混凝土碱骨料反应问题及预防措施
- 格式:doc
- 大小:34.50 KB
- 文档页数:6
混凝土碱骨料反应的防治方法一、概述混凝土碱骨料反应是一种常见的混凝土病害,会导致混凝土的体积膨胀、表面裂缝、强度降低等问题,严重影响混凝土结构的使用寿命和安全性。
为了防止混凝土碱骨料反应的发生,需要采取一系列有效的防治措施。
二、防治措施1. 选择合适的骨料不同种类的骨料对混凝土碱骨料反应的敏感性不同,因此在选用骨料时应考虑其对碱骨料反应的影响。
通常来说,碱骨料反应的发生与骨料的硅酸盐含量有关,硅酸盐含量低的骨料对碱骨料反应的敏感性也较低。
因此,在选用骨料时应优先选择硅酸盐含量较低的骨料。
2. 控制混凝土中的碱含量混凝土中的碱含量是引发碱骨料反应的主要因素之一,因此需要采取措施控制混凝土中的碱含量。
一种有效的方法是减少混凝土中水泥的用量,通过增加其他掺合料的使用量来实现控制碱含量的目的。
此外,还可以采用阴离子交换树脂等方法吸附混凝土中的碱离子,从而降低混凝土中的碱含量。
3. 加入掺合料掺合料是指在混凝土中添加的除水泥外的其他材料,可以改善混凝土的性能,降低混凝土中的碱含量,从而减少碱骨料反应的发生。
常见的掺合料包括矿渣粉、粉煤灰、硅灰、膨胀珍珠岩等。
4. 采用防水剂防水剂可以有效地防止水分进入混凝土中,从而减少混凝土中的碱含量,降低碱骨料反应的发生。
同时,防水剂还可以提高混凝土的耐久性和抗风化性能。
5. 采用碱性表面处理剂碱性表面处理剂可以降低混凝土表面的碱含量,从而减少混凝土表面的碱骨料反应。
这种方法适用于混凝土表面已经出现了裂缝或者碱骨料反应的迹象,可以通过表面处理来修复混凝土表面,同时防止碱骨料反应的进一步发展。
6. 采用防腐剂防腐剂可以有效地防止混凝土中的钢筋锈蚀,从而减少钢筋锈蚀带来的破坏和碱骨料反应的发生。
同时,防腐剂还可以提高混凝土的耐久性和抗风化性能。
7. 加强养护养护是确保混凝土性能稳定的重要环节,良好的养护可以防止混凝土表面的干裂和龟裂,从而减少混凝土中的碱含量和碱骨料反应的发生。
混凝土碱骨料反应的危害及预防霍旭强发布时间:2021-09-28T07:55:59.928Z 来源:《建筑学研究前沿》2021年13期作者:霍旭强胡洲石飞飞陈松伟[导读] 混凝土碱骨料反应是影响混凝土结构稳定性和耐久性的主要原因。
碱骨料反应发生于混凝土内部,若是有碱骨料反应问题,简单修补难以维持混凝土应有性能,会给工程项目带来严重的影响。
中建二局第二建筑工程有限公司河南郑州 450044摘要:混凝土结构具有多项优势,在工程建设中得到广泛应用。
然而混凝土也容易出现多种质量问题,很多质量问题与混凝土所用的材料特性有很大关系。
碱骨料反应是会对混凝土结构质量产生较大影响的因素,因此,本文就碱骨料反应进行分析。
关键词:混凝土;碱骨料反应;危害;预防引言:混凝土碱骨料反应是影响混凝土结构稳定性和耐久性的主要原因。
碱骨料反应发生于混凝土内部,若是有碱骨料反应问题,简单修补难以维持混凝土应有性能,会给工程项目带来严重的影响。
因此,需要关注其危害,做好预防工作。
1.碱骨料反应碱骨料反应(简称AAR),指的是混凝土碱性物质和骨料发生化学反应,然后使得混凝土内部胀大,终究导致混凝土从内部裂开。
混凝土一旦发生碱骨料反应,就会对混凝土结构产生影响,降低混凝土耐久性。
一般发生碱骨料反应的外在表现是出现大面积的裂缝,并且还常常会出现脱落现象。
2.碱骨料反应的类型混凝土混合料含有Na2O、K2O等碱性化学物质,而骨料中含有很多的二氧化硅。
这些物质会发生化学反应,然后导致混凝土内部胀大,引发裂缝。
而通常情况下,人们依照骨料中含有的不同活性成分,又把混凝土碱骨料反应区分以下三种类型--硅酸反应、碱酸反应以及碱盐酸反应。
3.混凝土中碱的危害混凝土固体材料中的有害有机生物碱和未使用于固体集料的活性有机化学物质之间可能直接发生有机化学反应,使用于固体塑料混凝土中的材料可能发生不均匀的热缩和膨胀,发生有害生物碱集料有机化学反应。
由于主要是强性和碱性的钢筋骨料发生膨胀收缩反应,由于钢筋骨料支承体积压力过大发生膨胀,引起建筑钢筋混凝土主体基层直接开裂、剥落,并在此膨胀反应发生部位直接形成基层积聚较多的各种碱性白色浸出物,会直接引起各种建筑结构钢筋的基层酸腐蚀碱锈蚀等不良物质危害,对建筑钢筋主体结构物的正常施工使用性能造成不良影响。
