混凝土碱集料反应影响因素分析

合集下载

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治碱集料反应是一种可能对混凝土耐久性产生影响的现象,它会导致混凝土的体积膨胀和性能劣化,从而影响混凝土结构的使用寿命。

在本文中,我们将探讨碱集料反应对混凝土耐久性的影响以及相应的防治措施。

让我们来了解一下碱集料反应是什么以及它是如何影响混凝土的耐久性的。

碱集料反应是指在混凝土中,水泥中的氢氧根离子(OH-)与一些含有反应性硅酸盐、碳酸盐或碱性氧化物的骨料发生化学反应,产生胶凝胶或膨胀产物,从而引起混凝土的体积膨胀和性能劣化。

这种反应的主要形式包括硅酸盐反应、碳酸盐反应和硷集料反应。

硅酸盐反应是最为常见的一种类型。

碱集料反应会导致混凝土出现裂缝、强度减小、收缩增大、抗渗性下降等问题,从而影响混凝土结构的耐久性。

那么,碱集料反应如何影响混凝土的耐久性呢?碱集料反应会导致混凝土的体积膨胀,使混凝土产生裂缝,这些裂缝会导致混凝土的抗压强度减小,从而降低混凝土的承载能力。

碱集料反应会使混凝土的收缩增大,从而增加混凝土中的应力,导致裂缝的产生。

碱集料反应会使混凝土中的孔隙率增大,降低混凝土的密实性和抗渗性,从而使混凝土更容易受到外界环境的侵蚀。

碱集料反应会显著影响混凝土的使用寿命和耐久性。

针对碱集料反应对混凝土耐久性的影响,我们需要采取相应的防治措施来保障混凝土结构的使用寿命。

我们可以选择使用具有良好抗碱集料反应性能的骨料和水泥。

选用碱活性较低的骨料(如玄武岩、闪长岩等)和控制碱含量的水泥,以减少碱集料反应的发生。

可以采取合理的配合比设计和施工工艺措施,以降低混凝土中碱含量的水平,减少碱集料反应的发生。

也可以通过混凝土表面的防护措施来减少外界环境对混凝土的侵蚀,延长混凝土结构的使用寿命。

混凝土中碱-骨料反应的影响因素

混凝土中碱-骨料反应的影响因素

混凝土中碱-骨料反应的影响因素一、前言混凝土作为一种重要的建筑材料,在建筑、道路、桥梁等领域有着广泛的应用。

但是,随着时间的推移,混凝土中会出现一些问题,如开裂、变形、强度降低等。

其中,碱-骨料反应是导致混凝土损坏的重要原因之一。

本文将介绍混凝土中碱-骨料反应的影响因素。

二、碱-骨料反应的定义碱-骨料反应是指混凝土中碱性成分与骨料中的硅酸盐反应,产生一种氢氧化物胶凝物,称为“碱骨料胶凝物”。

这种反应会导致混凝土体积膨胀,引起混凝土的裂缝、变形、强度降低等问题。

三、影响碱-骨料反应的因素1. 混凝土中碱性成分的含量混凝土中的碱性成分包括水泥、矿物掺合料和外加剂等。

当混凝土中碱性成分的含量较高时,会导致碱-骨料反应的发生。

因此,在混凝土的配合设计时,需要控制碱性成分的含量,以防止碱-骨料反应的发生。

2. 骨料的性质骨料的性质也是影响碱-骨料反应的因素之一。

骨料中主要含有硅酸盐矿物,如长石、石英等。

当骨料中硅酸盐矿物的含量较高时,容易发生碱-骨料反应。

因此,在混凝土的配合设计时,需要选择低碱性的骨料,以减轻碱-骨料反应的影响。

3. 混凝土中水分的含量混凝土中水分的含量也会影响碱-骨料反应的发生。

水分过多会导致混凝土中的碱性成分溶解,这样会加速碱-骨料反应的发生。

因此,在混凝土施工过程中,需要控制混凝土中水分的含量,以减轻碱-骨料反应的影响。

4. 环境温度和湿度环境温度和湿度也会影响碱-骨料反应的发生。

当环境温度较高、湿度较大时,会加速碱-骨料反应的发生。

因此,在混凝土施工过程中,需要注意环境温度和湿度的控制,以减轻碱-骨料反应的影响。

5. 混凝土的龄期和养护条件混凝土的龄期和养护条件也会影响碱-骨料反应的发生。

当混凝土中的龄期较长、养护条件较差时,会加速碱-骨料反应的发生。

因此,在混凝土的施工过程中,需要注意混凝土的龄期和养护条件的控制,以减轻碱-骨料反应的影响。

四、总结碱-骨料反应是导致混凝土损坏的重要原因之一。

混凝土碱集料反应影响因素分析

混凝土碱集料反应影响因素分析

混凝土碱集料反应影响因素分析碱集料反应是由于混凝土孔溶液中的 Na+、K+、OH等有效碱离子与骨料中的活性硅质组分之间发生化学反应,使混凝土内部产生膨胀、开裂的一种现象。

