碱骨料反应对混凝土耐久性影响研究_周莉桦

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碱渗对混凝土耐久性能的影响研究

碱渗对混凝土耐久性能的影响研究

碱渗对混凝土耐久性能的影响研究一、研究背景混凝土作为一种重要的建筑材料,其耐久性能对于建筑物的使用寿命和安全性至关重要。

而碱渗是混凝土中常见的一种病害,会导致混凝土龟裂、脱落、变形等问题,从而影响其耐久性能。

因此,本研究旨在探究碱渗对混凝土耐久性能的影响,为混凝土的设计和使用提供参考依据。

二、研究内容1. 碱渗的概念碱渗是指混凝土中的碱性物质与二氧化碳、水等气体或液体发生化学反应,产生碳酸盐或碱性盐,并使混凝土中的孔隙体积增大,导致混凝土的性能下降。

碱渗的主要成因是水泥中的氢氧化钙与水在反应过程中释放出的氢氧根离子与混凝土中的硅酸盐反应,形成了水泥石胶体。

2. 碱渗的分类根据碱性物质的来源和渗透方式,碱渗可分为外部碱渗和内部碱渗两种类型。

外部碱渗是指混凝土表面受到外部碱性物质的侵蚀,如土壤中的碳酸盐、海水等,导致混凝土中的碳酸盐或碱性盐增多,从而引起碱渗。

内部碱渗是指混凝土中的碱性物质源于混凝土内部,如水泥中的氢氧化钙、氢氧化钠等,通过水分的扩散和迁移作用,渗入混凝土中,并与其中的硅酸盐反应,形成水泥石胶体,引起碱渗。

3. 碱渗对混凝土的影响碱渗会导致混凝土中的孔隙体积增大,从而使混凝土的强度和抗裂性下降,易出现龟裂、脱落、变形等问题。

此外,碱渗还会影响混凝土的耐久性能,如引起钢筋锈蚀、加速混凝土的老化等。

4. 碱渗的防治措施为了防治碱渗对混凝土的影响,可以采取以下措施:(1)控制水泥中氢氧化钙的含量,降低混凝土中的碱性物质含量;(2)采用低碱度水泥或添加剂等控制混凝土中的碱性物质含量;(3)采用防水材料或涂层等防止外部碱性物质渗入混凝土中;(4)加强混凝土的养护,控制其水分含量,防止混凝土内部的碱性物质扩散和迁移。

三、实验设计为了探究碱渗对混凝土耐久性能的影响,本研究设计了以下实验:1. 实验材料本实验采用的混凝土材料为水泥、砂、碎石、水和硅酸盐密封剂等。

其中,水泥采用的是普通硅酸盐水泥,砂和碎石的粒径分别为5mm 和10mm。

碱活性骨料对混凝土质量的影响及控制方法

碱活性骨料对混凝土质量的影响及控制方法

碱活性骨料对混凝土质量的影响及控制方法摘要:在选择骨料的时候必须要对其碱活性进行测定,以此来保证混凝土的耐久性,而在很多情况下不可避免的会有活性骨料的存在,所以就需要采取一定的措施来抑制碱骨料反应。

关键词:碱活性骨料;混凝土质量;影响;控制方法引言非活性的骨料不会导致碱骨料反应,而如果是活性骨料或者其中有部分骨料是活性的,则极有可能导致碱骨料反应的出现,混凝土从而会出现不均匀开裂、膨胀。

一、碱活性骨料对混凝土质量的影响在一般情况下,水工混凝土的强度都不太高,基本上混凝土都是以90天龄期作为强度设计标准,而普通混凝土基本上都是28天龄期强度,所以在强度方面,水工混凝土与普通混凝土是有很大区别。

在混凝土发生反应时,骨料与碱接触,骨料会产生膨胀,而硬化的水泥石则对骨料有一个约束,制约骨料的膨胀,同时硬化水泥石也会受到拉应力的作用,如果拉应力过强,超过水泥石硬度,就会引发水泥石的开裂。

水泥石强度低,抗拉性能就越差,受骨料的膨胀影响就越大,很容易导致开裂。

而水工混凝土的强度要远低于普通混凝土的强度,对于抵抗碱骨料的反应膨胀能力较弱。

在施工中,常常通过降低胶凝材料用量来达到控温防裂的目的,因为降低胶凝材料用量可以减少混凝土的产热量,使水化热升温降低。

胶凝材料的使用,一方面为碱骨料提供碱,另一方面硬化水泥石作为连续相对碱骨料反应膨胀起到约束作用。

现在多数水泥在生产过程中都采用了窑外分解技术,水泥的碱含量普遍提高,在混凝土总碱含量中胶凝材料所提供的碱量对于反应有很大的影响,所以水工混凝土的胶凝材料用量远低于普通混凝土的用量。

二、碱活性的检验方法和标准1、岩相法它是通过肉眼和显微镜观察新鲜岩石断口来鉴定骨料的种类和成分,以此来判断其是否存在碱活性,但其缺点是得不到活性组分含量与膨胀率的定量关系。

2、化学法它是在规定条件下,测定碱溶液和骨料反应溶出的二氧化硅浓度及碱度降低值,借以判断骨料在使用高碱水泥的混凝土中是否产生危害性的反应。

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。

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当前建筑领域中,对混凝土材料的应用十分广泛,混凝土的耐久性等性能,对建筑结构质量将产生直接影响。

碱集料反应是混凝土耐久性的一个主要影响因素,为保证混凝土的结构安全和性质稳定,需要对碱集料反应做出有效的防治。

因此,首先需要对碱集料反应的主要原理加以明确,分析了影响碱集料反应的主要因素,采取了有效的预防措施,确保了混凝土性能的稳定和结构的安全。

标签:碱集料反应;混凝土;耐久性;影响;防治0 前言碱集料反应,是混凝土材料中比较容易发生的一种化学反应,主要是混凝土当中及环境中可能渗入的碱性成分,混凝土骨料与碱活性矿物组分的反应主要发生在混凝土凝固后。

