浅谈混凝土碱集料反应病害形成原因.pdf

2014年第9期(总第138期
江西建材
应用研究
浅谈混凝土碱集料反应病害形成原因
■张蕾■哈尔滨铁道职业技术学院,黑龙江哈尔滨150086
摘要:本文将主要分析碱集料反应病苦的形成原因。
措施。对已发生破坏的工,对裂缝应进行封堵,以阻止和延缓破坏的
关键词:碱集料反应病苫形成原因
发牛、发展。对集料反应破坏的防治方法,域外较多的采用低碱水泥
低碱水泥有利于提高混凝十耐久性,延长工程使用年限。但近年米发
1混凝土碱集料反应的发现及分析
现低碱水泥成本太人,有的已研究开发用泥合材料抑制碱集料反应,在
最早发现碱集料反应病害是在20世纪40年代的关国,些西部水泥混凝十掺加定数量的活性混合材料,如矿渣、粉煤灰、沸石岩粉、
地区的堤坝、公路、桥梁等混疑上结构发生昇常膨胀和裂缝。1940年,硅粉等能有效地抑制破集料反应的发生。(3)如果集料反应是碱活
关国首先将这种混凝士异常膨胀开裂的破坏归结为是山才碱含量较両性,根据建设条件又必须采时,应选抒适的水泥,限個水泥中的碱
的水泥j某利页岩或鱼门石集料之间发生:反应所致。我国在20世纪含量。混凝上中破含量较高。混凝上中破含量不高时,水泥在水化过
50年代起曾开展了这方面研究,但集料反应的破坏发现不多,有的对程中不会析出NaOH、KOH,没石破与性物质反应也就不能发生碱集
此认识不淸。找不到混凝上剥洛,钢筋锈露的真正原因
料反应。混凝上中的破主要来自水泥中所含的碱,我的規范中规定
1)混凝土中碱的米源。混凝土中破的米源主要是水泥,其次是水泥以含破量(Na20+0.658k0)低于0.6%为含破量安全使用的界
碱令高的外川剂,另外是拌合用水以及集料中带入的碱。水泥熟料限。当水泥中碱含最大于0.6%时就可能会发生碱集料反应,碱含量
除了含有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙这四种成分外,越高,越易发生碱集料反应。并∏混凝十中的总碱含量不大于3kg/
还有含碱的盐,正常情况下它是以Na290、K2S04、 NCS A3和KC2Si2等m3。而以明矾イ作为ー利膨胀细分的膨胀剂,由丁明矾行中含有K2O
矿物形式存在,只是在水泥发生水化过程中,液相中存饱和Ca和少量的Na2O.含碱最往往较高。对于水泥用量大,掺用含碱的早
(O01)2的条件ド,这些含碱盐转化为钠、钾氯氧化物即碱。如果混凝外加剂的混凝上,还必须控制混凝上巾碱的总含量,对」重要工.程水泥
土集料中含有活性SiO2、内云石( Camg(.O3),它们之间就会发生反成
的含碱量成为1.8kg/m3。因此在工程中必须严格控制水泥和混凝土
2)破ー住酸反应( Alkali- Silica Reaction i简称:AS)它是指碱中的破
与集料中的活性SiO2反应,生成碱一硅酸盐凝胶,反应式如下
3碱集料反应的鉴别
2NaOH+SiO2nH20->Na2OSiO2+nH20(在H2O环境下
尽管碱集料反应比较复你,但仍有其基本的特徘来区別,可以从以
2KOI+SiO2nlI1)0->K20SiO2+nI12O(在I1O环境下)
下几个方面鉴別:(1)无约東、限制的情況下破集料反应发生的裂缝
该反应生成的Na20、SiO2、k2O、SiO2凝胶吸水膨大(体积可増大3呈网状、地图状,均匀分布。从形状上:看与混凝:的干缩裂缝有相似之