碱集料反应属于混凝土耐久性破坏最主要的因素之一。

1 碱集料反应讨论现状国内外学者大量讨论了关于碱集料反应对混凝土耐久性的影响[1,2,3].1940 年,碱集料反应被 Stanton 发觉并证明[4].依据骨料中不同有害矿物种类,混凝土 AAR 主要划分为两类,碱硅酸反应简称ASR〔 Alkali Silica Reaction〕和碱碳酸盐反应简称 ACR 〔 Alkali Carbonate Reaction〕 .美国患病 AAR 破坏的混凝土结构严峻,包括大坝、机场、海工构筑物以及各种桥梁道路都消失混凝土碱集料反应破坏。

导致近年来 AAR 破坏问题突出的是由于使用新型化冰盐〔醋酸钾和醋酸钠〕 .于是,美国曾分别通过不同讨论打算持续资助开展混凝土碱集料反应讨论以削减由此造成的损失。

美国迄今为止针对ASR 讨论的最大资助项目是 2022 年美国国会签署高速大路交通平安法案。

该项目资金到达 1000 万美元,以预防和减轻混凝土 ASR 为目的,围绕破坏产物和机理、制定规范和培训相关人员,减轻碱集料反应破坏损失。

之后,混凝土结构碱集料反应破坏的事例开头消失在世界各地。

丹麦、美国、英国、法国等很多国家的大路、桥梁以及各类工业与民用建筑都遭到了 AAR 破坏并且程度各不相同,有的建筑物几乎已经彻底毁坏[5,6,7].中国学者于 20 世纪 90 年月之前未曾发觉混凝土结构工程碱集料反应破坏。

90 年月后期,中国国内水泥中碱含量高出平安碱限值很多,再加上大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中,这些将对既有建筑物的耐久性构成巨大的威逼。

由于 90 年月后期,中国国内使用了大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中,再加上混凝土水泥中碱含量超标,这些对混凝土碱集料反应的掌握是很不利的。

混凝土中碱骨料反应的原理

混凝土中碱骨料反应的原理

混凝土中碱骨料反应的原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种建筑材料,其中的碱骨料反应是混凝土使用寿命的一个重要问题。