混凝土凝固后,凝胶材料发生缓慢的化学反应,吸水膨胀,导致混凝土的损伤和开裂等。

在当前很多混凝土结构建筑物当中,这种现象是造成结构破坏的一个重要因素,因此必须受到足够的重视和有效的防治。

1 碱集料反应的基本原理混凝土结构的碱骨料反应主要是混凝土中的活性矿物骨料和混凝土孔隙中的碱溶液。

当混凝土中同时存在水、可溶性碱性物质和活性矿物骨料时,可能发生碱骨料反应。

主要反应类型有碱硅反应、碱硅酸盐反应和碱碳酸盐反应[1]。

水泥在水化之后,会有少量有利氢氧化钙,能够和集料中的钠长石、钾长石反应,形成氢氧化钠或氢氧化钾。

同时,在水泥水化初期,骨料周围会存在胶凝物和氢氧化钙附着层。

而氢氧化钙和长石反应产生的氢氧化钠和氢氧化钾,为碱集料反应提供了可能。

氢氧化钠和氢氧化钾能够与活性矿物集料发生反应,但在不同矿物成分中,发生的反应也有所不同。

另外,不同浓度的氢氧化钠和氢氧化钾条件下,反应类型也会不同。

如果浓度较低,一般不会造成严重的混凝土内部结构破坏,但如果浓度较高,反应持续进行,不仅可以中和硅颗粒表面和微孔中的氢离子,还会破坏硅与氧之间的键合,导致硅颗粒结构疏松。

随着反应的深入和到达结构内部,产生碱性硅胶,然后吸收微孔中的水分,膨胀。

然而,周围的混凝土结构已经硬化,当体积膨胀受到约束时,会产生膨胀应力。

刍议碱骨料反应对混凝土性能的影响

刍议碱骨料反应对混凝土性能的影响

大量严重 的开裂现象 , 在裂缝里和集 料周 围也发现 有凝胶 存 在, 从现象上无法 确定 是碱集料反应 还是冻 融对混凝 土造 成 的破坏更 占优势 。试 验表 明东 北辽 宁省 的大 黑 汀水 库混 凝
土表面剥落和开裂是冻融循环作 用的结 果 , 可是通过 扫描 电 镜 分析不仅有碱硅 凝胶 生成 , 并伴 有 开裂 , 以其 破 坏是 冻 所 融循环和碱集料反应共 同作用 的结果 。 混凝土碱集料反应 是指 混凝 土 中 的碱和 环境 中可能 渗 入 的碱与混凝土集料 ( 砂石 ) 中的碱活性矿 物成分 , 在混凝 土 固化后 缓慢发生化 学反 应产生 胶凝 物质 因吸 收水 分后 发 生 膨胀 , 最终导致混 凝土 从 内向外延 伸开 裂 和损毁 的现象 。 J 裂缝 宽度达数毫米 , 的高 达5e 有 m。在全 球范 围 内由碱集料 反应造 成的损失可 谓触 目惊 心。它是 引起 混凝 土结 构 破坏 的主要 因素 之一 , 被称为混凝土建筑 “ 癌症 ” 。据该领 域 国际
摘 要 : 混凝土耐久性问题由来已久 。由于耐久性问题导致工程破坏的事例很 多 , 半个世 纪以来 , 大量 工程都在未达 到设 计使用 有
年限就发生 了劣化 , 最终导致破坏。影响混凝土耐久 性的因素有 物理作 用 , 也有化 学作用 , 涉及 到冻融 循环 、 碱集 料反应 、 碳化 、 硫酸盐腐蚀和钢筋锈蚀等各种作用。由于混凝 土所 处环境极其 复杂 , 一般是受 到多种 因素 同时作用 。
( H) 与集料 中含有 的钾长 石或钠 长石反应 会置 换 出 K H O : O 或 N O 在水泥水化 反应初 期 , a H, 在集 料颗 粒 四周形 成 C—S H凝胶及 C ( H) a O 附着层 。然后 C ( H) a O 与长石 反应 置

《影响混凝土耐久性的“碱-骨料反应”之成因与对策》

《影响混凝土耐久性的“碱-骨料反应”之成因与对策》

《影响混凝土耐久性的“碱-骨料反应”之成因与对策》摘要:“碱骨料反应”是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合料和水中的碱与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏。

导致混凝土失去设计性能,不能长期保持混凝土结构强度和外观完整性,是直接影响混凝土耐久性的重要因素。

关键词:“碱—骨料反应”;骨料的活性成分;增生内部应力Abstract: “Alkali aggregate reaction” is the concrete raw materials in cement, admixture, mixing material and water and aggregate alkali active ingredients in chemical reactions occur, cause the concrete expansion, cracking or even destroy. In concrete lost design performance, it can maintain long-term strength of concrete structure and appearance of integrity, there are significant factors affecting durability of concrete.Key words:” the alkali aggregate reaction; aggregate” active ingredients; hyperplasia of internal stress混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用,长期保持强度和外观完整性的能力。

主要包括抗冻性、抗蚀性、抗碳化性能、碱骨料反应及抗风化性能等。

其中碱骨料反应是直接影响到混凝土耐久性的重要指标。

一、碱—骨料反应的定义碱骨料反应是水泥(混凝土中)达到一定数量的可溶性碱性氧化物(如Na20、Kz0)与混凝土中某些含有活性矿物的骨料在有水分的条件下发生化学反应,生成的凝胶体体积膨胀,引起已硬化的混凝土开裂破坏。

碱渗透对混凝土耐久性的影响研究

碱渗透对混凝土耐久性的影响研究

碱渗透对混凝土耐久性的影响研究一、研究背景混凝土作为建筑材料的重要组成部分,其耐久性是保证建筑物长期稳定运行的关键因素之一。

然而,混凝土在长期使用过程中,受到外界环境因素的影响,如气候变化、化学物质侵蚀等,容易出现龟裂、开裂、脱落等问题,从而降低了其使用寿命和安全性能。

碱渗透作为混凝土耐久性的重要因素之一,对混凝土的损伤和破坏具有显著影响。

二、碱渗透的定义碱渗透是指混凝土中的水分与水化产物中的氢氧根离子结合后,形成的碳酸盐、铝酸盐等化合物,与混凝土中的钠、钾等碱性离子发生反应,释放出氢氧根离子,使混凝土内部的pH值升高,从而导致混凝土的膨胀、龟裂、开裂等问题。