混凝土的碱骨料反应及其应对措施摘要:本文主要介绍混凝土碱骨料反应的现象、成因和条件,同时还具体阐述了反应的过程。
由此得出碱骨料反应对混凝土构件具有严重的危害,并针对它的成因和条件等提出了几条有效的预防措施。
关键词:碱骨料反应(AAR),碱活性骨料,碱-硅酸反应(ASR),碱-碳酸盐反应(ACR),活性,含碱量。
一混凝土碱骨料反应简介及其破坏特征碱骨料全称为碱活性骨料,一般分为两种类型。
一种为含有非晶体或结晶不完整的二氧化硅骨料,称为碱-硅酸反应活性骨料。
另一种为含有具有特定构造的微晶白云石骨料,称为碱-碳酸盐反应活性骨料。
混凝土碱骨料反应(AAR)是指混凝土中的碱与骨料中能与碱反应的活性成分,在混凝土硬化后吸水的过程中,逐渐发生膨胀性化学反应,导致混凝土构件产生开裂破坏的现象。
由上可知依碱活性骨料类型不同分为碱-硅酸反应(ASR)和碱-碳酸盐反应(ACR)两类反应。
一般活性骨料经搅拌后均匀分布在混凝土中,发生碱骨料反应时,混凝土内各部分均产生膨胀应力,将混凝土自身胀裂,其现场最主要的特征是表面开裂,裂纹呈网状(龟背纹)。
碱-硅酸反应生成的碱-硅酸凝胶有时会顺裂缝渗到混凝土表面,新鲜的凝胶呈透明或浅黄色,外观类似于树脂状。
脱水后凝胶变成白色,凝胶在流经的过程中,吸收了钙铝硫等化合物后变成茶褐色,最后变为黑色。
碱-碳酸盐反应膨胀是存在骨料浆体界面和骨料内部的碱-硅凝胶吸水膨胀引起的,ACR开裂是反应生成的方解石和水镁石,在骨料内部受空间结晶生长形成的结晶压力引起的,也就是说,骨料是膨胀源。
这种破坏在混凝土芯样表现为:在混凝土中形成与骨料相连的网状裂纹,骨料有时会开裂,其裂纹会延伸到周围的浆体中去,裂纹能延伸到另一颗骨料,有时也会从另一未发生反应的骨料边缘通过。
二混凝土碱骨料反应的成因2.1 碱硅酸反应(简称ASR)碱硅酸反应是指混凝土中碱与骨料中微晶或无定形硅酸发生反应,生成碱硅酸类。
碱-硅酸反应是指常温下水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅之间发生的一种复相反应。
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)。
混凝土碱骨料反应问题及预防措施由于我国过去水泥含碱量一般不高,加以自50年代起30余年来一直生产高混合材水泥,例如在七十年代曾大量生产使用的矿渣400号水泥,其中矿渣含量高达60-70%,有这么多的活性混合材,即使某厂水泥熟料当时含碱量稍高,砂石中有相当数量的活性成分,由于活性混合材可以起到消化缓解碱的作用,因而在八十年代以前我国一般土建工程尚未见碱骨料反应对工程损害的报告,以致许多设计、施工工程技术人员对碱骨料反应问题还比较生疏,有必要作一些基本情况的介绍。
一、什么是水泥混凝土的碱骨料反应碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分反应,在混凝土浇筑成型后若干年(数年至二、三十年)逐渐反应,反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生内部应力,膨胀开裂,导致混凝土失去设计性能。
由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布,所以一旦发生碱骨料反应,混凝土内各部分均产生膨胀应力,将混凝土自身膨胀,发展严重的只能拆除,无法补救,因而被称为混凝土的癌症。
二、碱骨料反应的分类和机理1、碱硅酸反应1940年美国加利福尼亚州公路局的斯坦敦,首先发现碱骨料反应,引起世界混凝土工程界的重视,这种反应就是碱酸反应。
碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶,碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积,而且有强烈的吸水性,吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力;而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的进展,使混凝土内部膨胀应力增大,导致混凝土开裂,发展严重的会使混凝土结构崩溃。