本文将从混凝土中碱骨料反应的原理入手,分析其成因和影响因素,以及防治措施。

二、混凝土中碱骨料反应的成因1. 碱性环境的形成混凝土中的水泥、碱性物质和水混合后,会产生一定的碱性环境。

在这个环境下,碱性物质会溶解在水中,并与水中的二氧化碳反应,形成碳酸盐和碳酸氢盐,使水的pH值降低。

当pH值小于9时,混凝土中就会形成碱性环境。

2. 碱骨料的存在混凝土中的骨料主要分为粗骨料和细骨料,其中细骨料中含有一定量的碳酸盐和碳酸氢盐。

当混凝土中的碱性环境与碳酸盐和碳酸氢盐接触时,会使这些物质溶解在水中,释放出CO2,形成氢氧化物。

这些氢氧化物会与碱性环境中的Na+、K+等离子交换,形成碱性硅酸盐凝胶,从而导致混凝土的膨胀和开裂。

3. 温度和湿度的影响混凝土中碱骨料反应的速率会受到温度和湿度的影响。

当温度升高时,混凝土中的水分会蒸发,使碱性物质浓度增加,从而加速碱骨料反应的发生。

当湿度较高时,混凝土中的水分会增加,使碱性物质的浓度降低,从而减缓碱骨料反应的发生。

三、混凝土中碱骨料反应的影响因素1. 水泥的碱性水泥是混凝土中产生碱性环境的重要因素,不同种类的水泥中碱性物质的含量不同,从而影响碱骨料反应的发生。

2. 骨料的碱性骨料中碳酸盐和碳酸氢盐的含量也是影响碱骨料反应的重要因素。

一般来说,碳酸盐和碳酸氢盐含量较高的骨料容易引起碱骨料反应。

3. 混凝土的配合比和养护条件混凝土的配合比和养护条件也会影响碱骨料反应的发生。

如果混凝土的配合比不合理,或养护条件不好,会使混凝土中的水分蒸发过快或过慢,从而影响碱性环境的形成和碱骨料反应的发生。

四、混凝土中碱骨料反应的防治措施1. 使用低碱度水泥使用低碱度水泥是防治混凝土中碱骨料反应的一种有效方法。

低碱度水泥中碱性物质的含量较低,可以减少碱骨料反应的发生。

2. 使用低碱性骨料使用低碱性骨料也可以减少碱骨料反应的发生。

浅析碱集料反应对混凝土质量的影响

浅析碱集料反应对混凝土质量的影响

浅析碱集料反应对混凝土质量的影响众所周知,混凝土是由多种原材料混合后发生一系列的化学反应而产生的一种多孔、硬度很高的固体。

组成混凝土的主要成分为水泥、石子(也称粗集料、粗骨料)、砂子(也称细集料、细骨料)、水、各种外加剂等。

各种原材料对混凝土的质量都会产生很大的影响,其中碱集料反应是对混凝土质量影响最大的情况之一。

一、碱集料反应概述混凝土碱集料反应是混凝土中水泥、外加剂、掺合料和拌和水中的可溶性碱(钾、纳)溶于混凝土孔隙中,与集料中能与碱反应的活性成分在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应,反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生内应力,导致混凝土开裂和强度降低,严重时会导致混凝土完全破坏。

二、碱集料反应的类型依据参与碱集料反应的岩石种类及反应机理,碱集料反应可分为碱-硅反应、碱-硅酸盐反应及碱-碳酸盐反应三大类。

1、碱-硅反应参与这种反应的有蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、方石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等。

反应发生于碱与微晶氧化硅之间,其反应产物为硅胶体。

这种硅胶体遇水膨胀,产生很大的膨胀压力,能引起混凝土开裂。

这种膨胀压力取决于集料中活性氧化硅的最不利含量。

对蛋白石来说,该含量为3%-5%,而对活性较差一些的含硅集料,该含量为20%-30%。

2、碱-硅酸盐反应粘土质岩石及千板岩等集料与混凝土中碱性化合物的反应属于碱-硅酸盐反应。

这种反应尽管引起缓慢的体积膨胀,也能导致混凝土开裂,其反应性质与碱-二氧化硅反应相似。

3、碱-碳酸盐反应这是白云质石灰岩集料与混凝土中的碱性化合物发生的反应。

这种反应最早发生于加拿大的一条混凝土路面。

该路面在非常寒冷的季节发生严重龟裂。

经调查发现该路面使用了白云质石灰石骨料。

由此证明,碱-碳酸盐集料反应也引起体积膨胀和混凝土开裂。

三、碱集料反应的机理碱集料反应必须具备如下3个条件,才会对混凝土工程造成损坏。

1、混凝土中必须有相当数量的碱(钾、钠)。

碱的来源可以是配制混凝土时形成的,即水泥、外加剂、掺合料、集料及拌合水中所含的可溶性碱;也可以是混凝土工程建成后从周围环境侵入的碱,如海雾随海风吹来,附着并逐渐渗入沿海附近的混凝土建筑物中;雪季喷洒化雪盐渗入桥梁及下水管道中的碱等。

混凝土碱-骨料反应原理

混凝土碱-骨料反应原理

混凝土碱-骨料反应原理一、前言混凝土碱-骨料反应是一种广泛存在的问题,它会导致混凝土的耐久性降低,从而影响混凝土结构的使用寿命。

本文将详细介绍混凝土碱-骨料反应的原理,包括反应机理、影响因素、识别方法和预防措施等方面。

二、混凝土碱-骨料反应的反应机理混凝土碱-骨料反应是一种碱性溶液与骨料中的硅酸盐矿物发生反应的化学过程。

混凝土中的水化产物(如氢氧化钙和水化硅酸钙等)会释放出氢氧根离子(OH-),使混凝土的碱度增加。

当碱度超过一定的阈值时,碱性溶液将渗入到骨料中,与其中的硅酸盐矿物发生反应,形成一种强碱性胶状物质——碱硅胶(alkali-silica gel)。

碱硅胶的生成是混凝土碱-骨料反应的关键步骤。

碱硅胶具有高度膨胀性和极强的吸水性,它会破坏混凝土中的孔隙结构,导致混凝土的耐久性降低。

此外,碱硅胶的生成还会产生大量的热量,进一步加速混凝土的老化过程。

三、混凝土碱-骨料反应的影响因素混凝土碱-骨料反应的发生与否受多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 骨料的种类和含量不同种类的骨料对混凝土碱-骨料反应的敏感程度不同。