三、碱渗透对混凝土耐久性的影响1.混凝土的膨胀和龟裂:碱渗透会导致混凝土中的水化产物发生体积膨胀,从而使混凝土内部形成内应力,导致混凝土龟裂、开裂等问题。

2.混凝土的力学性能下降:碱渗透会导致混凝土中的水化产物流失,从而使混凝土的强度、抗压性等力学性能下降。

3.混凝土的耐久性下降:碱渗透会导致混凝土中的钢筋腐蚀,从而使混凝土的耐久性下降。

四、碱渗透的检测方法1.PH值法:通过测试混凝土的pH值,来判断混凝土中的碱渗透情况。

2.电导率法:通过测试混凝土的电导率,来判断混凝土中的碱渗透情况。

3.碳化深度法:通过测试混凝土中的碳化深度,来判断混凝土中的碱渗透情况。

五、碱渗透对混凝土耐久性的控制方法1.混凝土中添加控制碱渗透的化学物质,如硅酸盐、铝酸盐等。

2.混凝土中添加控制碱渗透的纤维材料,如玻璃纤维等。

3.混凝土中添加控制碱渗透的矿物材料,如粉煤灰等。

4.混凝土中减少钠、钾等碱性离子的含量。

六、结论碱渗透是混凝土耐久性的重要因素之一,对混凝土的损伤和破坏具有显著影响。

为了提高混凝土的耐久性,需要采取有效控制碱渗透的措施,如添加控制碱渗透的化学物质、纤维材料和矿物材料等,以及减少钠、钾等碱性离子的含量。

此外,应采用合适的检测方法来判断混凝土中的碱渗透情况,及时采取控制措施,保证混凝土的安全性能和使用寿命。

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。

碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响机理研究

碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响机理研究

碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响机理研究一、引言混凝土作为现代社会建筑材料的主力,具有使用方便、承重能力强、施工速度快、耐久性好等优点。

但是,随着混凝土应用范围的不断扩大,混凝土的耐久性也成为了一个重要的问题。

混凝土中碱-骨料反应是一种常见的耐久性问题,会导致混凝土的裂缝和损伤,影响混凝土的使用寿命。

因此,研究碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响机理对混凝土的耐久性提升具有重要意义。

二、碱-骨料反应的定义和机理1. 碱-骨料反应的定义碱-骨料反应是指混凝土中碱性物质和骨料中的硅酸盐矿物质在水的存在下发生的化学反应。

这种反应会导致混凝土中的骨料膨胀,引起混凝土的开裂和损伤。

2. 碱-骨料反应的机理(1)碱性物质来自水泥中的氢氧化钙和氢氧化钠等碱性物质。

(2)骨料中的硅酸盐矿物质,如长石、石英等,在水的存在下与碱性物质反应,生成胶状物质。

(3)胶状物质的体积较大,导致混凝土的膨胀,引起混凝土的开裂和损伤。

三、碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响机理1. 混凝土裂缝和损伤碱-骨料反应会导致混凝土中的骨料膨胀,引起混凝土的开裂和损伤,从而影响混凝土的使用寿命和承载能力。

2. 影响混凝土的物理和力学性质碱-骨料反应会导致混凝土中的骨料膨胀,引起混凝土的强度降低和变形增大,从而影响混凝土的物理和力学性质。

3. 影响混凝土的耐久性碱-骨料反应会导致混凝土中的骨料膨胀,引起混凝土的裂缝和损伤,从而使混凝土的抗渗性和耐久性降低。

四、碱-骨料反应防治措施1. 选用合适的骨料选用不易发生碱-骨料反应的骨料,如玄武岩、花岗岩等。

2. 降低混凝土中的碳酸盐含量碱-骨料反应与混凝土中的碳酸盐含量有关,降低混凝土中的碳酸盐含量可以减少碱-骨料反应的发生。

3. 加入缓蚀剂加入缓蚀剂可以减缓碱-骨料反应的速度,从而降低混凝土的开裂和损伤。

4. 控制混凝土中的碱性物质含量控制混凝土中的碱性物质含量可以减少碱-骨料反应的发生,可以通过减少水泥的用量和选用低碱度水泥等方式来实现。

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。

混凝土中碱-骨料反应的研究与控制

混凝土中碱-骨料反应的研究与控制

混凝土中碱-骨料反应的研究与控制一、背景介绍混凝土作为建筑材料中最常用的一种,具有强度高、耐久性好、施工方便等优点,广泛应用于各种建筑工程中。

但是,随着混凝土结构使用年限的增加,出现了一些混凝土病害,使得混凝土的耐久性受到了严重影响。

其中,碱-骨料反应是导致混凝土耐久性下降的重要原因之一。

二、碱-骨料反应的定义和机理碱-骨料反应是指混凝土中碱性物质与含有可反应硅酸盐的骨料发生化学反应。

这种反应会导致混凝土产生膨胀、龟裂、内部应力增大等病害,从而降低混凝土的耐久性。

碱-骨料反应的机理主要是由于混凝土中的水泥中含有一定量的碱性物质,如Na2O、K2O等。

这些碱性物质会与骨料中的硅酸盐反应,形成一种胶状物质——碱-硅酸盐凝胶。

这种凝胶具有一定的膨胀性,会导致混凝土的体积膨胀,从而产生病害。

三、碱-骨料反应的分类及影响因素碱-骨料反应可以分为内部碱-骨料反应和外部碱-骨料反应两种。

内部碱-骨料反应是指混凝土中的水泥中含有的碱性物质与内部骨料中的硅酸盐发生反应。

这种反应会在混凝土内部形成碱-硅酸盐凝胶,并导致混凝土的体积膨胀。

内部碱-骨料反应通常会导致混凝土产生龟裂、脱落、破坏等病害。

外部碱-骨料反应是指混凝土表面与外部环境中的碱性物质(如地下水、土壤等)发生反应。

这种反应会导致混凝土表面的碱-硅酸盐凝胶与周围环境中的物质反应,形成一种具有极强粘附力的物质,称为“粘土胶”。

粘土胶会使得混凝土表面变得非常粘滞,影响混凝土的耐久性。

影响碱-骨料反应的因素较多,主要包括水泥中碱性物质的含量、骨料中含有可反应硅酸盐的程度、混凝土中的湿度、外部环境中的碱性物质含量等。

四、碱-骨料反应的控制方法为了避免碱-骨料反应的产生,需要采取一系列的控制方法,包括以下几个方面:1. 控制水泥中碱性物质的含量。

水泥中碱性物质含量越高,产生碱-骨料反应的可能性就越大。

因此,可以通过控制水泥的配合比例来控制其碱性物质含量。

2. 选择低碱骨料。

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混凝土作为建筑材料中的重要组成部分,在现代建筑中被广泛应用。