能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石,玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及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种岩石中,因而迄今为止,世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为碱硅酸反应。
2、碱碳酸盐反应1955年加拿大金斯敦城人行路面发生大面积开裂,怀疑是碱骨料反应,用美国ASTM标准的砂浆棒法和化学法试验,属于非活性骨料。
混凝土碱-骨料反应原理及防治措施一、引言混凝土碱-骨料反应,即混凝土与骨料中的碱金属离子发生反应,导致混凝土的膨胀、开裂,严重时会影响混凝土的使用寿命和安全性。
本文将从混凝土碱-骨料反应的原理、影响因素、防治措施等方面进行阐述。
二、混凝土碱-骨料反应的原理1.碱-骨料反应混凝土中的碱性物质与骨料中的硅酸盐矿物发生反应,生成含水硅酸盐凝胶,凝胶吸水膨胀,导致混凝土膨胀开裂。
反应的化学方程式如下:Na2O+SiO2+H2O→Na2SiO3·nH2O(水玻璃)Na2SiO3·nH2O+Ca2+→CaSiO3·nH2O+2Na+2.碱-水反应混凝土中的碱性物质与水反应,生成氢氧化物,导致混凝土膨胀开裂。
反应的化学方程式如下:2NaOH+H2O→2Na++2OH-+H2O三、混凝土碱-骨料反应的影响因素1.混凝土配合比混凝土中碱性物质的含量和碱性离子的活性程度与混凝土配合比密切相关。
过多的碱性物质或搅拌不均匀,容易导致混凝土碱-骨料反应。
2.骨料类型不同类型的骨料对混凝土碱-骨料反应的影响不同。
硅酸盐骨料容易与混凝土中的碱性物质发生反应,而碳酸盐骨料和玄武岩骨料对混凝土碱-骨料反应的影响较小。
3.混凝土环境混凝土的环境温度、湿度、PH值等因素对混凝土碱-骨料反应有着重要的影响。
在高温、高湿的环境下,混凝土碱-骨料反应的速度较快。
四、混凝土碱-骨料反应的防治措施1.选用低碱性骨料选择低碱性的骨料可以有效地减少混凝土碱-骨料反应的风险。
碳酸盐骨料和玄武岩骨料是较好的选择。
2.控制混凝土配合比合理控制混凝土的配合比可以有效地减少混凝土中的碱性物质含量和碱性离子活性程度,从而减少混凝土碱-骨料反应的风险。
3.采用掺合料掺入适量的粉煤灰、硅灰、矿渣粉等掺合料可以有效地吸附混凝土中的碱性物质,减少碱性离子的活性程度,从而减少混凝土碱-骨料反应的风险。
4.表面涂层采用适当的表面涂层可以有效地减少混凝土表面的碱性物质和水的渗透,从而减少混凝土碱-骨料反应的风险。
混凝土中的碱-骨料反应原理及防治一、混凝土中的碱-骨料反应原理碱-骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,简称AAR)是混凝土中一种常见的结构性破坏形式,也称碱-石反应(Alkali-Silica Reaction,简称ASR)或碱-玻璃反应(Alkali-Glass Reaction,简称AGR)。
该反应是指混凝土中的碱离子与某些含有反应性成分的骨料发生化学反应,导致混凝土体积膨胀、龟裂、开裂等现象,从而影响混凝土的使用寿命、力学性能和耐久性。
1. 碱-骨料反应的成因混凝土中的碱-骨料反应主要与混凝土内部的碱度、骨料种类、骨料反应性以及环境因素等有关。
(1)碱度混凝土中的碱度主要由水泥中的氢氧化钙(Ca(OH)2)和氢氧化钠(NaOH)等碱性化合物产生。
在水泥的水化反应中,氢氧化钙和氢氧化钠会与水反应生成氢氧化物离子(OH-),促进水泥颗粒的硬化和混凝土的凝固。
但当混凝土中的碱度过高时,会导致碱-骨料反应的发生。
因此,控制混凝土中的碱度是预防碱-骨料反应的关键之一。
(2)骨料种类不同种类的骨料对碱-骨料反应的敏感程度不同。
一些具有反应性的骨料,例如含有硅酸盐和碳酸盐等成分的玄武岩、流纹岩、石英砂等,容易与混凝土中的碱性物质反应,引起混凝土的体积膨胀和开裂。
