混凝土结构碱集料反应分析

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1、混凝土结构碱集料反应分析【摘要】混凝土因其取材方便、经济实用、可模性好等被广泛应用于交通工程、水利工程和城市建设中。混凝土碱集料反应（英文简称AAR）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，它是破坏混凝土建筑的一个重要因素。　　【关键词】碱集料；活性集料；外加剂；危害；预防措施国分布很广，北方地区尤其严重；②建筑施工中追求高强度和高性能混凝土，使单位混凝土的水泥用量增加，

2、混凝土中来自水泥的碱含量超过了3kg/m3的限值，大量早强剂、防冻剂的使用又大大促进了碱集料反应的发生发展；③国家没有关于防止碱集料反应的有关规定，建筑商只注意工程进度，并不对建筑物的使用寿命负责。还有些人为了降低造价，明知水泥碱性过高会影响建筑物寿命，也不愿增加成本购买低碱水泥。例如：天津市内的八里台立交桥，也是天津最大的立交桥，使用的含活性硅成份的蓟县灰岩做骨料。有许多潮湿部位的柱子、支撑梁发生X状开裂和顺筋开裂，有的桥台潮湿处混凝土胀裂，裂缝表面不平。天津市长江道立交桥柱子、支承梁和主粱梁端在潮湿处发生

3、顺筋开裂，有些柱子表面发生X状裂缝。　　2碱集料反应原理和分类　　2.1碱-硅酸盐反应（Alkali-SilicaReaction，简称ASR）是碱与集料中活性SiO2发生反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后体积膨胀，引起混凝土膨胀和开裂。　　SiO2?nH2O+2ROH→R2SiO3（n+1）H2O　　研究表明，碱-硅反应的速度随SiO2的稳定程度、比表面积、温度以及液相中OH-浓度而不同，碱的浓度对碱集料反应与否起很大作用。　　2.2碱-碳酸盐反应（Alkali-CarbonateReaction，简称ACR

4、）是碱与泥质石灰、石质白云石反应，由于这类白云石含粘土较多，　　碱离子能通过包裹在细小白云石微晶外的粘土掺人到白云石颖粒，使其产生白云石化反应。　　CaMg（CO3）+2ROH→Mg（OH）2+CaCO3+RCO3　　2.3碱-硅酸反应碱与某些层状硅酸盐集料反应，使层状硅酸岩层间距离增大，集料膨胀而造成混凝土膨胀。　　3碱集料反应所引起的混凝土破坏形式　　3.1碱集料反应裂缝　　碱集料反应裂缝则有反应积累时间，出现裂缝的时间比较滞后，短至2~3年，长至40~50年。碱集料反应裂缝在无约束条件时也呈X状，但由于

5、膨胀裂缝，往往裂缝两侧的混凝土不平，有一面拱起。在潮湿部位首先开裂，干燥部位可能不裂。最常见的碱硅酸反应一般均从裂缝溢出无色透明的碱硅凝胶，时间长了，凝胶变成深色，但在裂缝两边仍遗留有凝胶痕迹，与干缩裂缝外观有明显的差别。　　3.2碱骨料反应裂缝与钢筋锈蚀裂缝、硫酸盐腐蚀裂缝　　钢筋锈蚀，如混凝土保护层已经碳化到钢筋表面，钢筋已生一层薄锈，但还没有把保护层胀裂。此时钢筋与混凝土的握裹力已为铁锈所代替，敲击必有空鼓声，这种情况，称为层裂；碱集料反应出现顺筋裂缝，即使裂缝很大，在钢筋没有锈蚀前，敲击时是没有空鼓声

6、的。在发生碱集料裂缝后，如不及时进行封缝处理，则氧气和水沿裂缝直接接触钢筋，钢筋很快会在裂缝部位锈蚀，但锈蚀没有发展到钢筋与混凝土接触面时，敲击混凝土仍不会有空鼓声。　　混凝土工程的硫酸盐腐蚀，例如混凝土管道经过盐碱地或构筑物基础处于盐碱地或接触含硫酸盐的水时，会发生硫酸盐腐蚀。硫酸盐腐蚀会使混凝土表面颜色变黄或变深色，裂缝多而细，如钢筋锈蚀也会出现顺筋裂缝。受硫酸盐腐蚀的混凝土由表面逐渐向深层变酥，使混凝土失去强度而层层剥落，与碱集料损坏明显不同。　　4碱集料反应的预防措施　　碱集料反应被称为水泥混凝土的癌

7、症，几乎不可能被修复，预防和抑制碱集料反应的措施包括两大类：物理措施和化学措施，具体途径包括：　　4.1使用非活性集料活性集料是碱集料反应的基本组分，如果集料不具有碱活性，碱集料反应自然不会发生。使用非活性集料可以根治碱集料反应，其实施需要有良好的资源和可靠的检验方法为基础。但在有些地区，使用非活性集料需要付出昂贵的经济代价。　　4.2使用低碱水泥使用低碱水泥，从而将混凝土的总碱量控制在足够低的水平，可以有效防止碱集料反应破坏的发生。通常所说的低碱水泥是指【摘要】混凝土因其取材方便、经济实用、可模性好等被广泛

8、应用于交通工程、水利工程和城市建设中。混凝土碱集料反应（英文简称AAR）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，它是破坏混凝土建筑的一个重要因素。　　【关键词】碱集料；活性集料；外加剂；危害；预防措施国分布很广，北方地区尤其严重；②建筑施工中追求高强度和高性能混