含有大量硅酸盐矿物的骨料(如玄武岩和流纹岩)容易与碱性溶液发生反应,而含有较少硅酸盐矿物的骨料(如石灰石和花岗岩)则不易受到影响。

此外,骨料的含量也会影响混凝土的碱度,从而间接影响混凝土碱-骨料反应的发生。

2. 混凝土的碱度混凝土的碱度是混凝土碱-骨料反应发生与否的决定性因素。

当混凝土的碱度超过一定的阈值时,碱性溶液将渗入到骨料中,引发碱硅胶的生成。

因此,控制混凝土的碱度是预防混凝土碱-骨料反应的关键。

3. 环境条件混凝土的环境条件也会影响混凝土碱-骨料反应的发生。

例如,高温和高湿度的环境有利于碱硅胶的生成,从而加速混凝土的老化过程。

此外,氧气和二氧化碳等气体也会对混凝土的老化产生影响。

四、混凝土碱-骨料反应的识别方法混凝土碱-骨料反应的识别是混凝土工程中非常重要的一环。

一般来说,可以通过以下几种方法来识别混凝土碱-骨料反应的存在:1. 实地观察混凝土碱-骨料反应会导致混凝土表面出现裂缝和破坏迹象。

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治1. 引言1.1 研究背景碱集料反应是指在混凝土中存在的碱性成分与含有反应性成分的集料之间发生化学反应的现象。

这种反应会导致混凝土内部的膨胀和裂缝,严重影响混凝土的耐久性和使用寿命。

尽管我们在混凝土生产和施工中已经采取了一系列的措施来预防碱集料反应的发生,但仍然存在许多问题和挑战。

通过对碱集料反应的深入研究,可以更好地指导混凝土的设计、生产和施工,有效预防和控制碱集料反应的发生,提高混凝土的耐久性和可靠性。

对于未来的研究工作和发展方向也有着重要的启示和借鉴意义。

1.2 研究意义混凝土在建筑工程中起着至关重要的作用,而碱集料反应是影响混凝土耐久性的重要因素之一。

研究碱集料反应对混凝土耐久性的影响具有重要的意义。

混凝土在建筑中承受着各种外部环境的侵蚀,耐久性直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。

而碱集料反应引起的混凝土膨胀和开裂会导致混凝土结构的损坏,严重影响建筑物的使用寿命,甚至可能造成安全隐患。

碱集料反应对混凝土结构的耐久性影响是逐渐积累的过程,长期以来一直是混凝土耐久性研究的热点之一。

通过深入研究碱集料反应对混凝土耐久性的影响,可以为混凝土结构的设计、施工和维护提供科学依据。

研究碱集料反应对混凝土耐久性的影响,具有重要的理论和实际价值。

1.3 研究目的本文旨在通过对碱集料反应对混凝土耐久性的影响进行深入分析,探讨影响因素、防治措施和控制方法,以及结合实际应用案例,总结碱集料反应的防治对混凝土耐久性的重要性。

通过本研究的目的是为了更好地了解碱集料反应对混凝土结构的影响机制,提出有效的防治措施和控制方法,从而延长混凝土结构的使用寿命,确保结构的安全可靠性,为工程实践提供重要的参考依据。

展望未来研究方向,进一步完善防治措施,加深对碱集料反应机理的认识,为混凝土结构的设计、施工和维护提供更为科学的指导。

通过本文研究,旨在为混凝土工程领域的相关研究和实践提供有益的借鉴,推动行业的发展和进步。

混凝土的碱骨料反应

混凝土的碱骨料反应混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于各种建筑结构中。

其中,碱骨料反应是混凝土中常见的问题之一。

本文将探讨混凝土的碱骨料反应相关知识,并分析其原因、影响以及预防措施。

一、碱骨料反应的定义及原理碱骨料反应是指混凝土中的碱性水泥与一些碱性骨料(如某些骨灰、页岩或含碳酸盐的粉煤灰)在湿润环境中发生化学反应。

这种反应会产生一种膨胀物质 - 碱骨料胶凝物,导致混凝土产生膨胀、开裂等质量问题。

二、碱骨料反应的影响1. 结构质量问题:碱骨料反应会导致混凝土内部产生膨胀,使得结构发生变形、开裂,从而降低了混凝土的强度和耐久性。

2. 美观问题:由于碱骨料反应引起的膨胀和开裂,会破坏混凝土表面的平整度和美观性,影响建筑物的外观。

3. 经济问题:碱骨料反应对混凝土结构的损害可能导致维修和改造的额外费用。

三、碱骨料反应的预防措施为了降低或避免碱骨料反应对混凝土的负面影响,以下是一些常用的预防措施:1.合理选材:选择低碱度水泥和可以抑制碱骨料反应的骨料,合理配比材料。