混凝土的质量和耐久性直接关系到建筑物的安全和使用寿命。

而混凝土耐久性受到多种因素的影响,其中包括碱集料反应。

碱集料反应是指混凝土中的碱性成分与集料中的硅酸盐矿物发生反应,导致混凝土产生膨胀和开裂,进而影响混凝土的耐久性。

本文将从碱集料反应对混凝土耐久性的影响和防治措施两个方面展开探讨。

碱集料反应是由于混凝土中的碱性成分(如氢氧化钠、氢氧化钾等)与集料中的硅酸盐矿物(如含硅酸盐的岩石、玄武岩、凝灰岩等)发生化学反应而引起的。

这种反应会导致混凝土体积膨胀、产生龟裂,从而影响混凝土的力学性能和耐久性。

碱集料反应对混凝土的影响主要表现在以下几个方面:1. 强度降低:碱集料反应引起的混凝土体积膨胀和裂缝形成会使混凝土内部出现微裂缝和疏松区域,从而降低混凝土的整体强度。

2. 耐久性下降:碱集料反应引起的裂缝和孔隙会导致混凝土内部发生水渗透,从而加速混凝土的老化和腐蚀,降低混凝土的耐久性,影响建筑物的使用寿命。

3. 外观损坏:碱集料反应引起的裂缝和膨胀会导致混凝土表面的起砂、脱落,影响建筑物外观的美观性。

碱集料反应对混凝土耐久性的影响是十分严重的,如果不及时采取防治措施,将对建筑物的安全和使用寿命产生严重影响。

如何有效地防治碱集料反应对混凝土耐久性的影响成为了当前混凝土工程中亟待解决的问题。

碱集料反应的防治措施:1. 合理选材:在工程中,应根据集料的硅酸盐含量和混凝土中的碱性成分选择合适的集料,减少碱集料反应的发生。

还可以选择掺入含硅酸盐较少的集料,如矿渣粉、粉煤灰等,以减少碱集料反应的发生。

2. 控制混凝土中碱性含量:在混凝土配合比中,可以适当减少混凝土中碱性物质的掺入量,降低混凝土中的碱性含量,从而减缓碱集料反应的发生。

3. 加入缓和剂:在混凝土中加入缓和剂,如铝粉、硅灰等,可以有效抑制碱集料反应的发生,保证混凝土的耐久性。

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【摘要】碱集料反应是混凝土中常见的一种耐久性问题,严重影响着混凝土结构的使用寿命和安全性。

本文通过详细介绍了碱集料反应的定义与机理,分析了碱集料反应对混凝土耐久性的影响,以及可能引起的混凝土损坏情况。

针对这一问题,本文提出了多种防治碱集料反应的措施,包括改变混凝土配合比、使用碱活化剂等方法。

本文也探讨了碱活化剂在防治碱集料反应中的应用与效果。

通过对比研究,得出了碱集料反应对混凝土耐久性的重要影响,以及防治碱集料反应的重要性。

有效地防治碱集料反应,对提升混凝土结构的耐久性和安全性具有重要的意义。

【关键词】碱集料反应、混凝土耐久性、碱集料、损害、防治、碱活化剂、防治措施、影响、重要性1. 引言1.1 研究背景碱集料反应是指混凝土中的碱性物质与集料中的含硅或含碱矿物质反应,产生胶凝胀物或胶凝溶解物质,导致混凝土体积膨胀或强度降低的一种化学反应。

这一反应是混凝土中常见的耐久性问题之一,会影响混凝土的性能和使用寿命。

近年来,随着建筑结构设计要求的不断提高和建筑材料科学的发展,混凝土的耐久性成为工程建设中越来越受关注的问题。

而碱集料反应作为导致混凝土耐久性下降的一个重要因素,其机理和影响必须得到深入研究和控制。

传统上,碱集料反应主要出现在高碱性水泥、富碱性粉煤灰或集料中含有反应性矿物质的情况下。

但随着建筑材料的多样化和工程施工的复杂性增加,碱集料反应的风险也在不断加大。

研究碱集料反应的机理及影响,对于提高混凝土结构的耐久性、延长使用寿命具有重要意义。

1.2 研究目的本文旨在探讨碱集料反应对混凝土耐久性的影响及防治措施,通过深入分析碱集料反应的定义、机理以及引起的混凝土损害,为工程建筑行业提供重要的参考和指导。

具体目的包括以下几点:1. 研究碱集料反应的机理,揭示其对混凝土材料的影响机制,为混凝土耐久性问题的防治提供理论依据。

2. 分析碱集料反应对混凝土耐久性的具体影响,探讨其可能引发的不利后果,并提出相应的预防措施。

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混凝土是建筑工程中常用的一种材料,具有强度高、经久耐用、施工简单等特点,是目前最为广泛使用的建筑材料之一。

然而,在使用过程中,混凝土的耐久性却受到了一些不利因素的影响,其中之一就是碱集料反应。

碱集料反应是指混凝土中的碱与反应性集料之间发生化学反应,导致混凝土内部形成的物质膨胀、开裂、甚至崩坍的一种现象。

该反应是由于在混凝土中加入的碱性物质(如水泥、粉煤灰等)与反应性集料(如火山灰、玄武岩、石英砂等)之间发生的一种化学反应,导致产生的水化物膨胀,从而引起混凝土结构的破坏。