相反,一些不具有反应性的骨料,例如花岗岩、闪长岩等,能够稳定地存在于混凝土中,不会引起碱-骨料反应。
(3)骨料反应性骨料的反应性是指其与混凝土中的碱性物质发生反应的能力。
一些反应性比较强的骨料,容易与混凝土中的碱性物质发生反应,导致混凝土的体积膨胀和开裂;反之,一些反应性比较弱的骨料,与混凝土中的碱性物质反应较慢,不容易引起碱-骨料反应。
(4)环境因素环境因素包括温度、湿度、氧气、二氧化碳等因素。
温度和湿度对碱-骨料反应的发生和发展具有重要影响。
较高的温度和湿度会促进反应的进行,加快混凝土的体积膨胀和开裂。
而氧气和二氧化碳则能够减缓反应的速度,缓解混凝土的体积膨胀和开裂。
混凝土碱骨料反应问题及预防措施由于我国过去水泥含碱量一般不高,加以自50年代起30余年来一直生产高混合材水泥,例如在七十年代曾大量生产使用的矿渣400号水泥,其中矿渣含量高达 60-70%,有这么多的活性混合材,即使某厂水泥熟料当时含碱量稍高,砂石中有相当数量的活性成分,由于活性混合材可以起到消化缓解碱的作用,因而在八十年代以前我国一般土建工程尚未见碱骨料反应对工程损害的报告,以致许多设计、施工工程技术人员对碱骨料反应问题还比较生疏,有必要作一些基本情况的介绍。
一、什么是水泥混凝土的碱骨料反应碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分反应,在混凝土浇筑成型后若干年(数年至二、三十年)逐渐反应,反应生成物吸水膨胀,使混凝土产生内部应力,膨胀开裂,导致混凝土失去设计性能。
由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布,所以一旦发生碱骨料反应,混凝土内各部分均产生膨胀应力,将混凝土自身膨胀,发展严重的只能拆除,无法补救,因而被称为混凝土的癌症。
二、碱骨料反应的分类和机理1、碱硅酸反应1940年美国加利福尼亚州公路局的斯坦敦,首先发现碱骨料反应,引起世界混凝土工程界的重视,这种反应就是碱酸反应。
碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶,碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积,而且有强烈的吸水性,吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力;而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的进展,使混凝土内部膨胀应力增大,导致混凝土开裂,发展严重的会使混凝土结构崩溃。
能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石,玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及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种岩石中,因而迄今为止,世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为碱硅酸反应。
2、碱碳酸盐反应1955年加拿大金斯敦城人行路面发生大面积开裂,怀疑是碱骨料反应,用美国ASTM标准的砂浆棒法和化学法试验,属于非活性骨料。
后经研究,斯文森于1957年提出一种与碱硅酸反应不同的碱骨料反应—碱碳酸盐反应。
一般的碳酸岩—石灰石和白云石是非活性的,只有象加大金斯敦这种泥质石灰质白云石,才发生碱碳酸盐反应。
碱碳酸盐反应的基理与碱硅反应完全不同,在泥质石灰质白云石中含粘土和方解石较多,碱与这种碳酸钙镁反应时,将其中白云石(MgCO3)转化为水石Mg(OH)2,水镁石晶体排列的压力和粘土吸水膨胀,引起混凝土内部应力,导致混凝土开裂。
碱碳酸盐反应在斯文森提出后,在美国的印地安纳,弗吉尼亚、衣华达等州和其它国家也发现有这种类型的反应,近几年在我国的山东省和山西省也发现有过这种类型的反应。
3、碱硅酸盐反应1965年基洛物对加拿大的诺发,斯科提亚地方的混凝土膨胀开裂进行研究发现:(1)形成膨胀岩石属于粘土质岩、千枚岩等层状硅酸盐矿物;(2)膨胀过程较碱硅酸反应缓慢得多;(3)能形成反应环的颗粒非常少;(4)与膨胀量相比析出的碱硅胶过少。