2.添加掺合料:加入掺合料(如粉煤灰、硅灰等)来稀释混凝土内的碱度,减少碱骨料反应的发生。

3.使用表面覆盖层:在混凝土表面加上合适的覆盖层,可以减少外界水分和碱性物质对混凝土的侵蚀,从而降低碱骨料反应的发生。

4.适当控制养护条件:合理控制混凝土的养护条件,包括温度、湿度等,以减少碱骨料反应的可能性。

5.定期检测和维护:对于已施工的混凝土结构,定期进行检测,及时采取维护措施,以确保其持久性和耐久性。

总结:混凝土的碱骨料反应是一个需要引起重视的问题,它对混凝土的质量、外观和经济性都有一定的影响。

为了减少这一问题带来的负面影响,我们可以通过合理选材、使用掺合料、加强养护以及定期检测和维护等方式来进行预防和处理。

只有在有效地预防和控制碱骨料反应的情况下,才能保证混凝土结构的质量和寿命,从而确保建筑物的安全和经济效益。

(总字数:545字,可酌情增加附图、具体案例等增加字数)。

混凝土反碱原因及处理方法?

混凝土反碱原因及处理方法?
混凝土反碱是指在混凝土中的碱性物质与大气中的二氧化碳反应,形成碳酸盐,导致混凝土表面出现白色粉末状物质,严重时会导致混凝土表面开裂、脱落等问题。

混凝土反碱的原因主要有以下几个方面:
1. 混凝土材料的碱性含量过高。

混凝土中的水泥、石灰等材料中含有一定量的碱性物质,如果这些材料的碱性含量过高,混凝土的碱性也会相应增加。

2. 混凝土中的钙化物质含量不足。

混凝土中的钙化物质可以中和碱性物质,防止其与空气中的二氧化碳反应,如果混凝土中的钙化物质含量不足,则会导致混凝土反碱的问题。

3. 混凝土表面的保护不足。

混凝土表面的保护层可以防止空气中的二氧化碳进入混凝土内部,如果混凝土表面的保护层不足,则会导致混凝土反碱的问题。

针对混凝土反碱问题,可以采取以下处理方法:
1. 采用低碱性水泥或添加掺合料。

低碱性水泥或添加掺合料可以降低混凝土中的碱性含量,从根本上解决混凝土反碱的问题。

2. 增加混凝土中的钙化物质含量。

可以通过添加石灰、石膏等物质来增加混凝土中的钙化物质含量,从而中和混凝土中的碱性物质。

3. 加强混凝土表面的保护。

可以采用涂层、封闭剂等方法,增加混凝土表面的保护层,防止空气中的二氧化碳进入混凝土内部。

4. 对已经出现反碱的混凝土进行修复。

可以采用钙化剂等物质对混凝土进行修复,增加混凝土中的钙化物质含量,从而中和混凝土中的碱性物质,达到修复的效果。

总之,混凝土反碱是混凝土工程中常见的问题,需要我们在混凝土设计、施工和养护等方面加强管理和控制,以避免出现反碱问题,保证混凝土工程质量。

混凝土中碱-骨料反应原理

混凝土中碱-骨料反应原理混凝土中的碱-骨料反应是一种常见的混凝土病害,它会导致混凝土结构的破坏和损失。

本文将详细介绍混凝土中碱-骨料反应的原理、影响因素、预防和治理措施等内容。

一、碱-骨料反应的原理碱-骨料反应是指混凝土中碱性成分与骨料中的硅酸盐矿物质作用,产生一种新的物质——胶凝物,从而引起混凝土膨胀和开裂。

碱-骨料反应的化学反应式为:Na2O·Al2O3·(6~8)SiO2 + H2O → Na2O·Al2O3·(6~8)SiO2·nH2O该反应是一种水化反应,产生的胶凝物不溶于水,具有较强的胶结作用,从而导致混凝土的膨胀和开裂。

二、影响因素碱-骨料反应的发生与以下因素有关:1.水泥中的碱性成分水泥中的主要碱性成分为氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O),它们会在水化反应中释放出碱性离子。