1. 引起混凝土开裂和脆性破坏。

由于碱集料反应所产生的物质膨胀,会导致混凝土内部形成的裂缝、开裂等病害,从而影响混凝土的力学性能和使用寿命。

2. 降低混凝土的抗压强度和抗拉强度。

碱集料反应所引起的开裂和破坏会削弱混凝土的抗压强度和抗拉强度,从而影响混凝土结构的承载能力和安全性。

3. 影响混凝土中的钢筋锈蚀。

由于碱集料反应导致的破坏和开裂,会使混凝土中的钢筋裸露在外,从而容易被雨水、潮气等腐蚀性介质腐蚀,进而引起钢筋锈蚀,加速混凝土结构的破坏。

1.在混凝土中调整碱性物质的含量和类型。

应根据不同地区的用材情况和工程要求,选择合适的水泥、粉煤灰等碱性物质,控制它们的含量和类型,降低碱性环境对混凝土中反应性集料的刺激。

2.选择低碱反应性集料。

应根据不同地区的用材情况和混凝土结构的要求,选择低碱、不易发生反应的集料,例如石英砂、玻璃骨料、轻质粘土等。

3.在混凝土中加入防碱剂。

可以在混凝土中加入防碱剂,以中和碱性环境,降低碱集料反应的风险。

4.选择适当的混凝土配合比。

应根据不同地区的用材情况和混凝土结构的要求,选择适当的混凝土配合比,使混凝土具有较好的抗碱性能和耐久性。

5.进行混凝土表面防水处理。

可以在混凝土表面进行防水处理,以减少混凝土内部的水分,并控制混凝土内部的化学反应。

综上所述,碱集料反应对混凝土耐久性的影响是十分明显的,必须采取相应的措施进行防治。

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

碱集料反应对混凝土耐久性的影响与防治碱集料反应是指水泥中的氧化钙与含有一定含量的硅酸盐矿物的骨料间,在碱液作用下发生一系列化学反应,产生胶凝背景、硅酸盐凝胶背景或含碱凝胶背景,引起混凝土体积膨胀。

这种膨胀导致混凝土内部产生应力,从而引起混凝土裂缝、泡洞等问题,降低了混凝土的力学性能和耐久性。

碱集料反应对混凝土耐久性的影响主要表现在以下几个方面。

一、影响混凝土的力学性能。

碱集料反应所导致的混凝土膨胀会使得混凝土内部产生应力,从而引起混凝土的力学性能下降,如强度降低、变形增大等。

二、影响混凝土的耐久性。

碱集料反应所引起的混凝土表面脱落、开裂等问题会使得混凝土与外界环境的接触面积增大,进而导致混凝土的耐久性下降,如抗渗性、抗冻融性、耐化学侵蚀性等均会受到影响。

三、影响混凝土结构的安全性能。

碱集料反应所引起的混凝土表面脱落、开裂等问题会影响混凝土结构的整体稳定性,可能导致结构的安全隐患,造成严重的后果。

针对碱集料反应对混凝土耐久性带来的不利影响,我们需要采取相应的防治措施来解决这一问题。

以下是一些常见的防治措施。

一、优化混凝土配合比。

在混凝土设计中,应该尽量采用低碱度水泥、选用适宜的骨料、合理设计掺合料的种类和掺量,以减少或避免碱集料反应的发生。

二、使用具有抑制碱集料反应的添加剂。

在混凝土配合中,可以向混凝土中添加抑制碱集料反应的添加剂,如硅灰、氧化镁等,以减缓碱集料反应的速度或降低其影响。

三、合理的养护措施。

在混凝土浇筑后,应该采取合理的养护措施,包括保湿、遮阳等,以保证混凝土的早期强度和稳定性,减少碱集料反应的可能性。

四、定期检测和维护。

对于已建成的混凝土结构,应定期进行碱集料反应的检测和评估,及时发现问题并采取相应的维护措施,以确保混凝土结构的安全和稳定。

碱集料反应是影响混凝土耐久性的一个重要因素,其引起的混凝土膨胀问题会严重影响混凝土的力学性能、耐久性和安全性能。

我们需要在混凝土设计、配合和施工中,加强对碱集料反应的认识和防治措施的实施,以确保混凝土结构的长期稳定和安全。

碱活性材料对混凝土性能影响研究与应用

碱活性材料对混凝土性能影响研究与应用

碱活性材料对混凝土性能影响研究与应用混凝土是一种结构建筑中广泛使用的材料,拥有良好的耐久性和强度,同时具有较低的成本。

然而,随着人们对混凝土材料性能的要求越来越高,传统混凝土材料已经不能满足需求。

近年来,碱活性材料作为一种新型混凝土材料被广泛研究和应用。

本文将从碱活性材料的概述、对混凝土性能的影响、应用案例等方面进行探讨。

一、碱活性材料概述碱活性材料是指在水中具有一定碱性的粉状物质,其主要成分包括硅酸、铝酸等,具有较强的活性,可以和混凝土中的氢氧化钙反应,形成新的水化产物,促进混凝土的早期强度发展和长期耐久性提高。

常见的碱活性材料有矿渣粉、高炉矿渣粉、粉煤灰等。

其中,矿渣粉是直接从冶炼过程中产生的含有硅酸、铝酸等成分的固体废弃物进行磨碎而成。

高炉矿渣粉是焦炉煤气净化过程中所产生的废渣,具有较高的玻璃相含量和反应活性。

粉煤灰是从煤的燃烧产生的矿物质残渣,其碳含量较高,因此反应速度较慢。

二、碱活性材料对混凝土性能的影响1. 早期强度发展碱活性材料可以与混凝土中的氢氧化钙反应,形成新的水化产物,从而提高混凝土的早期强度。

研究表明,在混凝土中加入一定量的矿渣粉、高炉矿渣粉等碱活性材料可以明显提高混凝土的早期强度,特别是3天和7天的强度。

2. 长期耐久性碱活性材料中的一些活性成分可以填补混凝土中的毛细孔和细小孔隙,从而减少混凝土中的孔隙度和疏松程度,进而提高混凝土的耐久性。

研究表明,在混凝土中加入适量的矿渣粉、高炉矿渣粉等碱活性材料可以减缓混凝土中的碳化、硫酸盐侵蚀等现象,延长混凝土的使用寿命。

3. 抗裂性能混凝土在受到外力作用时容易发生裂缝,从而影响其强度和耐久性。

研究表明,在混凝土中加入一定量的碱活性材料可以使混凝土的内部结构更加致密,从而提高混凝土的抗裂性能,减少裂缝面积和数量。

4. 环境友好性传统混凝土在生产过程中会产生大量的二氧化碳等有害气体,不利于环境保护。

而碱活性材料的生产过程中产生的废气、废水等均可得到有效处理和利用,具有较好的环境友好性。

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混凝土是一种常见的建筑材料,在建筑和基础设施工程中被广泛使用。

