with the hydrated cement paste. This reaction dissolves the paste, so the concrete becomes softer and weaker. The problem is often seen in chimneys, sewers, and industrial settings. The amount of damage depends on how acidic the water is. When pH falls below 6.5, the attack becomes more severe. A pH below 4.5 can cause major concrete damage. The rate of damage also depends on how fast hydrogen ions move through the cement gel. This...

alkali aggregate reaction in concrete

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete. The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause...

corrosion of reinforcement

Why Concrete Can Fail Around Rebar

Steel reinforcement in concrete can corrode when its protective environment changes. Fresh concrete is highly alkaline because of calcium hydroxide, with a pH of about 13. That high pH helps form a passive iron oxide layer on the steel surface, which slows corrosion. Over time, carbonation, chloride ingress, and cracking can weaken this protection. Concrete contains hydrated cement paste with salts, and it acts as an electrolyte. Different areas of the steel then behave as anodic and cathodic...

key terms and concepts

Learn how seawater weakens concrete through salt attack, porosity, and steel corrosion, and how low-permeability mixes help protect marine structures.

Seawater Damage and Concrete Durability | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

civil engineering

Seawater Damage and Concrete Durability

Description

Transcript

Tags