又进一步研究,发现诺发·斯科提亚地方的碱性膨胀岩中,蛭石类矿物的基面间沉积物是可浸出的,在沉积物被浸出后吸水,使基面间距由10A°增大到12A° 致使体积膨胀,引起混凝土内部膨胀应力;因此认为这类碱骨料反应与传统的碱硅酸反应不同,并命名为碱硅酸盐反应。
对此,国际学术界有争论。
我国学者唐明述对此也进行研究,他从全国各地收信了上百种矿物及岩石样品,从矿物和岩石学角度详细研究了其碱活性程度。
研究表明,所有层状结构的硅酸盐矿物如叶蜡石、蛇纹岩、伊里石、绿泥石、云母、滑石、高岭石、蛭石等均不具碱活性,有少数发生碱膨胀的,经仔细研究,其中均含有玉髓、微晶石英等含活性氧化硅性氧化硅矿物,从而证明这仍属于碱硅酸反应。
这一结论与基洛特起初发现的四个特点也并不矛盾。
这个研究报告在第8届国际碱骨料反应学术会议上发表后,得到许多知名学者的赞同。
但由于这种反应膨胀进程缓慢,用常规检验碱硅酸反应的方法无法判断其活性;因此,在进行骨料活性和碱骨料反应膨胀检验时,还必须与一般碱硅酸反类型有所区别。
三、碱骨料反应的发生原因(条件)和特征混凝土工程发生碱骨料反应需要具有三个条件。
首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高;第二是骨料中有相当数量的活性成分;第三是潮湿环境,有充分的水分或湿空气供应。
早在1940年,斯坦敦用加利福尼亚州骨料作砂浆棒膨胀试验时,就发现水泥含碱量愈高,碱骨料反应的膨胀量愈大,在水泥含碱量低于0.6%时,就可以避免发生碱骨料反应。
后来在其他许多国家试验,由于骨料反应。
后来在其他许多国家试验,由于骨料反应的活性不同,有时水泥含碱量低于0.4%氧化钠当量,也有发生碱骨料反应膨胀量大的情况;但水泥含碱量高于0.6%称为高碱水泥已为大多数国家接受。
随着水泥工业出现含不同混合材的水泥以及混凝土愈来愈多地掺用各种外加剂,以及日本、英国使用海砂配制混凝土,发现混凝土各种原材料成分中的碱(Na2O、K2O),均可导致发生碱骨料对工程的损害。
有关活性骨料,经世界各国许多学者四十余年的研究归纳具有碱活性的骨料如表1所示:表 1中所列含有碱活性的岩石,除最下一行的碳酸岩外,基本上都是含活性二氧化硅的矿物。
从表中所列活性成分看,一种是无定形(非晶体)二氧化硅,如蛋白石,火山玻璃;一种是结晶不完整的二氧化硅,如玉髓、磷石英、微晶石英等,另一种是结晶完整,例如花岗岩为深成岩,其中石英结晶很完整,但由于地壳变动,受挤压力产生晶格扭曲变形,当其中应变石英含量大于30%时,就会发生碱活性。
还有一种层状页硅酸盐,属于现在有争议的碱硅酸盐反应活性骨料。
最后一个条件就是潮湿多水,愈是在潮湿多水的环境条件下碱骨料反应对工程的损害发展愈快,往往在同一个混凝土工程,混凝土配制材料具务碱骨料反应的条件,在这个工程潮湿多水的部位首先发生碱骨料反应损害,在其它部位则发展缓慢。
受碱骨料反应膨胀开裂的工程从外观上看,在少钢筋约束的部位为网状裂缝,在受钢筋约束的部位多沿主筋方向开裂,在很多情况下可以看到从裂缝溢出白色或透明胶体的痕迹。
在同一工程中潮湿部位发展严重也是其外观特征之一。
最后判断还需要从受害的工程取芯样鉴定。
各国已发现碱活性矿物岩石岩石活性组分火成岩花岗岩花岗闪长岩紫苏花岗岩应变石英含量>30%浮石流纹石安山石英安岩粗面岩黑曜岩火山凝灰岩酸至中性富二氧化硅的火山玻璃体鳞岩英玄武岩玉髓、蛋白石变质岩片岩片麻岩应变石英含量>30%石英岩应变石英含量>30%,燧石含量>5%角页岩千枚岩泥板岩页硅酸盐、变石英沉积岩砂岩应变石英、燧石含量>5%硬砂岩页硅酸岩、应变石英燧石(球状)(板状)微晶石英、玉髓、蛋白石硅藻土蛋白石、微晶石英碳酸岩泥质白云石、页硅酸岩四、碱骨料反应的预防方法碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的,即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料,在混凝土浇筑后就会逐渐反应,在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候,工程便开始出现裂缝。
