桥梁C50混凝土用集料碱活性的检测与判定.pdf

第39卷第3期
四川建筑科学研究
2013年6月
Sichuan Building Science
桥梁C50混凝土用集料碱活性的检测与判定
付向红,史永涛
(安阳工学院土木与建筑工程学院,河南安阳455000)
摘要:碱骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。正确判定骨料的碱活性是防治碱骨料反应的重要步
骤。对桥梁C50混凝土所采用的粗细骨料进行了岩相法测试,得出含有碱硅活性成分。对该地区选掙粗细骨料提
供参考依据,也为进一步采取抑制碱集料反应措施提供依据。
关键词:碱一骨料反应;岩相法;碱活性集料
中图分类号:TU521
文献标志码:B
文章编号:1008-1933(2013)03-205-05
0引言
反应给予了高度重视。
目前我国公路建设和高铁建设任务繁重,其中
碱一集料反应的机理和分类
桥梁建设占相当大的比重,已建桥梁的耐久性问题
碱一集料反应的是混凝土组成中的水泥外加剂、
比较突出。由于耐久性问题丧失安全性,其维修费掺合料或拌和水中的可溶碱(钾、钠)溶于混凝土孔
用将非常昂贵。混凝土结构耐久性是指结构在规定隙液中,与集料中能与碱反应的活性成分在混凝土
的使用年限内,在各种环境条件下,不需要额外的费硬化后逐渐发生的一种化学反应。反应生成物吸水
用加固处理而保持其安全性、正常使用性和可接受膨胀,使混凝土产生内应力,导致混凝土工程开裂或
的外观的能力。影响混凝土耐久性的主要因素变形等损坏,称为碱一集料反应。
包括以下几类:①混凝土的碳化;②钢筋的锈蚀;③
般来说,碱一集料反应按其反应机理以及集料
碱一集料反应;④冻融破坏;⑤化学侵蚀;⑥混凝士的中含有的反应性成分,可分为以下三种。
表面磨损。其中碱一集料反应( Alkali- Aggregate Re
1)碱一硅酸反应( Alkali- Silica Reaction,简称
action,简称AAR)是影响混凝土耐久性的重要因素ASR)是迄今对工程破坏最多、分布最广、研究最多
之
的一种碱集料反应。碱一硅酸反应是水泥混凝土微
在20世纪20年代,美国最初确认了水泥中的孔隙中的碱性溶液(主要以KOH、NaOH形式存在)
碱和某种集料反应使混凝土产生劣化。1940年,T.与骨料中能与碱反应的二氧化硅矿物发生反应,反
A. Stanton在美国土木学会论文集上发表了关于“碱应生成的碱硅凝胶吸水肿胀,产生的膨胀压力导致
一集料反应”的报告。我国从20世纪90年代开混凝土开裂损坏,或胀大移位。
始,陆续在北京、天津、山东、陕西、内蒙古、河南等地
2)碱一碳酸盐反应( Alkali- Carbonate Reaction,
的立交桥或机场或铁路轨枕中发现因碱一集料反应简称ACR),反应膨胀的骨料是碳酸盐岩,反应而开
引起的破坏实例。北京三元立交桥在建成5年左右裂的混凝土空隙里不产生凝胶,反应边较集料本身
的时间内就因碱集料反应而破坏。正是由于碱集的密度还大。
料反应对混凝土耐久性的极大危害,使其成为混凝
3)碱一硅酸盐反应( Alkali- Silicate Reaction,简
土工程的全球性灾害问题。自1974年召开第一称ASR),导致混凝土膨胀的骨料是硬砂岩、干纹岩
次国际碱一集料反应会议以来,近20多年来已召开和粘土岩等。反应膨胀的速度非常缓慢,反应环几
了十多次国际学术会议。2004年的第12次国际会乎分不出来,凝胶渗出很少。
议在我国北京召开。由此可见,世界各国对碱一集料
2研究内容
收稿日期:2011-15
作者简介:付向红(1966-),女,硕士,副教授,主要从事混凝土耐久
碱一集料反应是指水泥中的碱与集料中的活性
性研究
成分在潮湿条件下发生化学反应,产生膨胀,导致混
基金项目:河南省科技计划重点攻关资助项目(102102310311
E-mail:6xh19661209@163.com
凝土结构的破坏。工程发生碱一集料反应需要具有
三个条件?:首先是混凝士的原材料中含碱量高
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四川建筑科学研究
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第二是骨料中有相当数量活性成分;第三是潮湿环干,然后放入烘干箱内24小时烘干。
境,有充分的水分或湿空气供应。所以,集料具有碱
3)样品的缩分
活性是混凝土发生碱一集料反应的必要条件之一。
将样品放置在水平地板上,在自然状态下拌均
瓷定集料是否具有碱活性和瑊活性程度是预防工程匀,并堆成锥体,然后沿互相垂直的两条直径把锥体
混凝土发生碱一集料反应的重要程序。
分成大致相等的4份,取其对角的两份重新拌匀,再
国内外判断碱一集料反应的方法很多,其中岩相堆成锥体。重复4次上述过程,把样品缩分至试验
法是所有方法中首先必须进行的。根据岩相法首先所需量(10~15kg)为止(大概需重复缩分1~4
判断集料中是否具有活性成分及其含量,进一步实次)
验时,实验方法的选择必须以岩相法的结果作为依
4)筛分
据?。该项目对安阳建工集团下属的预制构件厂
取得适当量混合粗骨料(样品缩分后的10~15
所使用的粗细骨料进行了取样和筛分,挑选具有代kg),并进行筛分,采用孔径为40m、20mm、10
表性的9件样品送往具有检测资质的单位“国家建m、5mm、2.5m的圆孔筛。
筑材料工业地质工程勘查研究院测试中心”进行检
5)分类
测測,根据该单位所出具的集料碱活性岩相法鉴定报
对于每一粒级样品,将试样逐粒进行肉眼鉴定,
告,经过分析得岀所送样品均具潜在碱硅活性,不具根据颜色和风化程度大致分为三类(图1)。
有碱碳活性。
3试验过程
3.1粗骨料
1)取样
粗骨料取样地点为水治许家沟乡下堡村石景中
石子厂和安阳县磊口乡清池东兴石子厂。根据CB/
T14685-2001建筑用卵石、碎石中对骨料碱活性检
图1粒级分类
测的取样要求,从料堆上取样,先将取样部位的表层
铲除,然后从各部位抽取大致相等的石子16份,组
6)计算
成各自一组样品,数量见表1。
分类完毕后,称量本级样品中各分类样品的重
表1骨料试样数量的规定值
量,并将结果填入表中。将本级样品中各分类样品
骨料类别
粗骨料
的重量除以本级样品的重量,得到各分类样品的重
骨料粒径/mm
20
试样重量/kg180
量占本级样品重量的百分率;将本级样品中各分类
该组由各部位抽取大致相等的16份组成
样品重量占本级样品重量的百分率乘以本级样品的
分计筛余百分率,得到本级样品中各分类样品重量
2)冲洗、风干
将样品取回后在实验室进行冲洗,放置一天风占样品总重量的百分率。结果见表2。
表2粗骨料样品分类
粒径范围/m
20~5
40~20
合计
分计筛余百分率11.95
35.35
52.70
100
分类组成
(2)
(3)
(1)
采样地点编号
(1)
①28
许家沟②
I.83
1515
6.3
③
0.477
①260096.8315.1781959.2347.83506089.