随着时间的推移和外部环境的影响,混凝土的耐久性可能会降低,从而影响建筑结构的安全性和稳定性。

碱集料反应是导致混凝土耐久性下降的重要原因之一。

本文将探讨碱集料反应对混凝土耐久性的影响,以及相关的防治措施。

1. 碱集料反应对混凝土的影响碱集料反应是指在混凝土中存在的碱金属离子与某些集料中的硅酸盐矿物发生化学反应,导致混凝土产生体积膨胀和裂缝,进而降低混凝土的力学性能和耐久性。

碱集料反应通常分为两种类型:碱硅反应和碱碱土反应。

碱碱土反应是指混凝土中的碱性物质与含有可溶性硅酸盐的碱性骨料发生反应,形成明显的凝胶物质,导致混凝土产生体积膨胀。

这种反应主要发生在含有碳酸盐和硅酸盐矿物的碱性骨料中,如火山渣、石灰石等。

碱碱土反应造成的凝胶物质会阻碍混凝土内部水分的自由迁移,使混凝土受到湿热环境的影响更加明显,加速混凝土的膨胀和开裂。

2. 碱集料反应的防治措施为了防止碱集料反应对混凝土的破坏,可以采取以下一些措施:- 选择合适的骨料:在设计混凝土配合比时,应尽量避免使用反应性骨料,尤其是含有大量硅酸盐矿物的骨料。

可以选择无机均质岩石或河砂等不含反应性硅酸盐矿物的骨料,以减少碱集料反应的发生。

- 控制混凝土中的碱含量:在设计混凝土配合比时,应尽量限制混凝土中的碱含量,减少碱集料反应的发生。

可以通过选择低碱性水泥、添加掺合料等方式来控制混凝土中的碱含量。

- 加入外加剂:可以向混凝土中添加硅酸盐、氢氧化钙等外加剂,以吸收混凝土中的游离碱性物质,减少碱集料反应的发生。

- 加强混凝土结构的养护:在混凝土浇筑后,应对混凝土结构进行良好的养护,保持混凝土内部的湿度和温度稳定,减少碱集料反应的可能性。

- 定期检测和维护:对已建成的混凝土结构,应定期进行碱集料反应的检测和评估,及时进行维护和修复工作,以确保混凝土结构的安全和稳定。

碱集料反应是影响混凝土耐久性的重要因素之一,必须引起工程师和建筑师的重视。

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
混凝土中的碱集料反应是指,在混凝土中使用含有可溶性碱性离子的粗集料或细集料时,碱性离子会与水泥中的硅酸盐和氢氧化钙反应,产生过量的胶凝物,导致混凝土结构的膨胀、开裂等现象,严重影响混凝土的耐久性和使用寿命。