这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展,严重时会使工程崩溃。
有人试图用阻挡水分来源的方法控制碱骨料反应的发展,例如笔者见过的日本从大孤到神户的高速公路松原段陆地立交桥,桥墩和梁发生大面积碱骨料反应开裂,日本曾采取将所有裂缝注入环氧树脂,注射后又将整个梁、桥墩表面全用环氧树脂涂层封闭,企图通过阻止水分和湿空气进入的方法控制碱骨料反应的进展,结果仅仅经过一年,又多处开裂。
因此世界各国都是在配制混凝土时采取措施,使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件。
主要有以下几种措施。
1、控制水泥含碱量自1941年美国提出水泥含量低于0.6%氧气化钠当量(即Na2O+0.658K2O)为预防发生碱骨料反应的安全界限以来,虽然对有些地区的骨料在水泥含量低于0.4%时仍可发生碱骨料反应对工程的损害,但在一般情况下,水泥含量低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限已为世界多数国家所接受,已有二十多个国家将此安全界限列入国家标准或规范。
许多国家如新西兰、英国、日本等国内大部分水泥厂均生产含碱量低于0.6%的水泥。
加拿大铁路局则规定,不讼是否使用活性骨料,铁路工程混凝土一律使用含碱量低于0.6%的低碱水泥。
2、控制混凝土中含碱量由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥,而且从混合材、外加剂、水,甚至有时从骨料(例如海砂)中来,因此控制混凝土各种原材料总碱量比单纯控制水泥含碱量更重要。
对此,南非曾规定每m3混凝土中总碱量不得超过2.1kg,英国提出以每m3混凝土全部原材料总碱量(Na2O当量)不超过3kg,已为许多国家所接受。
3、对骨料选择使用如果混凝土含碱量低于3kg/m3,可以不做骨料活性检验,如果水泥含碱量高或混凝土总碱量高于3kg/m3,则应对骨料进行活性检测,如经检测为活性骨料,则不能使用,或经与非活性骨料按一定比例混合后,经试验对工程无损害时,方可按试验规定的比例混合使用。
4、掺混合材掺某些活性混合材可缓解、抑制混凝土的碱骨料反应。
根据各国试验资料,掺S——10%的硅灰可以有效的抑制碱骨料反应,据悉冰岛自1979年以来,一直在生产水泥时掺5—7.5%硅灰,以预防碱骨料反应对工程的损害。
另外掺粉煤灰也很有效,粉煤灰的含碱量不同,经试验,即使含碱量高的粉煤灰,如果取代 30%的水泥,也可有效地掏碱骨料反应。
另外常用的抑制性混合材还有高炉矿渣,但掺量必须大于50%才能有效地抑制碱骨料反应对工程的损害,现大美、英、德诸国对高炉矿渣的推荐掺量均为 50%以上。
5、隔绝水和湿空气的来源如果在担心混凝土工程发生碱骨料反应的部位能有效地隔绝水和空气的来源,也可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。
五、我国土建工程的碱骨料反应的问题我国水利工程从50年代起就吸取了美国派克大坝等许多土建工程因碱骨料反应破坏而拆除重建的教训,明确规定凡较大水利划等号开采骨料时都要求进取这行活性检验及专家论证,并采取掺大量混合材的水泥以及在现场掺混合材等措施,这些规定至今、仍在水利工程有关规范、标准中沿用。
因此我国自50年代以来建设了许多大型水利工程,未出现过碱骨料反应对工程的损害。
另外,我国自50年代起就生产掺大量混合材料厂的水泥,例如六、七十年代大量生产使用有矿渣400号水泥,其中矿渣含量高达60-70%,水泥熟料仅占约 30%,即使产量比例不大的普通硅酸盐水泥也掺有10-15%的混合材,就可以起互通有无缓解与抑制碱骨料反应的作用,因而在八十年代以前,我国一般土建工程尚未见有碱骨料反应对工程损害的报导。
正因为如盯,我国一般土建工程的设计和施工人员对碱骨料反应问题比较生疏,即使某工程发生碱骨料反应特征的开裂缝,也往往认为是养护不好、干缩裂缝、过早加载和水泥后期安定性不好等常见问题所造成,即使有的工程损害严重被迫拆除,也不一定认为是由于碱骨料反应造成的。