当混凝土中的碱性离子浓度过高时,就会引起碱-骨料反应。

2.骨料中的硅酸盐矿物质碱-骨料反应的发生还与骨料中的硅酸盐矿物质有关。

硅酸盐矿物质中含有较多的硅酸盐,它们能够与水泥中的碱性离子反应产生胶凝物。

3.水化程度水化程度也是影响碱-骨料反应的重要因素。

当混凝土中的水化程度过高时,会加速水泥中的碱性成分的释放,从而加剧碱-骨料反应的发生。

4.环境条件环境条件也会影响碱-骨料反应的发生。

例如,高温和高湿环境会加速碱-骨料反应的发生。

三、预防和治理措施为了预防和治理混凝土中的碱-骨料反应,可以采取以下措施:1.选用低碱性水泥和不易发生碱-骨料反应的骨料选用低碱性水泥和不易发生碱-骨料反应的骨料是预防碱-骨料反应的有效方法。

低碱性水泥的碱性成分含量较低,可以减少碱-骨料反应的发生。

而不易发生碱-骨料反应的骨料则可以减少碱-骨料反应的发生。

2.控制混凝土的水化程度控制混凝土的水化程度也是预防碱-骨料反应的有效方法。

在混凝土的施工过程中,应控制好混凝土的水泥用量和水灰比,避免混凝土的水化程度过高。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

混凝土碱集料反应影响因素分析混凝土碱集料反应影响因素分析混凝土碱集料反应影响因素分析2016-09-22工程学论文混凝土碱集料反应影响因素分析混凝土碱集料反应影响因素分析碱集料反应是由于混凝土孔溶液中的 Na+、K+、OH-等有效碱离子与骨料中的活性硅质组分之间发生化学反应,使混凝土内部产生膨胀、开裂的一种现象。

碱集料反应属于混凝土耐久性破坏最主要的因素之一。

1 碱集料反应研究现状国内外学者大量研究了关于碱集料反应对混凝土耐久性的影响[1,2,3].1940 年,碱集料反应被 Stanton 发现并证实[4].根据骨料中不同有害矿物种类,混凝土 AAR 主要划分为两类,碱硅酸反应简称ASR( Alkali Silica Reaction)和碱碳酸盐反应简称 ACR( Alkali Car-bonate Reaction) .美国遭受 AAR 破坏的混凝土结构严重,包括大坝、机场、海工构筑物以及各种桥梁道路都出现混凝土碱集料反应破坏。

导致近年来 AAR 破坏问题突出的是由于使用新型化冰盐(醋酸钾和醋酸钠) .于是,美国曾分别通过不同研究计划持续资助开展混凝土碱集料反应研究以减少由此造成的损失。

美国迄今为止针对 ASR 研究的最大资助项目是 2005 年美国国会签署高速公路交通安全法案。

该项目资金达到 1000 万美元,以预防和减轻混凝土 ASR 为目的,围绕破坏产物和机理、制定规范和培训相关人员,减轻碱集料反应破坏损失。

之后,混凝土结构碱集料反应破坏的事例开始出现在世界各地。

丹麦、美国、英国、法国等许多国家的公路、桥梁以及各类工业与民用建筑都遭到了 AAR 破坏并且程度各不相同,有的建筑物几乎已经彻底毁坏[5,6,7].中国学者于 20 世纪 90 年代之前未曾发现混凝土结构工程碱集料反应破坏。

90 年代后期,中国国内水泥中碱含量高出安全碱限值许多,再加上大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中,这些将对既有建筑物的耐久性构成巨大的威胁。

因为 90 年代后期,中国国内使用了大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中,再加上混凝土水泥中碱含量超标,这些对混凝土碱集料反应的控制是很不利的。