倍),从而在混凝内部产生较大的膨胀压和渗透压,致使混凝士开处,但义有根本的区判的:①下缩裂缝一般发生在混凝十浇筑后约
裂。碱一硅酸反应的特征是:①混凝土表面有无规则的网状裂缝;2骨月以内形成,以后在干燥环境巾有所发限:碱集料反应出现的裂缝比较
料有反应环、反应边;③混上内部有裂缝
滞后,短的也要2-3年,多数在10-20年之后;②下缩裂缝在环境潮
3)碱一碳胶盐反应( Alkali- Carbonate Reaction简称:ACR)。是湿的条件下裂缝会変小、愈合趋向;碱集料反应产生的裂缝发生在有水
指混凝士中的碱与泥质石灰、石质内云石产生“脱白云石化”反成的结的作用、或环境潮湿、空气湿润的环境条件下,燥的环境下不会发生。
果,反应式如ド
(2)混凝上受到的约東、限制条件ド裂缝。碱集料反应发生的裂缝
Camgco; +NAOLI-> Mg(O11)2+ Cac:O +Na? CO
混凝土受到的约束力的分布有关。受钢筋约束的混凝十,其碱集料反
Cangco3 KOH-> Mg(OH)2+ Caco; +K2 CO3
应裂難往往平行于约束力的方向,也即顺筋方向;而缩裂缝往往是垂
一碳酸盐反应与一硅酸反应不同,混凝上中的碱离能通过直丁钢筋方向发生:。(3)破一酸朱料反应(ACR)特征。该反应所造
包裹在细小白云石外的粘上渗入到白云石颗粒,将共中的内云石(Mg-成的破坏会损伤集料颗粒,裂缝多从集料延仲全浆体,有时还能明显观
CO3)转化为镁イiMg(OL)21。水镁イ品体分了排列的床力使行质白察到集料檨粒裂开或边缘被凘破。这特征十分特荆,因冰冻、盘腐
云石破裂,从而使内公石中夹杂的粘士.能够吸水膨胀,最终导致混凝士.蚀、钢筋锈独、化学腐蚀、碳化、机械荷载等不会使集料颗粒受到损伤
膨胀、裂。它的反应特征是裂缝旱花纹型或地图形。
另外ASR集料反应:形成的裂缝会渗出半透明的乳白色或黄褐色碱伂
2混凝土碱集料反应的条件
胶,经过·段时间后会变成茶褐色或色,燥后粉状物
从碱集料反应的原理可以看出,发生碱集料反应必须同时其备以4结语
下三个条件:(1)集料中含有活性物。这也是碱集料反应的必要条件
由于碱集料反映题使建筑物的工程使期限受到严重挑战,出
之ー,包括两种和:一利是活性SiO2,含有该活性物质的心料主要有蛋白现了不容忽视的问题,但日前对于集料反应的研究正处于不断发展阶
石、玉、玛瑙、併石荧、方石英、微品石英等,其中蛋白石、玉憶的活性段,以上文章对迫在睫的混凝土破坏在筑中的不良作用,这问
最人;另一种含活性物的集料是石灰石质白云石,已发现的由这种活性题做了简单探讨,关于集料反映问版的进一步研究不有待于工程界的
集料引起的集料反应相对较少。活性物质含量越多,碱集料反应的做诸多技术工作者的重视与努力。
坏力就越人。集料使用前要经过检验,我国集料中含有碱活性成分是
各观存在的,若注意不够,控制不好,发生集料反应破坏是有可能的。参考文献
2)水。混凝上中的破与集料中的活性物质发生反应,都有水的参与,「1唐明述,邓敏.碱朱料反应研究的新进限「J.建筑材料学报,2003
如粜离开了水碱一硅酸集料反应就不会发生,碱一碳酸盐集料反应也
不能进行,就不会有混凝士的膨胀内力,也不会生混凝士碱集料反应『21姜志青.道路建筑材料「M.北京:人民,交通出版社,2005.
的破坏作用。当混凝土结构处于环境潮湿、空气湿润或有水作用的条
件下,才会发生碱集料反应的破坏作用。同内外正研究混凝上的防水