本文将探讨碱集料反应对混凝土耐久性的影响以及相关的防治措施。

影响
碱集料反应会影响混凝土的力学性能、持久性和耐久性。

具体表现为:
1. 结构破坏:碱性离子与水泥反应产生钠硅酸盐凝胶,不仅引起混凝土膨胀,还可能导致混凝土结构的开裂和破坏。

2. 强度降低:凝胶的形成会导致水泥骨料界面失去粘结性,从而导致混凝土的强度降低。

3. 持久性损失:由于碱集料反应引起混凝土的膨胀和开裂,水泥石体被大量暴露,因此,空气渗透进入混凝土内部,加速了混凝土的老化和劣化。

防治
1. 选择适当的混凝土配合比,尽量选用低碱性的水泥、矿渣、粉煤灰等辅助材料,减少使用高碱性的集料。

2. 确保混凝土中的粗集料和细集料不会导致碱集料反应,通过试验等手段检测集料的碱性含量。

3. 使用可控的退碱剂,通过加入硅酸钠、硫酸钡等化学剂调整混凝土的pH值,减少集料的碱性离子的反应。

4. 采用低碱性的混凝土密封剂对混凝土表面进行处理,减少水分进入混凝土内部,从而减缓混凝土的劣化。

5. 定期检查混凝土的结构状况和性能,及时发现和处理存在的问题。

总之,碱集料反应对混凝土耐久性和使用寿命产生了严重的影响,必须采取科学的预防和控制措施。

通过选择合适的材料、调整混凝土的配合比和使用可控的退碱剂等手段,可以有效地降低混凝土中碱集料反应的风险,提高混凝土的耐久性和使用寿命。

浅述碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响及预防措施

浅述碱-骨料反应对混凝土耐久性的影响及预防措施
3 .潮湿 环境
碱. 硅酸 盐 反应 是 指碱 与某 些层 状硅 酸 盐骨 料 反应 , 使层状 硅酸 盐层 间距 离增大 , 骨料 发生膨 胀 ,
造 成混 凝土膨 胀 、开裂 。 二 、碱. 骨料 反应 的发生 条件 发 生碱 一 料 反应 破 坏 必 须 存 在 三 个 必 要 条 骨
完全 一 致 。我 国标准 C C 5 : 3混凝 土碱含 量标 E S3 9 准 中规 定 在干 燥 环 境 下一 般 工程 、主 要 工 程 不 限
碱一 酸盐 反应 是 指 黏土质 白云石 质石 灰 石 与 碳 水泥 中 的碱 发 生 的反应 。 3 .碱 . 酸盐 反应 硅
制 ,特 殊工程 为 3 g m . k / :在 潮湿 环 境下一 般工 0 程为 35k / ,主要 工程 为 30k / ,特 殊 工程 . g m3 . g m3 为 21 g m 在含碱 环 境下 一般 工程 为 30 g m .k / ; .k / , 主要 工程 、特 殊工程 用 非活性 骨料 。我 国新颁布 的 国家 标 准 G 5 0 02 0 混凝 土 结构 设 计规 范 规 B 0 1 .0 2 定 的碱 含量 为 30k / ,但使 用非 活性骨 料或 一 . g m 类 环境 时可 不 限制 。 因此 ,有必 要充 分掌 握骨 料碱 活性 的情况 ,建 立碱 活 性骨料 的 分布 图 ,据 此采 取 预防措 施 。
中的碱含 量越 高 。 2 .骨料 的碱 活性 混 凝 土碱 含 量 的 安 全 限值 与 骨 料 中矿 物 的种 类及 其活 性程度 有 关 。一般认 为 ,对 于高 活性 的硅 质骨料 , 凝土 的碱 含量 大于 21gm 混 .k / 时将 发生 碱 骨 料 反应 破环 ;对于 中等活 性 的硅 质骨 料 ,混 凝
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Indust rial Const ruct ion V ol.41,Supplement,2011工业建筑 2011年第41卷增刊碱骨料反应对混凝土耐久性影响研究周莉桦(中冶建筑研究总院有限公司,北京 100088)摘 要:碱骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。

根据近年来国内外在碱骨料反应方面的研究现状,从普通混凝土的组成出发,阐述了碱骨料反应的分类、反应机理、影响因素诊断及鉴定方法、预防措施等。

在综合分析现状的基础上,指出了碱骨料反应控制工作中有待解决的问题,并提出了相关建议,可供工程应用参考。

关键词:碱骨料反应;混凝土;耐久性RESEARC H ON INFLUENC ES OF ALKALI -AGGREGATE REAC TIONSON DURABILITY OF CONCRETEZhou L ihua(Central Research Institute o f Building and Construction Co Ltd,M CC,Beijing 100088,China)Abstract:Co ncrete alkal -i ag g regat e reaction is o ne of the main facto rs influencing co ncr ete durability Based o n the r ecent research pro gr ess in alkal -i ag g reg ate r eaction achieved bo th at home and abr oad,fro m t he composit ion of concrete,it is clear ly expounded the classifictio n,mechanism,impacting facto rs,diagnosis methods and preventio n measures o f the alka l -i ag gr egate r eaction A fter comprehensive analysis of the present status,it is a lso po inted out t he pr oblems that need to be reso lved and sugg est ions in contro lling the alkal-i ag gr egate r eaction,w hich pro vides a refer ence for use of actual pr ojects Keywords:alkal-i ag gr eg ate r eaction;concrete;durability第一作者:周莉桦,女,1983年出生,博士,助理工程师。

E -m ail:z houlihu a1029@soh 收稿日期:2011-02-19碱骨料反应(简称AAR)是指混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的破坏性膨胀反应,是影响混凝土耐久性最主要的因素之一[1]。

由于碱骨料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生,其结果造成混凝土耐久性下降,严重时还会使混凝土丧失使用价值,且由于反应是发生在整个混凝土结构中,因此,这种反应造成的破坏既难以预防,又难于阻止,更不易修补和挽救。

半个多世纪以来,碱骨料反应已经在全世界近20多个国家造成了严重的损失[1-9]。

目前,我国发生混凝土碱骨料反应的情况虽然不十分广泛和突出,但参照国外的经验和前几十年内我国大量使用的水泥及其他原材料的情况,估计在今后相当长的时期内,我国会出现混凝土碱骨料反应的高发期,原因是我国在19世纪50 90年代生产的水泥,没有限制水泥碱含量,特别是近20多年大量使用混凝土外加剂(主要是防冻剂和早强剂)和各类混凝土掺加材料。

1 普通混土碱骨料反应1 1 普通混凝土组成材料及微观结构普通混凝土的基本组成材料是水泥、水、天然砂和石子,另外,还常掺入适量的掺合料和外加剂,按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。

混凝土是一个宏观匀质、微观非匀质的堆聚结构,混凝土的质量和技术性能尤其是混凝土耐久性,很大程度上是有原材料的性质及其相对含量所决定,同时也与施工工艺(配料、搅拌、捣实成型、养护等)有关。

其微观结构是:水泥和水形成水泥浆,包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆;水泥砂浆又包裹石子,并填充石子间的空隙而形成混凝土拌合物;该拌合物经过一定时间的凝结硬化,形成坚硬的石状材料即普通混凝土[4]。

1 2 普通混凝土碱骨料反应759碱骨料反应是指混凝土原材料(包括水泥、骨料、外加剂、混合料及拌和水等)中的碱性物质与活性成分发生化学反应,生成膨胀物质(或吸水膨胀物质)而引起混凝土产生内部自膨胀应力而开裂的现象。

由混凝土的微观结构分析,砂、石作为骨料在混凝土中起骨架作用,但这些骨料通常含有活性的矿物成分,如蛋白石、玉髓、磷石英等含二氧化硅的矿物。

这些矿物成分很容易与水泥中的碱(Na2O, K2O)发生反应而生成碱硅酸凝胶。

该碱硅酸凝胶在有水的条件下吸水膨胀而发生混凝土破坏。

因此,混凝土发生碱骨料反应必须具备以下3个条件:1)水泥及外掺料中碱(以Na2O当量计算)含量高;2)砂、石骨料中含有活性SiO2成分;3)有足够的水。

1 3 混凝土碱骨料反应的类型及机理依据参与碱骨料发应的岩石种类与反应机理,碱骨料发应反映可分为碱硅酸反应、碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应。