据此推断,不久的将来,中国混凝土结构工程 AAR 呈现高发态势。

不过,近年来中国也开始高度重视混凝土 AAR 预防工作。

如《青藏铁路工程掺和料抑制碱硅酸反应有效性评估方法的该评估方法》的出台就是很好的一个例子。

该方法由青藏铁路建设总指挥部联合中国建材院等单位制定,目的也是为了控制混凝土碱集料反应的发生。

《青藏铁路工程掺和料抑制碱硅酸反应有效性评估方法的该评估方法》也编入《铁路混凝土工程施工技术指南》( TZ210 -2005)附录 G 第 G2 条。

2 碱集料反应影响因素2. 1 活性骨料对碱集料反应的影响活性骨料是碱集料反应的必要反应物之一。

近来有研究表明[8]活性骨料与非活性骨料之间的比例大小也影响混凝土碱集料反应。

当活性骨料与非活性骨料之间的比值达到 1. 5 时,混凝土试件碱集料反应膨胀率最大,对混凝土结构的危害也最严重。

不同活性二氧化硅含量存在最不利颗粒尺寸。

当活性二氧化硅颗粒尺寸达到最不利颗粒尺寸时,碱集料反应膨胀压力最大。

许多工程破坏事例也表明,粒径为 1~ 5mm 活性骨料对碱集料反应膨胀开裂最不利。

2. 2 碱对碱集料反应的影响碱是混凝土碱集料反应影响因素之一。

通常情况下,水泥中的碱含量在 0. 6% ~1. 2%范围之间,碱含量低于 0. 6% 的水泥属于低碱水泥。

美国、日本都曾广泛使用这种碱含量低于 0. 6% 的低碱水泥,在一定程度上,低碱水泥的使用减少了ASR 的发生。

Ozol[9]指出:当水泥用量大、掺用含碱的早强外加剂的混凝土并且混凝土中使用活性骨料时,混凝土碱含量不得超过 1. 8kg/m3.2. 3 水对碱集料反应的影响水或潮湿环境同样会引起混凝土碱集料反应。

目前,在考虑水或潮湿环境对碱集料反应的影响时,主要是从水灰比方面予以展开,控制孔隙水来实现碱集料反应的抑制还是很难做到的。

潮湿环境同样也会引起混凝土碱集料反应。

唐明述[10]曾对英国东南部普利茅斯的圆形停车场以及加拿大魁北克城考察公路桥梁混凝土碱集料反应破坏情况进行考察,发现室内环境下梁柱遭到碱集料反应严重破坏,表明混凝土结构长期处于潮湿环境中同样会发生碱集料反应膨胀破坏。

同时,也有研究指出,当环境相对湿度低于 85% 时,混凝土就不会发生碱集料反应。

2. 4 温度对碱集料反应的’影响温度也是混凝土碱集料反应的影响因素之一。

实际工程中,混凝土碱集料反应加速试验与混凝土碱集料反应常温试验有较大差异。

刘晨霞[11]运用化学反应速率常数表达温度对混凝土碱集料反应影响,并对混凝土碱集料反应速率常数与养护温度之间的关系进行了探讨,采用 Arrhenins 方程,对混凝土碱集料反应膨胀情况进行模拟预测,建立了相应的膨胀预测模型。

2. 5 试件尺寸对碱集料反应的影响试件尺寸对混凝土碱集料反应也会产生影响。

环境中碱渗透到试件内部,试件尺寸对碱渗透过程有影响,并可能影响试件的膨胀率。

浆体本身强度对试件膨胀有限制作用。

试件尺寸越大,对膨胀的限制作用越强,这种作用对膨胀率有影响。

而且外部环境热量传到试件内部需要时间较长,加热、冷却都比较慢。

沈洋、卢都友等的研究表明[12]:试件尺寸对试件膨胀的基本规律影响很小,但对试件膨胀率值有影响。

同条件下,2cm ×2cm ×8cm 试件膨胀率比4cm ×4cm ×16cm试件高,砂浆试件膨胀率试验数据的标准偏差比较小。

相比之下,4cm × 4cm ×16cm 砂浆试件膨胀率试验数据准确性更高,砂浆试件尺寸应采用4cm× 4cm × 16c m.2. 6 冻融循环对碱集料反应的影响冻融循环作用也是混凝土碱集料反应的影响因素之一,会影响混凝土耐久性。

有实验表明低温环境下,混凝土 ASR 缓慢。

但加拿大等寒冷地区也会频繁产生ASR,主要原因在于结构同时受到了冻融循环等因素的作用。

冻融循环对混凝土碱集料反应产生影响,诱发或加速混凝土碱集料反应。

Bolton[13]研究了冻融循环作用下混凝土 ASR.研究发现,高强混凝土通常不易受到冻融作用,但由于 ASR 裂缝的存在,冻融会对高强混凝土产生损伤。

ASR 与冻融循环共同作用所产生的膨胀明显大于仅由 ASR 作用产生的膨胀,冻融循环对碱集料反应起到了促进作用。

2. 7 引气对碱集料反应的影响Jensen 和 Chatterji 等[14]研究了引气对 ASR 的作用,他们对 35 种碱活性不同的砂进行了砂浆棒试验,结果表明平均引气量为 4% 可降低约 40%的膨胀量。