1 3 1 碱硅酸反应碱硅酸反应(ASR)是指混凝土中碱与骨料中微晶或无定形硅酸(主要为活性氧化硅)发生反应,生成硅酸盐类,反应方程式见式(1):2NaOH+SiO2+n H2O Na2 SiO2 n H2O(1)碱硅酸类呈白色凝胶固体,且具有强烈吸水膨胀的特征,这种反应一般发生在骨料与水泥石界面处,混凝土产生不均匀膨胀引起开裂。

能使碱发生反应的活性氧化硅矿物除蛋白石和含蛋白石的页岩等外,还有结晶有缺欠的石英以及微晶、隐晶石英等,而这些活性矿物广泛存在于多数岩石中。

因此,迄今为止,世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为碱硅酸反应。

1 32 碱碳酸盐反应碱碳酸盐反应(ACR)是指混凝土中的碱与具有特定结构的粘土质细粒白石质石灰岩或粘土质细粒白石岩骨料发生反应,进行所谓的去(脱)白石化作用,反应方程式见式(2)、式(3):CaM g(CO3)2+2NaOH Mg(OH)2+CaCO3 +Na2CO3(2) Na2CO3+Ca(OH)2 2N aOH+CaCO3(3)去白石化反应将持续进行,直到白云石被完全作用或碱的总量被持续发生的反应所消耗,使碱浓度降到足够低为止。

碱碳酸盐反应的机理与碱硅酸反应不同,其特点是反应较快,一般在混凝土浇注后3个月就有膨胀或开裂现象,反应物中很少见凝胶产物,多呈龟裂或开裂,反应的岩石周边反应环界限不很清晰。

1 3 3 碱硅酸盐反应碱硅酸盆反应是指混凝土中的碱与骨料中某些多状结构的硅酸盐发生反应,使层状硅酸盐层间间距增大,骨料发生膨胀,致使混凝土膨胀开裂。

能发生这类反应的岩石有:页状硅酸盐岩石、石英质岩石、混合性硅酸盐岩等。

碱硅酸盆反应的特点是:在混凝土中膨胀的速度非常缓慢,一般经过30~50 d才会出现膨胀开裂现象,骨料颗粒周围少见反应环,凝胶产物也不多见。

由于岩石发生碱性反应的过程缓慢,用传统的检测手段,尚不能检测出其碱活性,因此,这一方面的问题,还有待进一步的研究。

2 碱骨料反应的诊断方法2 1 外观诊断2 1 1 裂缝特征碱骨料反应所产生的混凝土裂缝与结构钢筋的数量、分布所形成的限制约束有关。

钢筋限制、约束作用强的混凝土,其裂缝往往发生在平行于约束力的方向。

限制、约束作用力弱或不受约束(无筋或少筋)的混凝土,其裂缝往往呈网状(龟背状或地图形),典型的裂缝网接近六边形,裂缝从网节点三岔分开,在较大的六边形之间还可再发展出小裂缝。

限制、约束作用较均匀的混凝土部位,裂缝分布也较均匀。

混凝土碱骨料反应裂缝出现较晚,多在施工后数年以上。

此外,环境越干燥收缩裂缝越扩大,而碱骨料反应裂缝则随湿度增大而增大。

由碱骨料反应引起的裂缝往往发生在混凝土截面大、受雨水或渗水影响、受太阳照射而引起环境湿度、温度变化大的部位。

2 1 2 渗流物特征混凝土碱骨料反应的产物碱硅凝胶可顺裂缝渗流出来,凝胶多半为半透明的乳白色或黄褐色,在流经裂缝、孔隙的过程中吸收钙、铝、硫等化合物也可变为茶褐色以至黑色,流出的凝胶多有较湿润的光泽,长时间干燥后变为无定形粉状物。

2 13 结构变形特征碱骨料反应膨胀常使混凝土结构发生整体变形或移位病象,如有的桥梁支点因膨胀增长而错位,有的大坝因膨胀导致坝体升高,有些横向结构在两端限制的条件下因膨胀而发生弯曲、扭翘等现象[7]。

2 2 检测诊断2 2 1 取芯检测法760在混凝土工程现场钻取芯样,进行有关项目的检查。

1)用肉眼或立体显微镜观察,再用偏光显微镜观察光薄片,一般碱骨料反应造成的破坏常会损伤骨料颗粒,裂缝多从骨料延伸至浆体。

有时还能明显观察到骨料裂开,或边缘被撕裂。

因为冰冻、盐腐蚀、化学腐蚀、碳化、机械荷载不会使骨料颗粒受到损伤(除非使用不抗冻的多孔骨料)。

因此这是区分碱骨料反应与其他破坏因素的重要特征。

2)依靠电子显微镜加上能谱分析和X光衍射分析可观察骨料周围自色胶状物(碱硅酸凝胶)的化学成分,如含有钾、钠元素,这是发生碱骨料反应的直接证明。

3)芯样的长期养护与观察,将芯样置于实验室室温下的潮湿容器,长期养护和观察。

芯样裂缝的显著扩大是碱骨料反应破坏作用最有说服力的证据。

2 2 2 非破损检测法研究表明,碱骨料反应会使工程结构的回弹值降低;用超声波仪测得的弹性模量也会降低,且降低率比抗压强度降低率更显著。

因此,可用回弹法、超声波等无损检测方法来检验。

2 23 从混凝土中取出骨料鉴定碱活性一个受损害的工程是否由于碱骨料反应引起,还需鉴定骨料是否具有碱活性以及水泥的碱含量。

将混凝土的骨料用机械方法和化学方法(一般是盐酸溶液处理)分离并鉴定其碱活性。

根据普通混凝土用砂石标准的规定,骨料碱活性的鉴定有4种方法:岩相法、化学法、砂浆长度法及岩石柱法。

由于碱骨料发生反应的时间(一般在混凝土成型后8~10d)与产生破坏的时间(一般在混凝土成型数年后)不同,因此在判定混凝土是否发生碱骨料反应时,不可能完全按实际情况进行模拟。

目前采用的主要方法是快速试验法。

其做法是采用高碱拌合物或将试样浸入碱溶液以增加碱的浓度;将试样置于较高的温度环境或采用压蒸处理;将试样置于高压环境;将试样置于高湿度或水溶液中;将骨料破碎成粉末或砂粒状以提高其比表面积等。

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