岩相检查表明,在有活性砂时,气泡容易为 ASR凝胶所填充,但对非活性砂,气泡仍然保持为空的。

混凝土的抗冻性是受气泡含量的影响的,注意到这种对气泡的填充作用可能会降低其对抗冻性的效果。

因此,ASR 会影响混凝土的气含量,进而影响混凝土的抗冻性。

2. 8 侵蚀介质对碱集料反应的影响混凝土结构使用期间暴露在外界环境中,可能遇到各种侵蚀介质,硫酸盐、氯化物属于最具危害性的侵蚀介质。

作者曾对硫酸盐侵蚀作用下混凝土碱硅酸反应进行研究[15].图 1 为同温度同龄期养护下不同混凝土试件表面裂缝发展情况,其中图( a)为 ASR 侵蚀破坏混凝土试件表面裂缝,图( b)为 ASR 和硫酸盐复合侵蚀作用下裂缝发展情况。

从图( a)中可知,ASR 作用下混凝土表面会产生不规则龟裂形状裂缝,发展到一定程度裂缝会贯穿整个表面;图( b)表明在高浓度硫酸盐和ASR 复合作用下,混凝土表面裂缝进一步增大、增宽,混凝土结构出现明显破坏。

以上表明,硫酸盐侵蚀加剧了混凝土 ASR 劣化作用,且高浓度硫酸盐侵蚀对混凝土 ASR 的劣化作用起到明显的加速作用。

混凝土 ASR 提高了孔溶液中硫酸根离子和钙离子的浓度,促进了硫酸盐侵蚀产物钙矾石的生成。

钙矾石的生成又增加了孔溶液中氢氧根离子的浓度,促进了混凝土 ASR 的进行。

混凝土 ASR 和硫酸盐侵蚀是相互促进的一个过程。

2. 9 荷载对碱集料反应的影响荷载也是混凝土碱集料反应的影响因素之一。

图 2 为不同弯曲荷载作用下早龄期混凝土交流阻抗谱,( a)、( b)分别为不同弯曲荷载作用下混凝土交流阻抗谱 Nyqusit 图、Bode 图。

图中,W 代表弯曲荷载,数字代表弯曲荷载值。

从图( a)中可知,受到弯曲荷载作用混凝土试件交流阻抗谱在复平面中的位置均居于右方,且随着弯曲荷载值增大而偏向右方,表明受到弯曲荷载作用混凝土试件交流阻抗谱等效电路中的 Rs值越小( Rs是混凝土试件孔溶液中电解质的电阻值) ,混凝土内部越密实,弯曲荷载促进了混凝土 ASR.Bode 图表达交流阻抗谱特性与频率之间的关系,是对 Nyquist 图的补充和完善。

受弯曲荷载作用混凝土试件各时期相角值均小于未受弯曲荷载作用混凝土试件相角值,表明相角值可以反映持续弯曲荷载对混凝土 ASR 的影响,与Nyquist 图具有很好的对应关系。

综上可知,弯曲荷载对混凝土 ASR 起到了促进作用,这种促进作用随着弯曲荷载值得增大而加剧。

3 结语混凝土碱集料反应是耐久性影响因素之一。

为了提高混凝土耐久性,各国学者就混凝土碱集料反应问题也展开了大量的科研工作。

碱集料反应影响因素较多,以往大都是对单因素进行研究,研究比较充分,取得的成果也比较多。

但是,建筑结构工程所处实际环境影响因素众多,情况复杂,多重因素交织在一起,混凝土内部劣化损伤是多重因素相互影响的结果。

要从根本上进行有效的抑制混凝土碱集料反应,必须正确认识双重或多重环境因素对混凝土损伤的影响,找出其机理并建立相应的损伤模型,这些仍然还处于探索起步阶段。

混凝土碱集料反应与环境因素双重或多重作用对混凝土损伤的影响值得深入研究探讨,并采用多种检测手段对混凝土损伤进行检测,例如交流阻抗谱法,这可能成为今后的发展方向。

参考文献[1]Shayan A,Quick GW. Alkali - aggregate reaction in concrete railwaysleepers from Finland[A]. In∶ Proceedings of the 16th Intl. Conf. onCem[C]. 1994∶ 69 - 79.[2]Hakon Clafsson. The effect of R. H. and temperature on alkali expan-sion of mortar bars [A]. In: Proceedings of the 7th International Con-ference on Alkali - Aggregate Reaction in Concrete[C]. Ottawa,1986∶461 - 465.[3]莫祥银,许仲梓,唐明述。

相关文档
最新文档